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

第

節

1

電勢能和電勢

高中物理必修第三冊

第十章

一個試探電荷在電場中某點由靜止釋放,將如何運動

E

在電場力作用下電荷做加速運動,靜電力做功使試探電荷的動能增加.

F

思考

W=qE·｜AB｜

試探電荷q沿著電場線平行的直線運動

A

B

+

由動能定理可知：

是什么能量轉化為動能呢？

課堂引入

一個質量為m的物體在地面某位置的重力mg是一定的，與運動狀態無關；

一個帶電量為q的正電荷在勻強電場中某位置的電場力Eq也是一定的，與運動狀態也無關。

重力做功具有跟路徑無關的特點

靜電力做功是否

也具有這一特點？

課堂引入

接下來，我們一起研究一下靜電力做功的特點

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|

勻強電場

2、將電荷q從A沿折線移至B

M

E

A

B

+

q

F

+

q

F

對AM:

W1=qE·|AM|

對MB:

W2=0

對全程:

W=W1+W2=qE·|AM|

一、靜電做功的特點

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

在勻強電場中移動電荷時,靜電力做的功與電荷經過的路徑無關,與電荷的起始位置和終止位置有關。

上述結論對非勻強電場也是成立的

總結：

做功的過程是一個能量轉化的過程，那么電場力做功的過程是什么能轉化為什么能呢？

一、靜電做功的特點

電荷在電場中具有的勢能，稱為電勢能，用符號EP表示

1.定義：

EP

2.單位：

焦耳（J）

3.電場力做功和電勢能的關系：

A

B

+

+

EPA

EPB

關系式：

當WAB為正值時，EPA>EPB，表明靜電力做正功，電勢能減少；

當WAB為負值時，EPA<EPB，表明靜電力做負功，電勢能增加。

二、電勢能

解讀：

如何確定某點電勢能大小？

(3)系統性：電勢能是電荷和電場系統共有，習慣說成電荷具有的電勢能

(1)標矢性：電勢能是標量，但有正負。

EP

5.電勢能的特性：

（2)相對性：電勢能大小是相對零勢能平面而言，一般以電荷在無窮遠處或大地表面處為零勢能

電荷在某點的電勢能，等于把它從這個點移動到零勢能位置時靜電力做的功。

例如：EpA=3J比0勢能點多3J；EpB=-3J比0勢能點低3J

EpA＞EpB

二、電勢能

4.電勢能的大小：

例題1：右圖中MN為某電場中一條電場線，方向向右，在MN上取兩點a、b，今將一正點電荷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.電場力做負功，q的電勢能減少

+

v

F

q

F做正功

C

二、電勢能

例題2：如圖所示,電子沿一條電場線MN從a點運動到b點,電勢能增加，則（）

A.電場力做正功，電場方向從M指向N

B.電場力做正功，電場方向從M指向N

C.電場力做負功，電場方向從N指向M

D.電場力做負功，電場方向從M指向N

－

v

e

F

電場力做負功

E

D

二、電勢能

將不同質量的物體從地面搬到樓頂，重力勢能的變化不同，但是樓頂的“高度”h是一定的。

將質量m的物體提升h高度，重力勢能增加mgh；將質量為2m的物體提升h高度，重力勢能增加2mgh；將質量為3m的物體提升h高度，重力勢能增加3mgh。

電勢能是否有相同的特點呢？

三、電勢

勻強電場中任取一點A，取一點B，并規定電荷在B點的電勢能為0，引入檢驗電荷置于A，其電勢能為EPA。則從A點移到B點時電場力做功為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

1V=1J/C

1.定義:

2.公式:

3.單位:

(計算時要代入正負號)

５.標量

確定某點的電勢，應先規定電場中某處電勢為零，通常取大地或無窮遠處的電勢為零。

(有正負,負電勢表示該處的電勢比零電勢低)

４.電勢具有相對性

伏特(V)

電荷在電場中某一點的電勢能與它的電荷量之比。

三、電勢

固有性：

選定零勢能面后，某點的電勢是固定的，反映電場中某點能的性質的物理量，僅與電場本身性質有關，與電場力做功的值及試探電荷的電荷量、電性無關。即不管帶電體是帶正電還是負電，不影響該點的電勢。電勢只與電場和零勢能面的選取有關。

