【公开课】电势能和电势+课件高二上学期物理人教版（2019）必修第三册+.pptx

引入新课 0引入新课 0第10章静电场中的能量10.1 电势能和电势学习目标 11 1、类比重力做功、重力势能认识静电力做功的特点及电势能。类比重力做功、重力势能认识静电力做功的特点及电势能。2 2、理解电势能的变化与静电力做功的关系。理解电势能的变化与静电力做功的关系。3 3、知道常见的电势能零点的规定方法知道常见的电势能零点的规定方法。4 4、理解电势，会判断电势的高低，、理解电势，会判断电势的高低，解决电势相关的问题解决电势相关的问题。思考讨论2 阅读课本阅读课本阅读课本阅读课本P P P P26262626-P P P P29292929内容，五分钟时间，思考下列问题：内容，五分钟时间，思考下列问题：内容，五分钟时间，思考下列问题：内容，五分钟时间，思考下列问题：1 1 1 1、静电力做功有什么特点？其公式是什么？各量代表的含义是什么？、静电力做功有什么特点？其公式是什么？各量代表的含义是什么？、静电力做功有什么特点？其公式是什么？各量代表的含义是什么？、静电力做功有什么特点？其公式是什么？各量代表的含义是什么？2 2 2 2、在电场中，涉及什么能？与静电力做功有什么关系？、在电场中，涉及什么能？与静电力做功有什么关系？、在电场中，涉及什么能？与静电力做功有什么关系？、在电场中，涉及什么能？与静电力做功有什么关系？3 3 3 3、电势能的表达式是什么？具有什么特性？、电势能的表达式是什么？具有什么特性？、电势能的表达式是什么？具有什么特性？、电势能的表达式是什么？具有什么特性？4 4 4 4、什么是电势？类似于重力势能表达式中的哪个量？、什么是电势？类似于重力势能表达式中的哪个量？、什么是电势？类似于重力势能表达式中的哪个量？、什么是电势？类似于重力势能表达式中的哪个量？5 5 5 5、电势是什么量？与电场线之间有什么关系？、电势是什么量？与电场线之间有什么关系？、电势是什么量？与电场线之间有什么关系？、电势是什么量？与电场线之间有什么关系？静电力做功的特点3电荷只在电场力作用下由电荷只在电场力作用下由A A处运动到处运动到B B处，处，做做_运动，运动，加速加速动能动能_速度速度_增大增大动能由动能由哪种能哪种能转化来？转化来？静电力做功的特点31 1 1 1、重力做功的特点是什么？表达式是什么？、重力做功的特点是什么？表达式是什么？、重力做功的特点是什么？表达式是什么？、重力做功的特点是什么？表达式是什么？2 2 2 2、什么是重力势能？表达式是什么？、什么是重力势能？表达式是什么？、什么是重力势能？表达式是什么？、什么是重力势能？表达式是什么？3 3 3 3、重力做功与重力势能之间的关系是什么？、重力做功与重力势能之间的关系是什么？、重力做功与重力势能之间的关系是什么？、重力做功与重力势能之间的关系是什么？4 4 4 4、重力势能具有哪些性质？、重力势能具有哪些性质？、重力势能具有哪些性质？、重力势能具有哪些性质？静电力做功的特点3静电力做功的特点3情况一：沿直线由情况一：沿直线由A A点移动到点移动到B B点点 将正的检验电荷将正的检验电荷q q分别沿不同的路径从分别沿不同的路径从A A移至移至B B，求电场力所做的功，求电场力所做的功的表达式。的表达式。情况二：沿折线由情况二：沿折线由A A点移动到点移动到B B点点WAB=F cos|AB|=q E|AM|W1=qE|AM|W2=0全过程做功全过程做功 WAB=W1+W2=q E|AM|（AM）（MB）静电力做功的特点3情况三：沿曲线由情况三：沿曲线由A A点移动到点移动到B B点点 将正的检验电荷将正的检验电荷q q分别沿不同的路径从分别沿不同的路径从A A移至移至B B，求电场力所做的功，求电场力所做的功的表达式。