電勢(shì)能和電勢(shì)課件-2023-2024學(xué)年高二上學(xué)期物理人教版（2019）必修第三冊(cè)+

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0第10章靜電場(chǎng)中的能量10.1電勢(shì)能和電勢(shì)學(xué)習(xí)目標(biāo)

11、類比重力做功、重力勢(shì)能認(rèn)識(shí)靜電力做功的特點(diǎn)及電勢(shì)能。2、理解電勢(shì)能的變化與靜電力做功的關(guān)系。3、知道常見(jiàn)的電勢(shì)能零點(diǎn)的規(guī)定方法。4、理解電勢(shì)，會(huì)判斷電勢(shì)的高低，解決電勢(shì)相關(guān)的問(wèn)題。思考討論2

閱讀課本P26-P29內(nèi)容，五分鐘時(shí)間，思考下列問(wèn)題：1、靜電力做功有什么特點(diǎn)？其公式是什么？各量代表的含義是什么？2、在電場(chǎng)中，涉及什么能？與靜電力做功有什么關(guān)系？3、電勢(shì)能的表達(dá)式是什么？具有什么特性？4、什么是電勢(shì)？類似于重力勢(shì)能表達(dá)式中的哪個(gè)量？5、電勢(shì)是什么量？與電場(chǎng)線之間有什么關(guān)系？靜電力做功的特點(diǎn)3電荷只在電場(chǎng)力作用下由A處運(yùn)動(dòng)到B處，做________運(yùn)動(dòng)，加速動(dòng)能__________速度_______增大增大動(dòng)能由哪種能轉(zhuǎn)化來(lái)？靜電力做功的特點(diǎn)31、重力做功的特點(diǎn)是什么？表達(dá)式是什么？2、什么是重力勢(shì)能？表達(dá)式是什么？3、重力做功與重力勢(shì)能之間的關(guān)系是什么？4、重力勢(shì)能具有哪些性質(zhì)？靜電力做功的特點(diǎn)3靜電力做功的特點(diǎn)3情況一：沿直線由A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)

將正的檢驗(yàn)電荷q分別沿不同的路徑從A移至B，求電場(chǎng)力所做的功的表達(dá)式。情況二：沿折線由A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)WAB=Fcosθ·|AB|=qE·|AM|W1=qE·|AM|W2=0全過(guò)程做功WAB=W1+W2=qE·|AM|（A→M）（M→B）靜電力做功的特點(diǎn)3情況三：沿曲線由A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)

