高中物理课件-2015-2016学年 第4节《电势能和电势(1)》课时1 课件

WAB =10 J
电势能减少
q
+
F
电荷在B点具有的电势能多大？ 电荷在B点具有的电势能多大？
设物体在重力作用下从Ａ运动到B 设物体在重力作用下从Ａ运动到B 重力做功 WAB =103 J 物体在B点具有的重力势能多大？ 物体在B点具有的重力势能多大？ mg 设A点的重力势能 EPA = 0
WAB = EPA－EPB =103J
什么能转换为动能的呢? 什么能转换为动能的呢?
一、静电力做功的特点
把正电荷沿不同路径从A点移到B电场力做功？ 把正电荷沿不同路径从A点移到B电场力做功？
丙 乙
B
A
q
+
ө
F
甲
M
沿甲路径电场力做功: 沿甲路径电场力做功: 沿乙路径电场力做功: 沿乙路径电场力做功: 沿丙路径电场力做功: 沿丙路径电场力做功:
对于非匀强电场也适用
重力做功与路径无关, 重力做功与路径无关,由初末位置的 高度差来决定. 高度差来决定. 做功的过程是一个能量转化的过程 重力做功的过程是重力势能转化动 能的过程. 能的过程 那么电场力做功的过程是什么能转化 为什么能呢？ 为什么能呢？
二、电势能
电势能是电荷在电场中所具有的能量
W甲= qE·|AM| W乙= F·|AB|cosθ=qE·|AM| W丙= qE·|AM|
沿任意路径电场力做功: 沿任意路径电场力做功: W任意=qE·|AM|
一、静电力做功的特点
在匀强电场中移动电荷时， 在匀强电场中移动电荷时，静电力 做的功与电荷经过的路径无关,只与电荷 路径无关 做的功与电荷经过的路径无关 只与电荷 起始位置和终止位置 位置和终止位置有 的起始位置和终止位置有关，。

（3）F点电势高 越高；同一正试探电荷在电势越高的点，电势能越大
（2）在电场中，同一负试探电荷的电势能越大的点，电势
越低；同一负试探电荷在电势越高的点，电势能越小
（3）正的试探电荷电势能为负值的点的电势小于负的试探
人教版高中物理选修3-1 1.4电势能和电势(共48张PPT)
电荷电势能为负值的点的电势。
我们通过静电力的研究认识了电场强度， 现在要通过电势能的研究来认识另一个物理量——电势，
它同样是表征电场性质的重要物理量。
电势
理解并掌握电势的定义。 掌握电势与电场线的关系。
电势
规定 则 电荷q在任意一点A的电势能
与q成正比
反映了电场 本身的性质
该比值是一个与q无关，仅与电场及A点的位置有关的量。
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问题与练习
在重力场中可以把物体的重力势能与它的质量的比值定义为重力势。如果物 体在地面上的重力势能为0，试写出重力势的表达式。
因
故
可见，重力势为gh
人教版高中物理选修3-1 1.4电势能和电势(共48张PPT)
在地图中常用等高线来表示地势的高低； 与此相似，在电场的图示中常用等势面来表示电势的高低。
人教版高中物理选修3-1 1.4电势能和电势(共48张PPT)
人教版高中物理选修3电-1势能1和.4电电势势优能秀和p电pt势课(件共48张PPT)
静电力做功的特点
试探电荷q 在电场强度为E 的匀强电场中沿几条不同路径从A 点移动到B 点， 我们计算这几种情况下静电力对电荷做的功。
沿直线AB移动:
电势能
重力做功与重力势能变化的关系 重力做正功，重力势能减少； 重力做负功，重力势能增加； 重力做的功等于重力势能的减少量。