的表达式。WAB=q E|AM|由以上三次推导推导我们发现了什么由以上三次推导推导我们发现了什么?电场力做功只与电荷的起始位置和终止位置有关，与电荷的运动路径无关！电场力做功只与电荷的起始位置和终止位置有关，与电荷的运动路径无关！(可以证明，对于可以证明，对于非匀强电场非匀强电场也适用也适用)电势能41.1.定义：电场中的电荷由于受到电场力作用而具有的势能，定义：电场中的电荷由于受到电场力作用而具有的势能，用用E Ep p表示。表示。正电荷从正电荷从A A点移到点移到B B点时，点时，静电静电力做正功，电荷的电势能减少。力做正功，电荷的电势能减少。正电荷从正电荷从B B点移到点移到A A点时，点时，静电力做负功静电力做负功，即，即电荷电荷克服静电力做功，电荷的电势能增加。克服静电力做功，电荷的电势能增加。电势能4（1）只要）只要电场力力对电荷做荷做正功正功，电荷的荷的电势能能减小减小（2）只要）只要电场力力对电荷做荷做负功功，电荷的荷的电势能能增大增大（3）电场力做的功等于力做的功等于电势能的能的减少量减少量2.2.电场力做功与电势能的关系电场力做功与电势能的关系电势能4注意：注意：3.3.电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该处移动到零势能位置所电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该处移动到零势能位置所做的功。做的功。W WAB AB=E=EPA PA-E-EP0 P0 E EPA PA=W=WABAB（1 1）通常把电荷在离场源电荷）通常把电荷在离场源电荷无限远处无限远处的电势能规定为的电势能规定为零零，或把电荷在，或把电荷在大地表面大地表面上上电势能规定为电势能规定为零零。（2 2）电势能由电荷和电荷在电场中的相对位置决定，具有）电势能由电荷和电荷在电场中的相对位置决定，具有相对性相对性。（3 3）电势能是）电势能是标量标量，但有正负。，但有正负。电势能电势能为负为负表示电荷在该处的电势能表示电荷在该处的电势能小于零电势能处小于零电势能处。（4 4）电势能具有）电势能具有系统性系统性，是相互作用的电荷所共有的。，是相互作用的电荷所共有的。电势能-典例分析4例1：把正点电荷由a点沿电场线移到b点的过程中，关于电场力对电荷所做的功及电势能的变化，下列说法中正确的是（）A电场力做正功，电势能减少 B电场力做正功，电势能增如 C电场力做负功，电势能增加 D电场力做负功，电势能减少 A电势能-典例分析4例例2 2.一个电荷只在电场力作用下从电场中的一个电荷只在电场力作用下从电场中的A A点移到点移到B B点时，电场力做点时，电场力做了了5105106 6J J的功，那么的功，那么()()A A电荷在电荷在B B处时将具有处时将具有5105106 6J J 的电势能的电势能B B电荷在电荷在B B处将具有处将具有5105106 6J J 的动能的动能C C电荷的电势能减少了电荷的电势能减少了5105106 6J J D D电荷的动能增加了电荷的动能增加了5105106 6J J C电势能-典例分析4例例3 3、如图所示、如图所示,在等量正点电荷形成的电场中在等量正点电荷形成的电场中,它们连线的中垂面它们连线的中垂面abab上上,有一电子有一电子,从静止开始由从静止开始由a a运动到运动到b b的过程中的过程中(a(a、b b相对相对O O对称对称),),下列说下列说法正确的是法正确的是()()A.A.电子的电势能始终增多电子的电势能始终增多B.B.