相對性：

電勢有正也有負，電勢為正，表示電勢相對于零勢能面高；電勢為負，表示電勢相對于零勢能面電勢低；

對電勢的理解

三、電勢

如何比較電勢的高低？

如何比較電勢的高低？

A

B

E

正電荷由A點運動的B點（沿電場線電場力做功

電勢能變化

電勢變化

降低

正功

減少

結論：沿著電場線方向電勢逐漸降低！！！

三、電勢

1.公式法：由公式φ=EP/q進行計算，q、EP帶正負號計算

正電荷在電勢能越大的地方電勢越高

負電荷在電勢能越大的地方電勢越低

2.電場線法（推薦）：

沿著電場線方向，電勢逐漸降低。

3.場源電荷距離法：

以無限遠處φ=0，

正場源電荷電場中各點電勢均為正，離它越近電勢越高；

負場源電荷電場中各點電勢均為負，離它越近電勢越低；

電勢高低判斷方法

A

B

E

三、電勢

電勢電場強度E

定義式

物理意義

決定因素

矢/標量

說明電勢與電場強度的比較

反映電場能的性質

反映電場力的性質

由電場本身性質決定，與檢驗電荷無關，某點電勢的大小與參考點的選取有關

由電場本身性質決定，

與檢驗電荷無關

標量

矢量

（1）沿著電場強度的方向，電勢降低得最快

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

三、電勢

例題3：將帶電量為6×10-6C的負電荷從電場中的A點移到B點，克服電場力做了3×10-5J的功，再從B移到C，電場力做了1.2×10-5J的功，則

（1）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？

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

與電荷的起始位置和終止位置有關，與路徑無關。

靜電力做功

電荷在電場中具有的勢能，符號EP。

電勢

能

q

Q

相對性、系統性

電荷在電場中某一點的電勢能與它的電荷量之比。

電勢

A

B

E

沿電場線方向，電勢越來越低。

相對性

課堂總結

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

A．做勻速運動

B．做加速運動

C．電勢能逐漸增大

D．運動經過處各點電勢逐漸升高

【正確答案】BD

課堂練習

【練習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，沿著它身體的長度方向分布著電器官，這些器官能在魚周圍產生電場，如圖為反天刀周圍的電場線分布示意圖，A、B、C為電場中的點，則下列說法中正確的是（）

A．反天刀尾部帶正電

B．B點電勢高于C點電勢

C．B點和C點的電場強度可能相同

D．將一負電荷從A點沿虛線移到C點，電場力對其做負功

【正確答案】B

【練習3】（多選）（2022·黑龍江·哈爾濱三中模擬預測）如圖所示，實線表示電場線，虛線表示只受電場力作用的帶電粒子的運動軌跡。粒子先經過M點，再經過N點，以下正確的是（）

A．粒子在N點的加速度小于在M點的加速度

B．該帶電粒子帶正電

C．M點的電勢低于在N點的電勢

D．粒子在M點的電勢能大于在N點的電

【正確答案】BD

【練習4】（2022·廣東·禪城實驗高中高三階段練習）大氣污染日益嚴重，為了減少污染要求工業尾氣需要按照靜電除塵器進行除塵才允許排放，下圖是靜電除塵器的原理示意圖，P接負極，外殼Q接正極，廢氣以一定的速度從底部開口進入，經過除塵后，干凈的空氣從頂部出來，達到除塵目的。M、n是兩粒帶電的塵埃（僅受電場力），虛線分別是他們的運動軌跡（）

A．m做勻變速直線運動，n做變加速曲線運動

B．m、n一定帶正電

C．n的電勢能一定增加

D．微粒m在P處的電勢高于m處

【正確答案】C

【練習5】（2022·河南宏力學校高二期末）如圖所示，d處固定有負點電荷Q，一個帶電質點只在電場力作用下運動，射入此區域時的軌跡為圖中曲線abc，a、b、c、d恰好是一正方形的四個頂點，則有（）

A．a、b、c三點處電勢高低關系是

B．質點由a到c，電勢能先增加后減小，在b點動能最小

C．質點在a、b、c三點處的加速度大