做一做：真空中有一负点电荷的周围有两点A、B， 如图所示。将q=2×10-8c的电荷从A点移动无穷远， 克服电场力做功为WA=8×10-6J，将它从B点移动无穷 远克服电场力做功WB=6×10-6J。 (1)求q在A、B点的电势。 (2)试探电荷的电量为2q、 3q、… 则A、B点的电势 各为多少? (3)试探电荷的电量为-q、-2q、 -3q、… 则A点的 电势能为多少? (4)将试探电荷取走，A、B的电势会变吗？
径无关。即W=q E·|AM|
此结论也适用于非匀强电场
二、静电力做功与电势能变化的关系
思考：静止的试探电荷放入电场中,仅受电场 力，将如何运动?
E
+
F
vo
+
1.什么力做功使试探电荷的动能增大呢? 2.什么形式的能转换为动能的呢?
三、电势能
1.因为在电场中移动电荷时静电力做功与移动 路径无关，所以电荷在电场中也具有势能，这
（1）电荷从A移到B，再从B移到C的过程中电势能共
改变了多少？
（2）如果规定C点的电势能为零，则该电荷在A点和 B点的电势能分别为多少？
（3）如果规定B点的电势能为零，则该电荷在A点和 C点的电势能分别为多少？
电荷在某点的电势能,等于静电力把它 从该点移动到零势能位置时所做的功
电势能具 有相对性
(通常把离场源无限远处或大地表面的电势能规定为零)
做一做：试探正电荷q在电场强度为E的匀强电场 中沿几条不同路径从A点移动到B点,静电力对电 荷做功分别为多少?
丙
B
甲
A +q 沿甲路径电场力做功: 沿乙路径电场力做功:
ө
乙M
W甲= F·|AB|cosθ=qE·|AM| W乙= qE·|AM|

2、电场线总是从电势高的等势面指向电势低的等势面， 任意两个等势面都不会相交；
3、等差等势面越密的地方电场强度越大
例7、关于等势面，正确的说法是（ CD ） A．电荷在等势面上移动时不受电场力作用，所以不 做功
B．等势面上各点的场强大小相等
C．等势面一定跟电场线垂直
D．两等势面不能相交
等势面
例8如图所示，虚线a、b和c是某静电场中的三个等势面，它们
选修3-1 电势能和电势
例2. 上题中,若电场强度为E，AB相距为L，以B为零势 能点，完成下列表格。
q
EpA
EpA/q
q qEL
EL
2q 2qEL EL
3q 3qEL EL
-q -qEL EL
E
qA+
+
BC
该比值与电荷本身无关，决定于电场的性质。可 以证明，这个比值对一切电场都适用，即具有普遍 性。
Aq + ө FF
M
W1 = q E ·|AM| W2 = 0 W = W1 + W2= q E·|AM|
选修3-1 电势能和电势
3.将电荷q从A沿曲线移至B:
BE
q+
B
q+ F
FE
Aq + ө F W1 = q E ·x1
q + x2 F
M
q
+
A
X1
F
M
W2 = q E ·x2 W3 = q E ·x3
什么能呢？
选修3-1 电势能和电势
二、电势能 电荷在电场中具有势能，叫电势能。
用Ep表示。
电场力做功与电势能有什么关系？ （联系重力做功与重力势能的关系）