將正的檢驗(yàn)電荷q分別沿不同的路徑從A移至B，求電場(chǎng)力所做的功的表達(dá)式。WAB=qE·|AM|由以上三次推導(dǎo)推導(dǎo)我們發(fā)現(xiàn)了什么?電場(chǎng)力做功只與電荷的起始位置和終止位置有關(guān)，與電荷的運(yùn)動(dòng)路徑無(wú)關(guān)！(可以證明，對(duì)于非勻強(qiáng)電場(chǎng)也適用)電勢(shì)能41.定義：電場(chǎng)中的電荷由于受到電場(chǎng)力作用而具有的勢(shì)能，用Ep表示。正電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)時(shí)，靜電力做正功，電荷的電勢(shì)能減少。正電荷從B點(diǎn)移到A點(diǎn)時(shí)，靜電力做負(fù)功，即電荷克服靜電力做功，電荷的電勢(shì)能增加。電勢(shì)能4（1）只要電場(chǎng)力對(duì)電荷做正功，電荷的電勢(shì)能減?。?）只要電場(chǎng)力對(duì)電荷做負(fù)功，電荷的電勢(shì)能增大（3）電場(chǎng)力做的功等于電勢(shì)能的減少量2.電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能的關(guān)系電勢(shì)能4注意：3.電荷在某點(diǎn)的電勢(shì)能，等于靜電力把它從該處移動(dòng)到零勢(shì)能位置所做的功。WAB=EPA-EP0EPA=WAB（1）通常把電荷在離場(chǎng)源電荷無(wú)限遠(yuǎn)處的電勢(shì)能規(guī)定為零，或把電荷在大地表面上電勢(shì)能規(guī)定為零。（2）電勢(shì)能由電荷和電荷在電場(chǎng)中的相對(duì)位置決定，具有相對(duì)性。（3）電勢(shì)能是標(biāo)量，但有正負(fù)。電勢(shì)能為負(fù)表示電荷在該處的電勢(shì)能小于零電勢(shì)能處。（4）電勢(shì)能具有系統(tǒng)性，是相互作用的電荷所共有的。電勢(shì)能-典例分析4例1：把正點(diǎn)電荷由a點(diǎn)沿電場(chǎng)線移到b點(diǎn)的過(guò)程中，關(guān)于電場(chǎng)力對(duì)電荷所做的功及電勢(shì)能的變化，下列說(shuō)法中正確的是（）A．電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減少B．電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能增如C．電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加D．電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能減少A電勢(shì)能-典例分析4例2.一個(gè)電荷只在電場(chǎng)力作用下從電場(chǎng)中的A點(diǎn)移到B點(diǎn)時(shí)，電場(chǎng)力做了5×10－6J的功，那么()A．電荷在B處時(shí)將具有5×10－6J的電勢(shì)能B．電荷在B處將具有5×10－6J的動(dòng)能C．電荷的電勢(shì)能減少了5×10－6JD．電荷的動(dòng)能增加了5×10－6JC電勢(shì)能-典例分析4例3、如圖所示,在等量正點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)中,它們連線的中垂面ab上,有一電子,從靜止開(kāi)始由a運(yùn)動(dòng)到b的過(guò)程中(a、b相對(duì)O對(duì)稱),下列說(shuō)法正確的是()A.電子的電勢(shì)能始終增多B.電子的電勢(shì)能始終減少C.電子的電勢(shì)能先減少后增加D.電子的電勢(shì)能先增加后減少C電勢(shì)能-典例分析4例4.甲是等量異號(hào)電荷的電場(chǎng)線分布圖，乙是等量同號(hào)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線分布圖。AOB是兩點(diǎn)電荷的連線的垂直平分線，O是連線中點(diǎn)。（1）在甲圖中，把單位正試探電荷從O點(diǎn)沿OA移動(dòng)到無(wú)限遠(yuǎn)處，靜電力是否做功？電勢(shì)能是否變化？怎樣變化？（2）在乙圖中，把單位正試探電荷從O點(diǎn)沿OA移動(dòng)到無(wú)限遠(yuǎn)處，靜電力是否做功？電勢(shì)能是否變化？怎樣變化？（1）否；否（2）是；是；變小電勢(shì)能-典例分析4

電勢(shì)能-典例分析4例6.在電場(chǎng)強(qiáng)度為60N/C的勻強(qiáng)電場(chǎng)中有A、B、C三個(gè)點(diǎn)，AB為5cm，BC為12cm，其中AB沿電場(chǎng)線方向，BC和電場(chǎng)線方向夾角為60°。將電荷量為4×10-8C的正電荷從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)，再?gòu)腂點(diǎn)移動(dòng)到C點(diǎn)，靜電力做了多少功？若將該電荷直接從A點(diǎn)移動(dòng)到C點(diǎn)，靜電力做的功又是多少？電勢(shì)能-典例分析4例7.將帶電量為6×10-6C的正電荷從電場(chǎng)中的A點(diǎn)移到B點(diǎn)，克服電場(chǎng)力做了3×10-5J的功，再?gòu)腂移到C，電場(chǎng)力做了1.2×10-5J的功，則（1）電荷從A移到B，再?gòu)腂移到C的過(guò)程中電勢(shì)能共改變了多少？（2）如果規(guī)定C點(diǎn)的電勢(shì)能為零，則該電荷在A點(diǎn)和B點(diǎn)的電勢(shì)能分別為多少？（3）如果規(guī)定B點(diǎn)的電勢(shì)能為零，則該電荷在A點(diǎn)和C點(diǎn)的電勢(shì)能分別為多少？電勢(shì)5

+

過(guò)程電荷A到Bq－q2qnq

-103-103-103-103

與電荷正負(fù)及電量均無(wú)關(guān)，是由電場(chǎng)本身決定的。物理學(xué)中用電勢(shì)來(lái)描述電場(chǎng)這個(gè)特性。電勢(shì)51、定義：電荷在電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電勢(shì)能與它的電荷量的比值，叫做這一點(diǎn)的電勢(shì)。2、定義式：（計(jì)算時(shí)，EP及q含符號(hào)）3、單位：伏特，符號(hào)為V

4、電勢(shì)只有大小，沒(méi)有方向，是標(biāo)量5、電勢(shì)具有相對(duì)性電勢(shì)是相對(duì)于零勢(shì)能參考點(diǎn)的，一般選取無(wú)窮遠(yuǎn)電勢(shì)為0，實(shí)際應(yīng)用中常取大地電勢(shì)為0。與重力勢(shì)能的類比6.物理意義:反映電場(chǎng)能的性質(zhì)（

