第第頁(yè)物理人教版（2023）必修第三冊(cè)10.1電勢(shì)能和電勢(shì)（共25張ppt）(共25張PPT)

第

節(jié)

1

電勢(shì)能和電勢(shì)

高中物理必修第三冊(cè)

第十章

一個(gè)試探電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)由靜止釋放,將如何運(yùn)動(dòng)

E

在電場(chǎng)力作用下電荷做加速運(yùn)動(dòng),靜電力做功使試探電荷的動(dòng)能增加.

F

思考

W=qE·｜AB｜

試探電荷q沿著電場(chǎng)線平行的直線運(yùn)動(dòng)

A

B

+

由動(dòng)能定理可知：

是什么能量轉(zhuǎn)化為動(dòng)能呢？

課堂引入

一個(gè)質(zhì)量為m的物體在地面某位置的重力mg是一定的，與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)；

一個(gè)帶電量為q的正電荷在勻強(qiáng)電場(chǎng)中某位置的電場(chǎng)力Eq也是一定的，與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)也無(wú)關(guān)。

重力做功具有跟路徑無(wú)關(guān)的特點(diǎn)

靜電力做功是否

也具有這一特點(diǎn)？

課堂引入

接下來(lái)，我們一起研究一下靜電力做功的特點(diǎn)

M

E

1、將電荷q從A沿直線移至B

A

B

+

q

+

q

F

靜電力做功

WAB=F·|AB|cosθ=qE·|AM|

勻強(qiáng)電場(chǎng)

2、將電荷q從A沿折線移至B

M

E

A

B

+

q

F

+

q

F

對(duì)AM:

W1=qE·|AM|

對(duì)MB:

W2=0

對(duì)全程:

W=W1+W2=qE·|AM|

一、靜電做功的特點(diǎn)

3、將電荷q從A沿曲線移至B:

M

E

A

B

+

q

F

E

A

B

+

q

F

+

q

F

+

q

F

+

q

F

W=W1+W2+W3+…=qE·|AM|

W1=qE·x1

W2=qE·x2

W3=qE·x3

…………

M

x1+x2+x3+…=

X1

x2

一、靜電做功的特點(diǎn)

在勻強(qiáng)電場(chǎng)中移動(dòng)電荷時(shí),靜電力做的功與電荷經(jīng)過(guò)的路徑無(wú)關(guān),與電荷的起始位置和終止位置有關(guān)。

上述結(jié)論對(duì)非勻強(qiáng)電場(chǎng)也是成立的

總結(jié)：

做功的過(guò)程是一個(gè)能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程，那么電場(chǎng)力做功的過(guò)程是什么能轉(zhuǎn)化為什么能呢？

一、靜電做功的特點(diǎn)

電荷在電場(chǎng)中具有的勢(shì)能，稱為電勢(shì)能，用符號(hào)EP表示

1.定義：

EP

2.單位：

焦耳（J）

3.電場(chǎng)力做功和電勢(shì)能的關(guān)系：

A

B

+

+

EPA

EPB

關(guān)系式：

當(dāng)WAB為正值時(shí)，EPA>EPB，表明靜電力做正功，電勢(shì)能減少；

當(dāng)WAB為負(fù)值時(shí)，EPA<EPB，表明靜電力做負(fù)功，電勢(shì)能增加。

二、電勢(shì)能

解讀：

如何確定某點(diǎn)電勢(shì)能大?。?/p>

(3)系統(tǒng)性：電勢(shì)能是電荷和電場(chǎng)系統(tǒng)共有，習(xí)慣說(shuō)成電荷具有的電勢(shì)能

(1)標(biāo)矢性：電勢(shì)能是標(biāo)量，但有正負(fù)。

EP

5.電勢(shì)能的特性：

（2)相對(duì)性：電勢(shì)能大小是相對(duì)零勢(shì)能平面而言，一般以電荷在無(wú)窮遠(yuǎn)處或大地表面處為零勢(shì)能

電荷在某點(diǎn)的電勢(shì)能，等于把它從這個(gè)點(diǎn)移動(dòng)到零勢(shì)能位置時(shí)靜電力做的功。

例如：EpA=3J比0勢(shì)能點(diǎn)多3J；EpB=-3J比0勢(shì)能點(diǎn)低3J

EpA＞EpB

二、電勢(shì)能

4.電勢(shì)能的大?。?/p>

例題1：右圖中MN為某電場(chǎng)中一條電場(chǎng)線，方向向右，在MN上取兩點(diǎn)a、b，今將一正點(diǎn)電荷q從a移到b則（）

A.電場(chǎng)力做正功，q的電勢(shì)能增加

B.電場(chǎng)力做負(fù)功，q的電勢(shì)能增加

C.電場(chǎng)力做正功，q的電勢(shì)能減少

D.電場(chǎng)力做負(fù)功，q的電勢(shì)能減少

+

v

F

q

F做正功

C

二、電勢(shì)能

例題2：如圖所示,電子沿一條電場(chǎng)線MN從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn),電勢(shì)能增加，則（）