高中物理
（1）W1 Fl cos qEl cos
（2）W2 WAM WMB F AM 0 qEl cos
W qE AM
Aθ
B
M F
FE
做一做
（3）计算把q 沿任意曲线 ANB 从 A 点移动到 B 点 静电力所做的功。
高中物理
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（3）计算把q 沿任意曲线 ANB 从 A 点移动到 B 点 静电力所做的功。
A F理：该电荷的动能增加了WAB 能量守恒定律：某种形式的能量减少了WAB
高中物理
研究思路
A F
BE
这是一种什么形 式的能量呢？
静电力做功
动能
高中物理
重力——重力做功与路径无关 滑动摩擦力——滑动摩擦力做功与路径有关
做一做
在电场强度为E的匀强电场中任取A、B两点，
国家中小学课程资源
电势能和电势（第一课时）
年 级：高二 主讲人：
学 科：物理（人教版） 学 校：
电势能和电势（第一课时）
年 级：高二 主讲人：周玮
学 科：物理（人教版） 学 校：北京师范大学附属中学
高中物理
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想一想
一个正电荷在匀强电场中只受到静电力F的作用， 它在电场中由A点运动到B点时， 静电力做了正功WAB。 从能量转化的角度，同学们可以展开哪些思考呢？
EpA＝WAB
多远算“无限远” 呢？ 电势能具有相对性
通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势能规 定为0，或把电荷在大地表面的电势能规定为0。
高中物理
电势能是相互作用的电荷所共有的，或者说是 电荷及对它作用的电场所共有的。我们说某个电荷 的电势能，只是一种简略的说法。
高中物理
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人 教 版 高 二 物理选 修3-1第 一章静 电场第 四节《 电势能 和电势 》课件 (共13 张PPT)
人 教 版 高 二 物理选 修3-1第 一章静 电场第 四节《 电势能 和电势 》课件 (共13 张PPT)
2、如图所示，点电荷的静电场中电场线用实线表示，但其方
向未标明，虚线是某一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹。
1.2×10-5J的功，则
（1）电荷从A移到B，再从B移到C的过程中电势能共改变了
多少？ 增加了1.8× 10-5J.
（2）如果规定A点的电势能为零，则该电荷在B点和C点的电
势能分别为多少？
EPB=3× 10-5 J
EPC=1.8× 10-5 J
（3）如果规定B点的电势能为零，则该电荷在A点和C点的电
什么能转换为动能的呢
人 教 版 高 二 物理选 修3-1第 一章静 电场第 四节《 电势能 和电势 》课件 (共13 张PPT)
把正电荷沿不同路径从A点移到B电场力做功？
丙
B
甲
A +q
ө F
乙M
沿甲路径电场力做功: 沿乙路径电场力做功: 沿丙路径电场力做功:
沿任意路径电场力做功:
W甲= F·|AB|cosθ=qE·|AM| W乙= qE·|AM| W丙= qE·|AM|
（Ep） 标量
A
１、定义：电荷在电场中受到电场 +
力而具有的与位置有关的势能叫做 －A
电势能。
B +
－B
２、电场力做功改变电势能 正电荷顺着电场线移动，电场力做正功，电势能减少
正电荷逆着电场线移动，电场力做负功，电势能增加
负电荷顺着电场线移动，电场力做负功，电势能增加
负电荷逆着电场线移动，电场力做正功，电势能减少

4.电势反映电场的能的性质，由电场本 身决定
为 深 入 学 习 习近平 新时代 中国特 色社会 主义思 想和党 的十九 大精神 ,贯彻全 国教育 大会精 神,充分 发挥中 小学图 书室育 人功能
三. 电势差（电压）
1. 公式: UABAB
U AB
W AB q
2. 单位: 伏特 符号为V
为 深 入 学 习 习近平 新时代 中国特 色社会 主义思 想和党 的十九 大精神 ,贯彻全 国教育 大会精 神,充分 发挥中 小学图 书室育 人功能
W GE P 1E P 2 E P
(3)重力势能是相对的,有零势能面.(人为选定)
重力势能具有系统性
试探电荷静止的放入电场中,将如何运动?
E
+
F
电荷做加速运动,一段时间后获 得一定的速度,试探电荷的动能增加.
讨论：什么能转换为动能的呢?
将试探正电荷q在电场强 度为E的匀强电场中沿几条不 同路径从A点移动到B点,静电 力对电荷做功分别为多少?
为什么能呢？
我们学过了什么物理 量做功与路径无关,只与 初末位置有关?
重力场与电场的类比
重力场
电场
m mg
场方向
地球
+q qE
场方向
-q qE
场方向
负电 正电
荷
荷
地球附近的重力场跟电荷的电场相似
重力做功与重力势能的关系
重力做的功等于重力势能的减少量.
WG = EP1 - EP2 = -ΔEP
1. 重力做正功,重力势能减少. • 重力做负功,即物体克服重力做功,
例2
一个电荷量为1×10－5C的电荷，从电场外 某点移到电场内的一点A时，克服电场力做 功0.006J，则A点的电势为 600 V；如果此 电荷从电场外移到电场内的另一点B时， 电场力做功0.002J，则B点的电势为 200 V， UAB= 400 V；若有另一电荷量为0.2C的负 电荷从A移到B点，电场力做正功，大小 为 80 J。