电子的电势能始终减少电子的电势能始终减少C.C.电子的电势能先减少后增加电子的电势能先减少后增加D.D.电子的电势能先增加后减少电子的电势能先增加后减少C电势能-典例分析4例例4.甲是等量异号甲是等量异号电荷的荷的电场线分布分布图，乙是等量同号点，乙是等量同号点电荷的荷的电场线分布分布图。AOB是两点是两点电荷的荷的连线的垂直平分的垂直平分线，O是是连线中点。中点。（1 1）在甲图中，把）在甲图中，把单位正试探电荷单位正试探电荷从从O O点沿点沿OAOA移动到无限远处移动到无限远处，静电力是否做功？，静电力是否做功？电势能是否变化？怎样变化？电势能是否变化？怎样变化？（2 2）在乙图中，把）在乙图中，把单位正试探电荷单位正试探电荷从从O O点沿点沿OAOA移动到无限远处移动到无限远处，静电力是否做功？，静电力是否做功？电势能是否变化？怎样变化？电势能是否变化？怎样变化？（1）否；否）否；否（2）是；是；）是；是；变变小小电势能-典例分析4电势能-典例分析4例6.在在电电场场强强度度为为60 60 N/C N/C 的的匀匀强强电电场场中中有有 A A、B B、C C 三三个个点点，AB AB 为为5cm5cm，BC BC 为为12cm12cm，其其中中AB AB 沿沿电电场场线线方方向向，BC BC 和和电电场场线线方方向向夹夹角角为为 6060。将将电电荷荷量量为为 410410-8-8 C C 的的正正电电荷荷从从 A A 点点移移动动到到 B B 点点，再再从从 B B 点点移移动动到到C C 点点，静静电电力力做做了了多多少少功功？若若将将该该电电荷荷直直接接从从 A A 点点移移动动到到 C C 点点，静静电力做的功又是多少？电力做的功又是多少？电势能-典例分析4例7.将带电量为将带电量为610610-6-6C C的正电荷从电场中的的正电荷从电场中的A A点移到点移到B B点，克服电场力做点，克服电场力做了了310310-5-5J J的功，再从的功，再从B B移到移到C C，电场力做了，电场力做了1.2101.210-5-5J J的功，则的功，则（1 1）电荷从）电荷从A A移到移到B B，再从，再从B B移到移到C C的过程中电势能共改变了多少？的过程中电势能共改变了多少？（2 2）如果规定）如果规定C C点的电势能为零，则该电荷在点的电势能为零，则该电荷在A A点和点和B B点的电势能分别为多点的电势能分别为多少？少？（3 3）如果规定）如果规定B B点的电势能为零，则该电荷在点的电势能为零，则该电荷在A A点和点和C C点的电势能分别为多点的电势能分别为多少？少？电势5+过程过程电荷电荷A到Bqq2qnq-103-103-103-103与电荷与电荷正负正负及及电量电量均无关均无关，是由电场本身决定的。是由电场本身决定的。物理学中用物理学中用电势电势来描述电场这个特性。来描述电场这个特性。电势51 1、定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值，叫做这一点的、定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值，叫做这一点的电势电势。2 2、定义式：、定义式：（计算时，计算时，计算时，计算时，E E E EP P P P及及及及q q q q含符号含符号含符号含符号）3 3、单位：、单位：伏特伏特伏特伏特，符号为，符号为V V V V 4 4、电势只有大小，没有方向，是、电势只有大小，没有方向，是标量标量5 5、电势具有相对性、电势具有相对性电势是相对于零势能参考点的，电势是相对于零势能参考点的，一般选取无穷远电势为一般选取无穷远电势为0 0，实际应用中常取大地电，实际应用中常取大地电势为势为0 0。