【課件】電勢能和電勢+課件-高二上學(xué)期物理人教版（2019）必修第三冊

第1節(jié)電勢能和電勢第十章靜電場中的能量一個(gè)正電荷在勻強(qiáng)電場中只受到靜電力F的作用，它在電場中由A點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn)時(shí)，靜電力做了正功WAB。E

ABF是一種什么形式的能量在減少呢？由動能定理可知，該電荷的動能增加了WAB。根據(jù)能量守恒定律，動能增加就意味著有某種形式的能量在減少。1.通過計(jì)算在勻強(qiáng)電場中移動電荷靜電力所做的功，認(rèn)識靜電力做功與路徑無關(guān)的特點(diǎn)。2.通過類比重力勢能引入電勢能，了解電荷在電場中的電勢能，知道靜電力做功與電勢能變化的關(guān)系。知道常見電勢能零點(diǎn)的規(guī)定方法。3.通過建立電勢概念的過程，理解電勢是從能的角度描述電場的物理量。會判斷電場中兩點(diǎn)電勢的高低。知識點(diǎn)一：靜電力做功的特點(diǎn)

思考與討論：

重力做功：W=mghh是高度差靜電力做功：W=qEdd是位移重力做功具有跟路徑無關(guān)的特點(diǎn)，靜電力做功是否也具有這一特點(diǎn)?如圖,在電場強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場中任取A、B兩點(diǎn)，把試探電荷q沿兩條不同路徑從A點(diǎn)移動到B點(diǎn)。計(jì)算這兩種情況下靜電力對電荷所做的功。MEAB?+qq+將電荷q沿直線AB從A移至BMEAB?+qq+FWAB=qE·|AB|cosθ=qE·|AM|將電荷q沿折線AMB從A移至BM?EAB對AM:WAM=qE·|AM|對MB:WMB=0對全程:W=WAM

+WMB=qE·|AM|+qFW=W1+W2+W3+…

=qE·|AM|W1=qE·x1W2=qE·x2W3=qE·x3…………x1+x2+x3+…=?將電荷q沿曲線從A移至BM?EAB+qF=qEEAB+qF=qE+qFqE+qMx1x2我們用無數(shù)組跟靜電力垂直和平行的折線來逼近曲線AB。微元分割法沿直線AB:沿折線AMB:沿曲線AB:沿任意路徑靜電力做功:BMAF

+W1=F·|AB|cosθ=qE·|AM|W2=qE·|AM|W3=qE·|AM|W任意=qE·|AM|在勻強(qiáng)電場中移動電荷時(shí)，靜電力的功與電荷的起始位置和終止位置有關(guān)，但與電荷經(jīng)過的路徑無關(guān)。也適用非勻強(qiáng)電場重力與高度差有關(guān)的mgh叫做重力勢能，那電場有沒有跟高度差有關(guān)的“電場勢能”試探電荷q由A運(yùn)動到B：ΔEk↑ΔEp↓某物體m由高度A下降到高度BΔEk↑ΔEp↓思考：如何確定試探電荷在A點(diǎn)所具有的電勢能？知識點(diǎn)二：電勢能1.電勢能的概念某點(diǎn)的電場勢能某點(diǎn)的重力勢能某點(diǎn)的勢能勻強(qiáng)的場點(diǎn)電荷的，某半徑處的，電場勢能中心場電荷在電場中具有與其位置有關(guān)的能量叫電勢能2.電場力做功和電勢能的關(guān)系EAB+qFOWAB：電荷由A點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn)靜電力做的功;EpA：電荷在A點(diǎn)的電勢能；EpB：電荷在B點(diǎn)的電勢能。WAB=EpA-EpB（1）當(dāng)WAB>0，則EpA>EpB,表明電場力做正功，電勢能減??；（2）當(dāng)WAB<0，則EpA<EpB,表明電場力做負(fù)功，電勢能增加。3.電勢能是相對的，具體數(shù)值與零勢能面的選取有關(guān)；4.電勢能為電荷和對它作用的電場組成的系統(tǒng)共有。5.電勢能是標(biāo)量。

通常把電荷在離場源電荷無限遠(yuǎn)處的電勢能規(guī)定為0，或把電荷在大地表面的電勢能規(guī)定為0。多遠(yuǎn)算“無限遠(yuǎn)”呢？qQ我們說某個(gè)電荷的電勢能，只是一種簡略的說法。1.電荷在某點(diǎn)的電勢能，等于把它從該點(diǎn)移動到零勢能面時(shí)靜電力所做的功。EAB若以A點(diǎn)作為零勢能面，則有

EPA-EPB=WAB因EPA=0，則EPB=-WAB如圖，若A→B電場力所做功為WAB若以B點(diǎn)作為零勢能面，則EPA-0=WAB即EPA=WAB

2.選擇不同的零勢能面，對于同一個(gè)帶電體在同一點(diǎn)來說電勢能大小是不相同的。6.電勢能的大?。嚎偨Y(jié)：跟蹤導(dǎo)練1.右圖中M、N為電場中某一條電場線方向向右，在線上取兩點(diǎn)a、b，現(xiàn)將一電荷+q從a移到b則（