力对小球所做的功分别为W1和W2，则上述过程中
A.小球与弹簧组成的系统机械能守恒
√B.小球的重力势能增加－W1
C.小球的电势能增加W1＋W2
√D.小球的电势能减少W2
图2
3.电势能具有相对性。
——电荷在某点的电势能,等于静电力把它从该点移动到零 势能位置时所做的功。
4.电势能是标量。 5.电势能是电荷和电场所共有的，具有系统性。
6.电势能不属于机械能。
E +
例3 将带电荷量为6×10－6 C的负电荷从电场中的A点移到B点，克服静电力 做了3×10－5 J的功，再从B点移到C点，静电力做了1.2×10－5 J的功，则： (1)电荷从A点移到B点，再从B点移到C点的过程中电势能共改变了多少？ (2)如果规定A点的电势能为零，则该电荷在B点和C点的电势能分别为多少？ (3)如果规定B点的电势能为零，则该电荷在A点和C点的电势能分别为多少？
B
A q+
F
M
6. 这个结论适用于非匀强电场吗？ 适用！
例1（多选）、如图所示，一质量为m、带电荷量大小为-q的小
球，用长度为L绝缘细线悬挂在水平向右的匀强电场中，电场
大小为E，由B点静止释放，运动到A点过程中（ ） A
A、重力做功-mgLcosθ
B、电场力做功qELsinθ
C、电场力做功-qELsinθ
图3
电势能大小关系为EpA＜EpB＜EpC C.放上－q的试探点电荷时，试探点电荷在各点的电势能大小关系为EpA＞EpB＞EpC
√D.放上－q的试探点电荷时，试探点电荷在各点的电势能大小关系为EpA＜EpB＜EpC
例5 (多选)如图2所示，竖直向上的匀强电场中，绝缘轻质弹簧竖直立于水平地 面上，上面放一带正电的小球，小球与弹簧不连接，施加外力将小球向下压至某 位置静止.现撤去外力，小球从静止开始运动到离开弹簧的过程中，重力、电场

利用“功”求电势能：（方法一）带正负号计算
EPA=WA-0=－W0-A （1）电势能具有相对性，与零势能参考面的选择有关：
通常：1）点电荷电场，以无穷远为零势能参考面。 2）大地或电场中的接地点 3）人为规定的点或面
（2）电势能是有正负的标量，代表电势能的大小； 1J>0>-1J
（3）电势能属于电荷与电场组成的系统（系统性）， 常说成电荷的电势能
2
研究电势能的方法
利用电场力做功来研究
求功的方法 功的公式 W=FLcosα 使用条件 恒力做功
方法：研究匀强电场中电场力对点电荷做功
.
3
探究：匀强电场中，静电力对点电荷做功的特点
匀强电场场强为E，点电荷质量m，电量q.从A点到
B点沿路径①的移动中，电场力做功__E_q__d__。 沿路径②的移动中，电场力做功__E__q_d__. 沿路径③的移动中，电场力做功___E_q_d___.
（2）电荷6×10-6C从A移到B，电场力做多少功？
该电荷在A点的电势能多大？
（3）电荷1×10-6C在A点电势能多大？
零，则
（1）该电荷在B点和C点的电势能分别为多少？
EPB=3×10-5 J
EPC=1.8×10-5 J
（的2）E电P如A势=果能规-分3定×注别B1意为0点-5多的：J少电W？势AWC能=A为WC=零AE-BPW，+C=CW则A-B1该.C2电×荷10在-5AJ点和C点
利（用3）“如功果”规求定电C势点能的：电（势方能法为一零），带则正该负电号荷计在算A点和B点
(2)关系式: WA-B=EpA-EpB=-ΔEpAB 电场力做正功，电势能减少；做负功，电势能增加；
|W电场力|=|△Ep|