φ與是否放檢驗(yàn)電荷、電性、電荷量都無(wú)關(guān)，由電場(chǎng)本身決定）電勢(shì)5比較電勢(shì)的高低方法一ABE電荷由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的B點(diǎn)正電荷負(fù)電荷電場(chǎng)力做功電勢(shì)能變化電勢(shì)變化降低正功負(fù)功減少增加降低結(jié)論：沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐漸降低。電勢(shì)5比較電勢(shì)的高低方法二1、電場(chǎng)中移動(dòng)正電荷電場(chǎng)力做正功，則電勢(shì)φ降低電場(chǎng)力做負(fù)功，則電勢(shì)φ升高2、電場(chǎng)中移動(dòng)負(fù)電荷電場(chǎng)力做正功，則電勢(shì)φ升高電場(chǎng)力做負(fù)功，則電勢(shì)φ降低

+

－

電勢(shì)5比較電勢(shì)的高低方法三可得：

正電荷在電勢(shì)能大的地方電勢(shì)高，

負(fù)電荷在電勢(shì)能大的地方電勢(shì)低根據(jù)電勢(shì)計(jì)算公式:說(shuō)明：由公式進(jìn)行計(jì)算，q、EP帶正負(fù)號(hào)計(jì)算電勢(shì)5比較電勢(shì)的高低方法四根據(jù)離場(chǎng)源電荷的遠(yuǎn)近來(lái)比較離正電荷越近的地方電勢(shì)越高、離負(fù)電荷越近的地方電勢(shì)越低取無(wú)窮遠(yuǎn)處的電勢(shì)為零正點(diǎn)電荷電場(chǎng)中各點(diǎn)的電勢(shì)大于零負(fù)點(diǎn)電荷電場(chǎng)中各點(diǎn)的電勢(shì)小于零電勢(shì)5結(jié)論：（1）沿著電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐漸降低。（2）根據(jù)只在靜電力作用下電荷的移動(dòng)情況來(lái)判斷①只在靜電力作用下，電荷由靜止開(kāi)始移動(dòng)，正電荷總是由電勢(shì)高的點(diǎn)移到電勢(shì)低的點(diǎn)；負(fù)電荷總是由電勢(shì)低的點(diǎn)移向電勢(shì)高的點(diǎn)。②移動(dòng)正電荷靜電力做正功時(shí)，電勢(shì)能減少，則是從電勢(shì)高處移到電勢(shì)低處，做負(fù)功時(shí)相反。③移動(dòng)負(fù)電荷靜電力做正功時(shí)，電勢(shì)能減少，則是從電勢(shì)低處移到電勢(shì)高處，做負(fù)功時(shí)相反。電勢(shì)5電勢(shì)與電場(chǎng)強(qiáng)度的比較：電勢(shì)

電場(chǎng)強(qiáng)度E物理意義決定因素矢/標(biāo)量反映電場(chǎng)能的性質(zhì)反映電場(chǎng)力的性質(zhì)由電場(chǎng)本身決定，與檢驗(yàn)電荷無(wú)關(guān)由電場(chǎng)本身決定，與檢驗(yàn)電荷無(wú)關(guān)標(biāo)量矢量電勢(shì)5電勢(shì)與電場(chǎng)強(qiáng)度的比較：結(jié)論：1、E大處φ不一定高；φ高處E不一定大2、φ為零處E不一定為零，E為零處φ不一定為零

電勢(shì)φ電勢(shì)能Ep物理意義相關(guān)因素矢標(biāo)量單位聯(lián)系電勢(shì)5電勢(shì)能與電勢(shì)的區(qū)別與聯(lián)系：反映電場(chǎng)能的性質(zhì)反映電荷在電場(chǎng)中具有的能由電場(chǎng)本身決定，與檢驗(yàn)電荷無(wú)關(guān)由電場(chǎng)和電荷共同決定標(biāo)量伏特V焦耳Jφ＝Ep/q電勢(shì)—典例分析5例1.在電場(chǎng)中，A點(diǎn)的電勢(shì)高于B點(diǎn)的電勢(shì)，則（）A．A點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)一定大于B點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)