）A.電場力做正功，+q的電勢能增加;B.電場力做負(fù)功，+q的電勢能增加;C.電場力做正功，+q的電勢能減少;D.電場力做負(fù)功，+q的電勢能減少。C2.如圖所示，點(diǎn)電荷固定于Q點(diǎn)，一帶電粒子僅在庫侖力作用下，做以Q為焦點(diǎn)的橢圓運(yùn)動．M、N為橢圓長軸端點(diǎn)上的兩點(diǎn)，下列說法正確的是（）A．帶電粒子與點(diǎn)電荷的電性一定相同B．帶電粒子與點(diǎn)電荷的電性可能相同，也可能相反C．帶電粒子在M點(diǎn)的電勢能大于在N點(diǎn)的電勢能D．帶電粒子在M點(diǎn)的動能大于在N點(diǎn)的動能D3.如圖所示，水平向右的勻強(qiáng)電場中有一絕緣斜面，一帶電滑塊以Ek0=40J的初動能從斜面底端a沖上斜面，到頂端b后返回。已知滑塊從a滑到b的過程中克服摩擦力做功15J，克服重力做功30J，則（）A．滑塊帶正電，上滑過程中電勢能增加5JB．滑塊上滑過程中機(jī)械能增加10JC．滑塊下滑過程中機(jī)械能減少20JD．滑塊返回到斜面底端時(shí)動能為10JD知識點(diǎn)三：電勢AOLθE+如圖：有一個(gè)電場強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場，規(guī)定電荷在O點(diǎn)的電勢能為0。A為電場中的任意一點(diǎn)。用圖中已知量表示出正電荷q在A點(diǎn)的電勢能。qEpA=WAO=qELcosθ

思考：通過表格中的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)這個(gè)功與電荷的多少有關(guān)，但是不能用它來表示電場某點(diǎn)的性質(zhì)。那么用什么物理量來反映電場某點(diǎn)性質(zhì)呢？通過分析可知，至于A點(diǎn)的電荷，如果它的電荷變?yōu)樵瓉淼膸妆?，其電勢能也變?yōu)樵瓉淼膸妆?，電勢能與電荷量之比卻是一定的。常量與EP及q無關(guān)，即與試驗(yàn)電荷無關(guān)，反映電場本身的某種性質(zhì)；

EpA=WAO=qELcosθ1.定義：

電荷在電場中某一點(diǎn)的電勢能與它的電荷量之比，叫做電場在這一點(diǎn)的電勢。

伏特（V），1V=1J/C2.公式：3.單位：4.電勢的相對性：與電勢能一樣具有相對性，規(guī)定了零勢點(diǎn)之后，才能確定電場中各點(diǎn)的電勢。在物理學(xué)的理論研究中常取離場源電荷無限遠(yuǎn)或大地表面的電勢為零。5.電勢的標(biāo)量性：電勢是標(biāo)量，只有大小沒有方向，但有正負(fù)值，比零點(diǎn)高為正值，比零點(diǎn)低為負(fù)值。

思考1.如何比較電勢的高低？ABE電荷由A點(diǎn)運(yùn)動的B點(diǎn)正電荷負(fù)電荷電場力做功電勢能變化電勢變化降低降低正功負(fù)功減少增加說明：沿電場線方向電勢降低最快。沿電場線方向，電勢越來越低。正電荷在電勢能大的地方電勢高，負(fù)電荷相反。靜電力對正電荷做正功，則電勢降低。離帶正電的場源電荷越近的點(diǎn)，電勢越高。電勢高低的判斷2.電勢與電場強(qiáng)度的比較電勢

電場強(qiáng)度E物理意義決定因素矢/標(biāo)量反映電場能的性質(zhì)反映電場力的性質(zhì)由電場本身性質(zhì)決定，與檢驗(yàn)電荷無關(guān)由電場本身性質(zhì)決定，與檢驗(yàn)電荷無關(guān)標(biāo)量矢量跟蹤導(dǎo)練1.電場線分布如圖所示，圖中P、Q兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度的大小分別為EP和EQ，電勢分別為φP和φQ，則（）A．EP＜EQ，φP＞φQ

B．EP＞EQ，φP＜φQ

C．EP＞EQ，φP＞φQ

D．EP＜EQ，φP＜φQ

A2.如圖所示，x軸垂直穿過一個(gè)均勻分布著正電荷的圓環(huán)。且經(jīng)過圓環(huán)的圓心O．關(guān)于x軸上的電場強(qiáng)度和電勢，下列說法確的是（）A．O點(diǎn)的電勢一定為零B．O點(diǎn)的電場強(qiáng)度一定為零C．從O點(diǎn)沿x軸正方向，電場強(qiáng)度一直減小，電勢一直升高D．從O點(diǎn)沿x軸正方向，電場強(qiáng)度一直增大，電勢一直降低B3.如圖所示，實(shí)線表示勻強(qiáng)電場的電場線．一個(gè)帶正電荷的粒子以某一速度射入勻強(qiáng)電場，只在電場力作用下，運(yùn)動軌跡如圖中虛線所示，a、b為軌跡上的兩個(gè)點(diǎn)．若a點(diǎn)電勢為φa，b點(diǎn)電勢為φb，則下列說法中正確的是（）A．場強(qiáng)方向一定向左，且電勢φa＞φb

B．場強(qiáng)方向一定向左，且電勢φa＜φb

C．場強(qiáng)方向一定向右，且電勢φa＞φb

D．場強(qiáng)方向一定向右，且電勢