物理人教版（2023）必修第三冊10.1電勢能和電勢（共52張ppt）

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10.1電勢能和電勢

A

B

1

mg

一、電勢能

物體由A自由下落到B，重力做什么功？物體能量如何變化？

重力做正功，重力勢能減少，轉(zhuǎn)化為動能

重力勢能：物體在重力場中因重力做功而具有的能

E

＋q

F

問：試探電荷做什么運動？

問：什么能轉(zhuǎn)化為試探電荷的動能？

試探電荷做勻加速直線運動。

重力勢能：物體在重力場中因重力做功而具有的能

1.電勢能：電荷在電場中因靜電力做功而具有的能。

重力做正功,重力勢能減少；重力做負功,重力勢能增加；

2.靜電力做正功,電勢能減少；靜電力做負功,電勢能增加；

重力做功與路徑無關(guān)，靜電力做功有什么特點？

A

B

1

2

mg

甲

E

M

B

A

＋q

F

①+q由A到B，靜電力做功：

②+q由A到M再到B，靜電力做功：

乙

E

M

結(jié)論：靜電力做功與路徑無關(guān)。

適用范圍：所有電場

重力做功與靜電力做功特點相同

一、電勢能

重力做功等于重力勢能的減少量

A

B

mg

（初-末）

3.靜電力做功等于電勢能的減少量

類比法學習

E

B

A

＋q

（初-末）

重力勢能為零的點可以任意選擇的，一般選地面。

4.電勢能為零的點可以任意選擇，一般規(guī)定無限遠處電勢能為零。

一、電勢能

類比法學習

E

O

A

＋q

規(guī)定電荷在O點電勢能為零，將電荷+q由A移到O，則有

5.電荷在某點的電勢能等于把它從這點移動到零勢能位置時靜電力做的功。

6.電勢能具有相對性，大小與零勢能位置的選擇有關(guān)。

一、電勢能

(O點電勢能為零)

如圖,在場強E=103N/C的勻強電場中,點電荷q=+1c從A移動到B,AB相距L=1m,靜電力做功為多少電勢能如何變化

E

q

F

A

B

例題1：計算電勢

電勢能減少

電荷在B點具有的電勢能多大？

WAB=EPA－EPB=103J

設(shè)A點的電勢能

電勢能為負表示的物理意義是什么？

3.電荷在某點的電勢能等于把它從這點移動到零勢能位置時靜電力做的功。

1.靜電力做正功電勢能減少，靜電力做負功電勢能增加；

2.靜電力做的功等于電勢能的減少量

（初-末）

4.電勢能是相對的，與零電勢能面有關(guān)。電勢能為零的點可以任意選擇的，一般規(guī)定無限遠處電勢能為零。

5.電勢能是標量，沒有方向但有正負僅表示大小。電勢能為負，表示電荷在該處的電勢能比零還要小。

一、電勢能

(O點電勢能為零)

１、下列說法中正確的是（）

A.當兩正點電荷相互靠近時，它們的電勢能增大

B.當兩負點電荷相互靠近時，它們的電勢能增大

C.一個正電荷與另一個負電荷相互靠近時，它們的電勢能減小

D.一個正電荷與另一個負電荷相互靠近時，它們的電勢能增大。

ABC

電場力做正功，電勢能減少；電場力做負功，電勢能增加

CD

由動能定理可知，電荷的動能將增加5×10－6J，D正確

根據(jù)功能關(guān)系，電荷的電勢能將減少5×10－6J，C正確

由于不知道電荷的初動能和初勢能，所以A、B錯誤

２、一個電荷只在電場力作用下從電場中的A點移到B點時，電場力做了5×10－6J的功，那么()

A．電荷在B處時將具有5×10－6J的電勢能

B．電荷在B處將具有5×10－6J的動能

C．電荷的電勢能減少了5×10－6J

D．電荷的動能增加了5×10－6J

例1將帶電荷量為6×10－6C的負電荷從電場中的A點移到B點，克服靜電力做了3×10－5J的功，再從B移到C，靜電力做了1.2×10－5J的功，則：

(1)該電荷從A移到B，再從B移到C的過程中，電勢能共改變了多少？

(2)如果規(guī)定A點的電勢能為零，則該電荷在B點和C點的電勢能分別為多少？

（3）如果規(guī)定B點的電勢能為零，則該電荷在A點和C點的電勢能分別為多少？

解:(1)從A移到C，靜電力做的功

WAC＝－3×10－5J＋1.2×10－5J＝－1.8×10－5J，

電勢能增加1.8×10－5J.