与重力势能的类比与重力势能的类比6.6.物理意义物理意义:反映电场反映电场能的性质能的性质（与是否放检验电荷、电性、电荷量都无关与是否放检验电荷、电性、电荷量都无关，由电场本身决定由电场本身决定）电势5比较电势的高低方法一比较电势的高低方法一ABE电荷由电荷由A A点运动的点运动的B B点点正电荷正电荷负电荷负电荷电场力做功电场力做功电势能变化电势能变化电势变化电势变化降低降低正功正功正功正功负功负功负功负功减少减少增加增加增加增加降低降低降低降低结论：结论：沿电场线方向沿电场线方向电势逐渐降低电势逐渐降低。电势5比较电势的高低方法二比较电势的高低方法二1 1、电场中移动、电场中移动正电荷正电荷电场力做电场力做正功正功，则电势，则电势降低降低电场力做负功，则电势升高2 2、电场中移动、电场中移动负电荷负电荷电场力做电场力做正功正功，则电势，则电势，则电势，则电势 升高升高电场力做电场力做负功，则电势，则电势降低+电势5比较电势的高低方法三比较电势的高低方法三可得：可得：正电荷在电势能大的地方电势高正电荷在电势能大的地方电势高，负电荷在电势能大的地方电势低负电荷在电势能大的地方电势低根据电势计算公式根据电势计算公式:说明：说明：由公式进行计算，由公式进行计算，q、EP带带正正负负号号计计算算电势5比较电势的高低方法四比较电势的高低方法四根据根据离场源电荷的远近离场源电荷的远近来比较来比较离正电荷越近离正电荷越近的地方的地方电势越高电势越高、离负电荷越近离负电荷越近的地方的地方电势越低电势越低取无穷远处取无穷远处的电势为零的电势为零正点电荷电场中各点的电势大于零正点电荷电场中各点的电势大于零负点电荷电场中各点的电势小于零负点电荷电场中各点的电势小于零电势5结论：结论：（1 1 1 1）沿着电场线方向电势逐渐降低。）沿着电场线方向电势逐渐降低。）沿着电场线方向电势逐渐降低。）沿着电场线方向电势逐渐降低。（2 2 2 2）根据只在静电力作用下电荷的移动情况来判断）根据只在静电力作用下电荷的移动情况来判断）根据只在静电力作用下电荷的移动情况来判断）根据只在静电力作用下电荷的移动情况来判断只在静电力作用下，电荷由静止开始移动，只在静电力作用下，电荷由静止开始移动，只在静电力作用下，电荷由静止开始移动，只在静电力作用下，电荷由静止开始移动，正电荷总是由电势高的点移到电势低的正电荷总是由电势高的点移到电势低的正电荷总是由电势高的点移到电势低的正电荷总是由电势高的点移到电势低的点点点点；负电荷总是由电势低的点移向电势高的点。负电荷总是由电势低的点移向电势高的点。负电荷总是由电势低的点移向电势高的点。负电荷总是由电势低的点移向电势高的点。移动正电荷静电力做正功时，电势能减少，则是从电势高处移到电势低处，做负功移动正电荷静电力做正功时，电势能减少，则是从电势高处移到电势低处，做负功移动正电荷静电力做正功时，电势能减少，则是从电势高处移到电势低处，做负功移动正电荷静电力做正功时，电势能减少，则是从电势高处移到电势低处，做负功时相反。时相反。时相反。时相反。移动负电荷静电力做正功时，电势能减少，则是从电势低处移到电势高处，做负功移动负电荷静电力做正功时，电势能减少，则是从电势低处移到电势高处，做负功移动负电荷静电力做正功时，电势能减少，则是从电势低处移到电势高处，做负功移动负电荷静电力做正功时，电势能减少，则是从电势低处移到电势高处，做负功时相反。时相反。时相反。时相反。