A.電場(chǎng)力做正功，電場(chǎng)方向從M指向N

B.電場(chǎng)力做正功，電場(chǎng)方向從M指向N

C.電場(chǎng)力做負(fù)功，電場(chǎng)方向從N指向M

D.電場(chǎng)力做負(fù)功，電場(chǎng)方向從M指向N

－

v

e

F

電場(chǎng)力做負(fù)功

E

D

二、電勢(shì)能

將不同質(zhì)量的物體從地面搬到樓頂，重力勢(shì)能的變化不同，但是樓頂?shù)摹案叨取県是一定的。

將質(zhì)量m的物體提升h高度，重力勢(shì)能增加mgh；將質(zhì)量為2m的物體提升h高度，重力勢(shì)能增加2mgh；將質(zhì)量為3m的物體提升h高度，重力勢(shì)能增加3mgh。

電勢(shì)能是否有相同的特點(diǎn)呢？

三、電勢(shì)

勻強(qiáng)電場(chǎng)中任取一點(diǎn)A，取一點(diǎn)B，并規(guī)定電荷在B點(diǎn)的電勢(shì)能為0，引入檢驗(yàn)電荷置于A，其電勢(shì)能為EPA。則從A點(diǎn)移到B點(diǎn)時(shí)電場(chǎng)力做功為WAB=EPA。

q+1C

EPAE0

+2C

……

-1C

-2C

……

2E0

……

-E0

-2E0

……

E

q

F

A

B

+

該“常量”有什么樣的意義

三、電勢(shì)

1V=1J/C

1.定義:

2.公式:

3.單位:

(計(jì)算時(shí)要代入正負(fù)號(hào))

５.標(biāo)量

確定某點(diǎn)的電勢(shì)，應(yīng)先規(guī)定電場(chǎng)中某處電勢(shì)為零，通常取大地或無(wú)窮遠(yuǎn)處的電勢(shì)為零。

(有正負(fù),負(fù)電勢(shì)表示該處的電勢(shì)比零電勢(shì)低)

４.電勢(shì)具有相對(duì)性

伏特(V)

電荷在電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電勢(shì)能與它的電荷量之比。

三、電勢(shì)

固有性：

選定零勢(shì)能面后，某點(diǎn)的電勢(shì)是固定的，反映電場(chǎng)中某點(diǎn)能的性質(zhì)的物理量，僅與電場(chǎng)本身性質(zhì)有關(guān)，與電場(chǎng)力做功的值及試探電荷的電荷量、電性無(wú)關(guān)。即不管帶電體是帶正電還是負(fù)電，不影響該點(diǎn)的電勢(shì)。電勢(shì)只與電場(chǎng)和零勢(shì)能面的選取有關(guān)。

相對(duì)性：

電勢(shì)有正也有負(fù)，電勢(shì)為正，表示電勢(shì)相對(duì)于零勢(shì)能面高；電勢(shì)為負(fù)，表示電勢(shì)相對(duì)于零勢(shì)能面電勢(shì)低；

對(duì)電勢(shì)的理解

三、電勢(shì)

如何比較電勢(shì)的高低？

如何比較電勢(shì)的高低？

A

B

E

正電荷由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的B點(diǎn)（沿電場(chǎng)線電場(chǎng)力做功

電勢(shì)能變化

電勢(shì)變化

降低

正功

減少

結(jié)論：沿著電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐漸降低?。?！

三、電勢(shì)

1.公式法：由公式φ=EP/q進(jìn)行計(jì)算，q、EP帶正負(fù)號(hào)計(jì)算

正電荷在電勢(shì)能越大的地方電勢(shì)越高

負(fù)電荷在電勢(shì)能越大的地方電勢(shì)越低

2.電場(chǎng)線法（推薦）：

沿著電場(chǎng)線方向，電勢(shì)逐漸降低。

3.場(chǎng)源電荷距離法：

以無(wú)限遠(yuǎn)處φ=0，

正場(chǎng)源電荷電場(chǎng)中各點(diǎn)電勢(shì)均為正，離它越近電勢(shì)越高；

負(fù)場(chǎng)源電荷電場(chǎng)中各點(diǎn)電勢(shì)均為負(fù)，離它越近電勢(shì)越低；

電勢(shì)高低判斷方法

A

B

E

三、電勢(shì)

電勢(shì)電場(chǎng)強(qiáng)度E

定義式

物理意義

決定因素

矢/標(biāo)量

說(shuō)明電勢(shì)與電場(chǎng)強(qiáng)度的比較

反映電場(chǎng)能的性質(zhì)

反映電場(chǎng)力的性質(zhì)

由電場(chǎng)本身性質(zhì)決定，與檢驗(yàn)電荷無(wú)關(guān)，某點(diǎn)電勢(shì)的大小與參考點(diǎn)的選取有關(guān)

由電場(chǎng)本身性質(zhì)決定，

與檢驗(yàn)電荷無(wú)關(guān)

標(biāo)量

矢量

（1）沿著電場(chǎng)強(qiáng)度的方向，電勢(shì)降低得最快

（2）二者大小之間無(wú)直接關(guān)系，φ為零的點(diǎn)，E不一定為零；φ高的地方，E不一定大；E為零的點(diǎn)，φ不一定為零；E大的點(diǎn)，φ不一定高。

三、電勢(shì)

例題3：將帶電量為6×10-6C的負(fù)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A點(diǎn)的電勢(shì)能為零，則該電荷在B點(diǎn)和C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？

增加了1.8×10-5J.