(2)WAB＝EpA－EpB＝－3×10－5J，

又EpA＝0，則EpB＝3×10－5J，

WAC＝EpA－EpC＝－1.8×10－5J，

則EpC＝1.8×10－5J.

如圖所示，空間有一水平勻強電場，在豎直平面內(nèi)有初速度為v0的帶電微粒，在電場力和重力作用下沿圖中虛線由A運動至B，其能量變化情況是()

A．動能減少，重力勢能增加，電勢能減少

B．動能減少，重力勢能增加，電勢能增加

C．動能不變，重力勢能增加，電勢能減少

D．動能增加，重力勢能增加，電勢能減少

（1）將電荷+q由A移到O，則有+q在A點的電勢能:

E

O

A

＋q

F

E

O

A

-q

F

規(guī)定電荷在O點電勢能為零

（2）將電荷-q由A移到O，則有-q在A點的電勢能:

電勢能的大小是與試探電荷的電性和電量q都有關(guān)，故不能用“電勢能”來描述電場的能的性質(zhì)。

能不能用“電勢能”來描述電場的能的性質(zhì)？

（1）對于電荷+q由A移到O，則有

E

O

A

＋q

F

E

O

A

+nq

nF

（2）對于電荷-q由A移到O，則有

比值只與電場及場中兩點位置有關(guān)，與試探電荷無關(guān)。

二、電勢

電荷在電場中某一點的電勢能與它的電荷量的比值，叫做這一點的電勢。

2.公式:

3.單位:伏特符號為V

1V=1J/C

1.定義:

5.標量性：標量，沒有方向，正負僅表示大小。

6.相對性：電勢的大小與零電勢點有關(guān)，電勢為零的點可以任意選擇的，一般規(guī)定無限遠處電勢為零。

4.意義：反映電場能的性質(zhì)，由電場本身性質(zhì)決定，與試探電荷無關(guān)。

電勢能

類比

重力勢能

電勢

高度

（帶正負號計算）

E

O

A

＋q

F

規(guī)定O點電勢為零，將電荷+q由A移到O，則有A點電勢：

B

7.沿著電場線方向電勢逐漸降低。

二、電勢

二、電勢

電荷在電場中某一點的電勢能與它的電荷量的比值，叫做這一點的電勢。

2.公式:

3.單位:伏特符號為V

1V=1J/C

1.定義:

帶正負號計算

5.標量性：標量，沒有方向，正負僅表示大小。

6.相對性：電勢的大小與零電勢點有關(guān)，電勢為零的點可以任意選擇的，一般規(guī)定無限遠處電勢為零。

7.沿著電場線方向電勢逐漸降低。

4.意義：反映電場能的性質(zhì)，由電場本身性質(zhì)決定，與試探電荷無關(guān)。

8.正點電荷電場中各點電勢均為正；負點電荷電場中各點電勢均為負。

1、判斷題（并簡要說明理由。）

（1）電荷沿電場線方向移動時，其電勢能一定減小。（）

（2）檢驗電荷在電場中某點所受的電場力很大時，它在該點具有的電勢能也一定大。（）

（3）把兩個異號電荷靠近時，電荷電勢能增大。（）

（4）電荷在電場中移動時，若電場力對電荷做正功，電荷的電勢能一定減小.（）

（5）電勢降低的方向就是電場線的方向。（）

例2將一電荷量為q＝2×10－6C的正電荷從無限遠處一點P移至電場中某點A，靜電力做功4×10－5J．求：

(1)A點的電勢；

(2)正電荷移入電場前A點的電勢．(取無限遠處為電勢零點)

電勢和電勢能的區(qū)別和聯(lián)系

電勢φ電勢能Ep

物理意義反映電場的能的性質(zhì)的物理量電荷在電場中某點所具有的電勢能

相關(guān)因素電場中某一點的電勢φ的大小，只跟電場本身有關(guān)，跟點電荷q無關(guān)電勢能大小是由點電荷q和該點電勢φ共同決定的

大小電勢沿電場線逐漸下降，取定零電勢點后，某點的電勢高于零者，為正值；某點的電勢低于零者，為負值正點電荷(＋q)電勢能的正負跟電勢的正負相同；負點電荷(－q)電勢能的正負跟電勢的正負相反

1．關(guān)于電勢和電勢能，下列說法中正確的是()