电势5电势与电场强度的比较：电势与电场强度的比较：电势电场强度电场强度E E物理意义决定因素矢/标量反映电场反映电场能能的性质的性质反映电场反映电场力力的性质的性质由电场本身决定，由电场本身决定，与检验电荷无关与检验电荷无关由电场本身决定，由电场本身决定，与检验电荷无关与检验电荷无关标标量量矢矢量量电势5电势与电场强度的比较：电势与电场强度的比较：结论：结论：1 1、E E大处大处不一定高；不一定高；高处高处E E不一定大不一定大 2 2、为零处为零处E E不一定为零，不一定为零，E E为零处为零处不一定为零不一定为零 电势电势 电势能电势能EpEp物理意物理意义义相关因素相关因素矢矢标标量量单单位位联联系系电势5电势能与电势的区别与联系：电势能与电势的区别与联系：反映电场反映电场能能的性质的性质反映电荷在电场中具有的反映电荷在电场中具有的能能由由电场本身决定电场本身决定，与检验电荷无关与检验电荷无关由由电场和电荷共同决定电场和电荷共同决定标标量量伏特伏特V V焦耳焦耳J J Ep/qEp/q电势典例分析5例例1 1.在电场中，在电场中，A点的电势高于点的电势高于B点的电势，则（）点的电势，则（）AA点的场强一定大于点的场强一定大于B点的场强点的场强B同一电荷在同一电荷在A点的电势能一定大于在点的电势能一定大于在B点的电势能点的电势能C把负电荷从把负电荷从A点移到点移到B点，电场力做负功点，电场力做负功D把负电荷从把负电荷从A点移到点移到B点，电场力做功与电荷在电场中的轨迹有关点，电场力做功与电荷在电场中的轨迹有关C电势典例分析5例2.如图所示，有一固定的点电荷如图所示，有一固定的点电荷Q，在，在Q的左方的左方30cm处为处为A点，若点，若A点点处有一个电量为处有一个电量为q1.0109C的正点电荷，测出它受到的电场力为的正点电荷，测出它受到的电场力为F2.0105N，方向水平向右。求：，方向水平向右。求：（1）A点的电场强度及电荷点的电场强度及电荷Q的电荷量；的电荷量；（2）若将该正点电荷从无穷远处移至）若将该正点电荷从无穷远处移至A点，电场力做了点，电场力做了1.0107J的正功，的正功，则该点电荷在则该点电荷在A点的电势能及电势各为多少？（取无穷远处电势为零点的电势能及电势各为多少？（取无穷远处电势为零）电势典例分析5例例3如图所示，如图所示，a、b两点位于以负点电荷两点位于以负点电荷Q为球心的球面上，将两个为球心的球面上，将两个试探电荷试探电荷q1、q2分别置于分别置于a、b两点，下列说法正确的是（）两点，下列说法正确的是（）Aa点电势大于点电势大于b点电势点电势Ba点电场强度与点电场强度与b点电场强度相同点电场强度相同C若规定无穷远处电势为零，若规定无穷远处电势为零，a、b两点的电势均为负值两点的电势均为负值D若将若将q1、q2分别移动到无穷远处，电场力做功一定相等分别移动到无穷远处，电场力做功一定相等C电势典例分析5例例4 4图中带箭头的直线是某电场中的一条电场线，在这条直线上有图中带箭头的直线是某电场中的一条电场线，在这条直线上有a a、b b两点，若用两点，若用a a、b b表示表示a a、b b两点的电势大小，则（）两点的电势大小，则（）A A电场线是从电场线是从a a指向指向b b，所以有，所以有a a b bB Ba a、b b两点的场强方向相反两点的场强方向相反C C同一负电荷在同一负电荷在b b点的电势能小于在点的电势能小于在a a点的电势能点的电势能DD若此电场是由一负点电荷所产生的，则有若此电场是由一负点电荷所产生的，则有E Ea aEEb bA电势典例分析5例例5 5如图所示，在匀强电场中虚线为电场线，如图所示，在匀强电场中虚线为电场线，OO、A A、B B、C C四点共线，且四点共线，且AB=2OA=2BC=6cmAB=2OA=2BC=6cm，=600已知已知A