(3)电势能是标量，有正负但没有方向. 电势能为正值表示电势能大于参考点 的电势能，电势能为负值表示电势能小于参考点的电势能. 3.静电力做功与电势能变化的关系 (1)WAB＝EpA－EpB. 静电力做正功，电势能减小；静电力做负功，电势能增加.
例1 将带电荷量为6×10－6 C的负电荷从电场中的A点移到B点，克服静电力做了 3×10－5 J的功，再从B点移到C点，静电力做了1.2×10－5 J的功，则： (1)电荷从A点移到B点，再从B点移到C点的过程中电势能共改变了多少？ 解析 WAC＝WAB＋WBC＝－3×10－5 J＋1.2×10－5 J＝－1.8×10－5 J. 电势能增加了1.8×10－5 J.
1.静电力做功：在匀强电场中，静电力做功W＝qElcos θ.其中θ为_静__电__力__方__向__与__ 位移方向 之间的夹角.
2.特点：在静电场中移动电荷时，静电力做的功与电荷的起始位置和终止位置 有关 ，与电荷经过的路径 无关 .
二、电势能
1.电势能：电荷在 电场 中具有的势能，用Ep表示. 2.静电力做功与电势能变化的关系：静电力做的功等于电势能的 减少量 .表达 式：WAB＝－ △EpAB= EpA初－EpB末.
静电力做正功，电势能 减少 ； 静电力做负功，电势能 增加 . 3.电势能的大小：电荷在某点的电势能，等于把它从这点移动到 零势能位置 时 静电力做的功 EpA＝WA0. 4.电势能具有相对性 电势能零点的规定：通常把电荷在离场源电荷 无限远 处或把电荷在_大__地__表__面__ 上的电势能规定为零.
(3)如果规定B点的电势能为零，则该电荷在A点和C点的电势能分别为多少？ 解析 如果规定B点的电势能为零，由公式WAB＝EpA－EpB则该电荷在A点的电 势能为：EpA′＝EpB′＋WAB＝0＋WAB＝－3×10－5 J. 由公式WAC＝EpA－EpC C点的电势能为EpC′＝EpA′- WAC＝ －3×10－5 J－ (－ 1.8×10－5 J) ＝－1.2×10－5 J.

(2)如果规定 A 点的电势能为零，则该电荷在 B 点和 C 点的 电势能分别为多少？
(3)如果规定 B 点的电势能为零，则该电荷在 A 点和 C 点的 电势能分别为多少？
12/9/2021
第九页，共二十九页。
解析：(1)WAC＝WAB＋WBC＝(－3×10－5＋1.2×10－5)J＝－ 1.8×10－5 J，可见电势能增加了 1.8×10－5 J.
12/9/2021
第二十三页，共二十九页。
1．(2019·重庆高二检测)一个带电粒子在匀强电场中运动的 轨迹如图中曲线 AB 所示，平行的虚线 a、b、c、d 表示该电场 中的四个等势面．不计粒子重力，下列说法中正确的是( )
A．该粒子一定带正电 B．四个等势面中 a 等势面的电势一定最 低 C．该粒子由 A 到 B 过程中动能一定逐渐减小 D．该粒子由 A 到 B 过程中电势能一定逐渐减小
12/9/2021
第三页，共二十九页。
2．电势能 (1)概念：电荷在 5 _电 __场 ___中具有的势能．用 Ep 表示． (2)静电力做功与电势能变化的关系：静电力做的功等于电 势能的 6 _减__少__量___，WAB＝ 7 ____E_p_A_－__E_p_B___． ①电场力做正功，电势能 8 _减__少___． ②电场力做负功，电势能 9 _增__加___．
(4)矢标性：电势只有 24 __大__小__，没有 25 __方__向__，是个 26 _标__量___．
(5)电势与电场线的关系：沿电场线的方向，电势 27 _降__低___．
12/9/2021
第十三页，共二十九页。
2．电势高低的判断方法 (1)电场线法：沿电场线方向，电势越来越低． (2)场源电荷判断法：离场源正电荷越近的点，电势越高； 离场源负电荷越近的点，电势越低． (3)电势能判断法：对于正电荷，电势能越大，所在位置的 电势越高；对于负电荷，电势能越小，所在位置的电势越高．