B．同一電荷在A點(diǎn)的電勢(shì)能一定大于在B點(diǎn)的電勢(shì)能

C．把負(fù)電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，電場(chǎng)力做負(fù)功

D．把負(fù)電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，電場(chǎng)力做功與電荷在電場(chǎng)中的軌跡有關(guān)C電勢(shì)—典例分析5例2.如圖所示，有一固定的點(diǎn)電荷Q，在Q的左方30cm處為A點(diǎn)，若A點(diǎn)處有一個(gè)電量為q＝1.0×10﹣9C的正點(diǎn)電荷，測(cè)出它受到的電場(chǎng)力為F＝2.0×10﹣5N，方向水平向右。求：（1）A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度及電荷Q的電荷量；（2）若將該正點(diǎn)電荷從無(wú)窮遠(yuǎn)處移至A點(diǎn)，電場(chǎng)力做了1.0×10﹣7J的正功，則該點(diǎn)電荷在A點(diǎn)的電勢(shì)能及電勢(shì)各為多少？（取無(wú)窮遠(yuǎn)處電勢(shì)為零）電勢(shì)—典例分析5例3．如圖所示，a、b兩點(diǎn)位于以負(fù)點(diǎn)電荷﹣Q為球心的球面上，將兩個(gè)試探電荷q1、q2分別置于a、b兩點(diǎn)，下列說(shuō)法正確的是（）

A．a(chǎn)點(diǎn)電勢(shì)大于b點(diǎn)電勢(shì) B．a(chǎn)點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度與b點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度相同 C．若規(guī)定無(wú)窮遠(yuǎn)處電勢(shì)為零，a、b兩點(diǎn)的電勢(shì)均為負(fù)值 D．若將q1、q2分別移動(dòng)到無(wú)窮遠(yuǎn)處，電場(chǎng)力做功一定相等C電勢(shì)—典例分析5例4．圖中帶箭頭的直線是某電場(chǎng)中的一條電場(chǎng)線，在這條直線上有a、b兩點(diǎn)，若用Φa、Φb表示a、b兩點(diǎn)的電勢(shì)大小，則（）A．電場(chǎng)線是從a指向b，所以有Φa>ΦbB．a(chǎn)、b兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向相反C．同一負(fù)電荷在b點(diǎn)的電勢(shì)能小于在a點(diǎn)的電勢(shì)能D．若此電場(chǎng)是由一負(fù)點(diǎn)電荷所產(chǎn)生的，則有Ea>EbA電勢(shì)—典例分析5例5．如圖所示，在勻強(qiáng)電場(chǎng)中虛線為電場(chǎng)線，O、A、B、C四點(diǎn)共線，且AB=2OA=2BC=6cm，θ=600．已知A點(diǎn)電勢(shì)為零，一電子在O點(diǎn)電勢(shì)能為-6eV，則下列說(shuō)法正確的是（）A．O點(diǎn)的電勢(shì)為-6VB．電場(chǎng)線方向水平向右C．場(chǎng)強(qiáng)大小為200V/mD．電子從O點(diǎn)移動(dòng)到C點(diǎn)電勢(shì)能降低B電勢(shì)—典例分析5例6．在靜電場(chǎng)中，下列說(shuō)法正確的是（）A．場(chǎng)強(qiáng)越大的地方，電勢(shì)一定越高B．電勢(shì)具有相對(duì)性，與零電勢(shì)點(diǎn)的選取有關(guān)，電勢(shì)差與零電勢(shì)點(diǎn)的選取無(wú)關(guān)C．勻強(qiáng)電場(chǎng)中，如果沿某個(gè)方向電勢(shì)是降低的，則此方向即為電場(chǎng)線方向D．電勢(shì)越高的地方，正電荷具有的電勢(shì)能一定越大BD電勢(shì)—典例分析5例7．如圖為一對(duì)等量異種點(diǎn)電荷，電量分別為+Q、-Q。實(shí)線為電場(chǎng)線，虛線圓的圓心O在兩電荷連線的中點(diǎn)a，b，c，d，為圓上的點(diǎn)，下列說(shuō)法正確的是（）A．a(chǎn)，c兩點(diǎn)的電勢(shì)相同B．b，d兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度相同C．同一負(fù)電荷在a點(diǎn)的電勢(shì)能等于d點(diǎn)的電勢(shì)能D．正電荷從d點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)的過(guò)程中，電場(chǎng)力做負(fù)功BC電勢(shì)—典例分析5例8．將一原來(lái)不帶電的金屬小球N放在一帶電小球M的旁邊，它們?cè)谥車臻g產(chǎn)生電場(chǎng)，其電場(chǎng)線分布如圖所示。則下列說(shuō)法中正確的是（）A．A點(diǎn)的電勢(shì)低于B點(diǎn)的電勢(shì)B．由于靜電感應(yīng)，小球N左端應(yīng)帶負(fù)電，右端應(yīng)帶正電C．一帶負(fù)電粒子在A點(diǎn)的電勢(shì)能小于在B點(diǎn)