A点电势为零，一电子在点电势为零，一电子在OO点电势能为点电势能为-6eV-6eV，则下，则下列说法正确的是（）列说法正确的是（）A AO O点的电势为点的电势为-6V-6VB B电场线方向水平向右电场线方向水平向右C C场强大小为场强大小为200V/m200V/mDD电子从电子从O O点移动到点移动到C C点电势能降低点电势能降低B电势典例分析5例例6 6在静电场中，下列说法正确的是（在静电场中，下列说法正确的是（）A A场强越大的地方，电势一定越高场强越大的地方，电势一定越高B B电势具有相对性，与零电势点的选取有关，电势差与零电势点的选取无关电势具有相对性，与零电势点的选取有关，电势差与零电势点的选取无关C C匀强电场中，如果沿某个方向电势是降低的，则此方向即为电场线方向匀强电场中，如果沿某个方向电势是降低的，则此方向即为电场线方向D D电势越高的地方，正电荷具有的电势能一定越大电势越高的地方，正电荷具有的电势能一定越大BD电势典例分析5例例7 7如图为一对等量异种点电荷，电量分别为如图为一对等量异种点电荷，电量分别为+Q+Q、-Q-Q。实线为电场线，虚线圆的圆心。实线为电场线，虚线圆的圆心O O在两电荷连线的中点在两电荷连线的中点a a，b b，c c，d d，为圆上的点，下列说法正确的是（），为圆上的点，下列说法正确的是（）A Aa a，c c两点的电势相同两点的电势相同B Bb b，d d两点的电场强度相同两点的电场强度相同C C同一负电荷在同一负电荷在a a点的电势能等于点的电势能等于d d点的电势能点的电势能D D正电荷从正电荷从d d点运动到点运动到b b点的过程中，电场力做负功点的过程中，电场力做负功BC电势典例分析5例例8 8将一原来不带电的金属小球将一原来不带电的金属小球N N放在一带电小球放在一带电小球M M的旁边，它们在周围空间产生电场，的旁边，它们在周围空间产生电场，其电场线分布如图所示。则下列说法中正确的是（）其电场线分布如图所示。则下列说法中正确的是（）A AA A点的电势低于点的电势低于B B点的电势点的电势B B由于静电感应，小球由于静电感应，小球N N左端应带负电，右端应带正电左端应带负电，右端应带正电C C一带负电粒子在一带负电粒子在A A点的电势能小于在点的电势能小于在B B点的电势能点的电势能D D一带正电的粒子从一带正电的粒子从A A点由静止释放，仅在电场力作用下，一定沿电场线运动到点由静止释放，仅在电场力作用下，一定沿电场线运动到B B点点BC电势典例分析5例例9 9如图所示，实线为不知方向的三条电场线，从电场中如图所示，实线为不知方向的三条电场线，从电场中M M点以相同速度飞出点以相同速度飞出a、b两两个带电粒子，仅在电场力作用下的运动轨迹如图中虚线所示，则（）个带电粒子，仅在电场力作用下的运动轨迹如图中虚线所示，则（）A Aa、b一定带异种电荷一定带异种电荷B Ba的速度将减小，的速度将减小，b b的速度将增加的速度将增加C Ca的加速度将增加，的加速度将增加，b b的加速度将减小的加速度将减小D D两个粒子的电势能都减小两个粒子的电势能都减小AD课堂小结61 1 1 1、静电力做功的特点、静电力做功的特点、静电力做功的特点、静电力做功的特点2 2 2 2、静电力做功与电势能的关系、静电力做功与电势能的关系、静电力做功与电势能的关系、静电力做功与电势能的关系3 3 3 3、电势能的定义及特性、电势能的定义及特性、电势能的定义及特性、电势能的定义及特性4 4 4 4、电势的定义及特性、电势的定义及特性、电势的定义及特性、电势的定义及特性5 5 5 5、判断电势高低的方法、判断电势高低的方法、判断电势高低的方法、判断电势高低的方法