EPC=1.8×10-5J

EPC=-1.2×10-5J

EPB=3×10-5J

EPA=-3×10-5J

三、電勢(shì)

與電荷的起始位置和終止位置有關(guān)，與路徑無(wú)關(guān)。

靜電力做功

電荷在電場(chǎng)中具有的勢(shì)能，符號(hào)EP。

電勢(shì)

能

q

Q

相對(duì)性、系統(tǒng)性

電荷在電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電勢(shì)能與它的電荷量之比。

電勢(shì)

A

B

E

沿電場(chǎng)線方向，電勢(shì)越來(lái)越低。

相對(duì)性

課堂總結(jié)

【練習(xí)1】（多選）下圖為靜電植絨的原理圖。帶負(fù)電的金屬網(wǎng)中盛有絨毛，真空中帶負(fù)電的絨毛一旦與布匹上的黏合劑接觸就粘貼在布匹上，則帶負(fù)電的絨毛從帶負(fù)電的金屬網(wǎng)到布匹的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中（）

A．做勻速運(yùn)動(dòng)

B．做加速運(yùn)動(dòng)

C．電勢(shì)能逐漸增大

D．運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)處各點(diǎn)電勢(shì)逐漸升高

【正確答案】BD

課堂練習(xí)

【練習(xí)2】（2022·江蘇南京·高一期末）反天刀是生活在尼羅河的一種魚類，沿著它身體的長(zhǎng)度方向分布著電器官，這些器官能在魚周圍產(chǎn)生電場(chǎng)，如圖為反天刀周圍的電場(chǎng)線分布示意圖，A、B、C為電場(chǎng)中的點(diǎn)，則下列說(shuō)法中正確的是（）

A．反天刀尾部帶正電

B．B點(diǎn)電勢(shì)高于C點(diǎn)電勢(shì)

C．B點(diǎn)和C點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度可能相同

D．將一負(fù)電荷從A點(diǎn)沿虛線移到C點(diǎn)，電場(chǎng)力對(duì)其做負(fù)功

【正確答案】B

【練習(xí)3】（多選）（2022·黑龍江·哈爾濱三中模擬預(yù)測(cè)）如圖所示，實(shí)線表示電場(chǎng)線，虛線表示只受電場(chǎng)力作用的帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡。粒子先經(jīng)過(guò)M點(diǎn)，再經(jīng)過(guò)N點(diǎn)，以下正確的是（）

A．粒子在N點(diǎn)的加速度小于在M點(diǎn)的加速度

B．該帶電粒子帶正電

C．M點(diǎn)的電勢(shì)低于在N點(diǎn)的電勢(shì)

D．粒子在M點(diǎn)的電勢(shì)能大于在N點(diǎn)的電

【正確答案】BD

【練習(xí)4】（2022·廣東·禪城實(shí)驗(yàn)高中高三階段練習(xí)）大氣污染日益嚴(yán)重，為了減少污染要求工業(yè)尾氣需要按照靜電除塵器進(jìn)行除塵才允許排放，下圖是靜電除塵器的原理示意圖，P接負(fù)極，外殼Q接正極，廢氣以一定的速度從底部開口進(jìn)入，經(jīng)過(guò)除塵后，干凈的空氣從頂部出來(lái)，達(dá)到除塵目的。M、n是兩粒帶電的塵埃（僅受電場(chǎng)力），虛線分別是他們的運(yùn)動(dòng)軌跡（）

A．m做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，n做變加速曲線運(yùn)動(dòng)

B．m、n一定帶正電

C．n的電勢(shì)能一定增加

D．微粒m在P處的電勢(shì)高于m處

【正確答案】C

【練習(xí)5】（2022·河南宏力學(xué)校高二期末）如圖所示，d處固定有負(fù)點(diǎn)電荷Q，一個(gè)帶電質(zhì)點(diǎn)只在電場(chǎng)力作用下運(yùn)動(dòng)，射入此區(qū)域時(shí)的軌跡為圖中曲線abc，a、b、c、d恰好是一正方形的四個(gè)頂點(diǎn)，則有（）

A．a(chǎn)、b、c三點(diǎn)處電勢(shì)高低關(guān)系是

B．質(zhì)點(diǎn)由a到c，電勢(shì)能先增加后減小，在b點(diǎn)動(dòng)能最小

C．質(zhì)點(diǎn)在a、b、c三點(diǎn)處的加速度大