A．在電場中電勢高的地方，電荷在該點具有的電勢能大

B．在電場中電勢高的地方，放在該點電荷的電荷量越大，它所具有的電勢能也越大

C．在電場中的任何一點上，正電荷所具有的電勢能一定大于負電荷具有的電勢能

D．在負點電荷所產(chǎn)生的電場中的任何一點上，正電荷所具有的電勢能一定小于負電荷所具有的電勢能

【答案】D

2．在電場中，把電荷量為4×10－9C的正點電荷從A點移到B點，克服靜電力做功6×10－8J，以下說法中正確的是()

A．電荷在B點具有的電勢能是6×10－8J

B．B點的電勢是15V

C．電荷的電勢能增加了6×10－8J

D．電荷的電勢能減少了6×10－8J

【答案】C

4．(多選)下列關(guān)于電勢高低的判斷，正確的是()

A．負電荷從A移到B時，靜電力做正功，A點的電勢一定較高

B．負電荷從A移到B時，電勢能增加，A點的電勢一定較低

C．正電荷從A移到B時，電勢能增加，A點的電勢一定較低

D．正電荷只在靜電力作用下由靜止開始從A移到B，A點的電勢一定較高

【答案】CD

場源電荷P點電勢ΦP的正負＋q在P點電勢能E＋q的正負-q在P點電勢能E-q的正負當P點移至場源電荷較近的位置時ΦP怎樣變化E＋q怎樣變化E-q怎樣變化

＋Q

－Q

正

負

正

負

負

正

升高

降低

變大

變小

變小

變大

例題：以無限遠處的電勢為0，請分別把點電荷+Q、-Q所產(chǎn)生的電場中某一點P的電勢及試探電荷+q、-q在P點的電勢能的特點填在以下表格中。

2.電荷在某點的電勢能等于把它從這點移動到零勢能位置時靜電力做的功。

1.靜電力做正功電勢能減少，做負功電勢能增加；

3.電勢能為零的點可以任意選擇的，一般規(guī)定無限遠處或大地電勢能為零。

4.電勢能是標量，沒有方向，正負僅表示大小。

一、電勢能

(O點電勢能為零)

知識回顧

二、電勢

電荷在電場中某一點的電勢能與它的電荷量的比值，叫做這一點的電勢。

2.公式:

1.定義:

帶正負號計算

4.標量，沒有方向，正負僅表示大小。

5.電勢為零的點可以任意選擇的，一般規(guī)定無限遠處或大地電勢為零。

3.由電場本身性質(zhì)決定，與試探電荷無關(guān)。

6.沿著電場線方向電勢逐漸降低。

三、等勢面

1.電場中電勢相同的點構(gòu)成的面叫等勢面。

（1）在同一等勢面上移動電荷時靜電力不做功；

（2）電場線與等勢面垂直，并指向電勢低的等勢面；

（3）等勢面密的區(qū)域，場強大。

正點電荷：

負點電荷：

沿電場線方向電勢降低

沿電場方向電勢降低最快

勻強電場

三、等勢面

不規(guī)則帶電物

2.常見等勢面

電場強度、電勢、電勢能三者大小無必然聯(lián)系

三、等勢面

電場強度、電勢、電勢能三者大小無必然聯(lián)系

2.常見等勢面

若規(guī)定無限遠處電勢為零

（1）中垂線為等勢線且電勢為零

（2）連線上：電勢從正電荷向負電荷減少

中垂線左邊電勢大于0，右邊電勢小于0

2.幾種等勢面

三、等勢面

規(guī)定無限遠處電勢為零

（1）中垂線：與連線交點處電勢最高

（2）連線上：中點處電勢最低

兩等量正電荷

（1）中垂線：與連線交點處電勢最低且小于0

（2）連線上：中點處電勢最高

兩等量負電荷

沿電場線方向電勢降低

1.靜電力做正功電勢能減少，做負功電勢能增加；

(O點電勢能為零)

2.電勢

(帶正負號計算)

3.電勢只由電場本身性質(zhì)決定，與試探電荷無關(guān)。

4.沿電場線方向電勢逐漸降低。

5.電場線與等勢面垂直，并指向電勢低的等勢面。

記住并學會運用

三.電場強度、電勢、電勢能的關(guān)系

4.電場強度大的，電勢不一定高；

1.電場強度、電勢、電勢能三者大小無必然聯(lián)系；

2.電勢為零的點電勢能一定為零，場強不一定為零；

3.電場強度為零，電勢及電勢能不一定為零；

8、關(guān)于等勢面，正確的說法是（）

A．電荷在等勢面上移動時不受電場力作用，所以不做功

B．等勢面上各點的場強大小相等

C．等勢面一定跟電場線垂直

D．兩等勢面不能相交

CD

9、孤立點電荷電場中的一簇等勢面如圖所示中虛線所示，其電勢分別為ψ1、ψ2、ψ3，a、b、c是某電場線與這簇等勢面的交點，且ab=ac.現(xiàn)將一負正電荷由a移到b，電場力做正功W1；再由b移至c，電場力做正功W2,則（）

A.W1=W2，ψ1＜ψ2＜ψ3

B.W1=W2，ψ1＞ψ2＞ψ3

C.W1＞W(wǎng)2，ψ1＞ψ2＞ψ3

D.W1＜W2，ψ1＞ψ2＞ψ3

C

1

2

3

Uab>Ubc

qUab>qUbc

一.電勢能增減的判斷：

3.靜電力做功：

1.電勢能公式：

F與v（或位移s）成銳角，則做正功；

F與v（或位移s）成鈍角，則做負功；

電場力做正功，電勢能減少；電場力做負功，電勢能增加。

2.根據(jù)電場線來判斷

負電荷

電勢能增加

電場力做負功

順著電場線移動

正電荷

電勢能減小

電場力做正功

順著電場線移動

電荷在電場中的曲線運動的一般步驟：

1.電場線：

（1）切線方向

E方向

F方向

（2）疏密程度

E大小

F大小

3.等勢線：

2.運動軌跡：

（1）切線方向

v方向

（2）彎曲方向

F和v方向

（1）垂線方向

E方向

F方向

F與v（位移s）成銳角，則做正功；

F與v（位移s）成鈍角，則做負功；

4.正負功的判斷：

（2）疏密程度

E大小

F大小

5.電勢能的判斷：

動能的判斷：

如圖所示，實線是一個電場中的電場線，虛線是一個負的試探電荷在這個電場中僅在電場力作用下運動的軌跡．若電荷是從a處運動到b處，以下判斷正確的是

A．電荷從a到b加速度減小

B．電荷從a到b動能減小

C．電荷從a到b電勢能減小

D．電荷從a到b電勢能增加

ABD

二.電勢高低的判斷：

1.電場線法：沿著電場線方向電勢降低。

2.做功：

3.場源電荷判斷法：

離場源正電荷越近的點，電勢越高；

離場源負電荷越近的點，電勢越低．

（2023天津）如圖所示，實線表示某電場的電場線(方向未標出)，虛線是一帶負電的粒子只在電場力作用下的運動軌跡，設(shè)M點和N點的電勢分別為φM、φN，粒子在M和N時加速度大小分別為aM、aN，速度大小分別為vM、vN,電勢能分別為EpM、EpN.下列判斷正確的是（）

A.vM<vN,aMB.vM<vN,φM<φN

C.φM<φN,EpM<EpN

D.aMD

如圖甲，AB是某電場中一條電場線，若將正點電荷從A點由靜止自由釋放，沿電場線從A到B運動過程中的速度圖線如圖乙所示，則A、B兩點場強大小和電勢高低關(guān)系是()

答案：D

1.正電荷—F與E方向相同—F方向由A指向B--E方向由A指向B--沿電場線方向電勢減低

2.由v—t圖看斜率k—k=a–k減小–a減小

兩個帶等量正電的點電荷，固定在圖中P、Q兩點，MN為PQ連線的中垂線，交PQ于O點，A點為MN上的一點．一帶負電的試探電荷q，從A點由靜止釋放，只在靜電力作用下運動．取無限遠處的電勢為零，則()

A．q由A向O的運動是勻加速直線運動

B．q由A向O運動的過程電勢能逐漸減小

C．q運動到O點時的動能最大

D．q運動到O點時電勢能為零

A錯，場強變化，電場力變化。

B對，電勢能變化從做功的角度判斷。

D錯，電勢為零的點，電勢能為零。

沿電場線方向電勢降低，故

答案：BC

（2023全國2）靜電場中，一帶電粒子僅在電場力的作用下自M點由靜止開始運動，N為粒子運動軌跡上的另外一點，則

A.運動過程中，粒子的速度大小可能先增大后減小

B.在M、N兩點間，粒子的軌跡一定與某條電場線重合

C.粒子在M點的電勢能不低于其在N點的電勢能

D.粒子在N點所受電場力的方向一定與粒子軌跡在該點的切線平行

AC

若電場線為曲線，粒子軌跡不與電場線重合，故B錯誤。由于N點速度大于等于零，故N點動能大于