1.4-1.5电势能 电势与电势差 课件【知识精讲精研】高二上学期物理粤教版（2019）必修第三册.pptx

第一章静电场

第4、5节电势能电势与电势差

新课导入

若将一带正电的试探电荷，静止放在一匀强电场中，试探电荷将如何运动？

速度怎么变化？动能怎么变化？

F

试探电荷受到电场力作用做加速运动，

速度越来越快，动能越来越大

思考：是什么能转化为了试探电荷的动能？

一、电场力做功的特点

类比

重力对物体做功有什么特点？

1.与路径无关，只与物体的初末位置有关

2.重力做功与重力势能的变化关系：

一、电场力做功的特点

1.将正的检验电荷q从A沿直线移至B，求电场力的功：

W=F·|AB|cosθ

=qE·|AM|

一、电场力做功的特点

2.将正的检验电荷q从A沿折线移至B，求电场力的功：

W1=qE·|AM|

W2=0

W=W1+W2=qE·|AM|

AM段：

MB段：

总功：

一、电场力做功的特点

3.将正的检验电荷q从A沿曲线移至B，求电场力的功：

W=W1+W2+W3+…=qE·|AM|

W1=qE·x1

W2=qE·x2

W3=qE·x3

x1+x2+x3+…=?

匀强电场

…………

x1

x2

x3

….

….

….

….

xn

微元法

一、电场力做功的特点

总结：在匀强电场中移动电荷时,电场力做的功与电荷经过的路径无关,与电荷的起始位置和终止位置有关

上述结论对任意电场都是成立的

二、电势能

物体在地球上具有重力势能

类比

电荷在静电场中具有电势能

二、电势能

1.概念：

电荷在电场中具有与其位置有关的能量叫电势能。

2.电场力做功与电势能的关系：

电场力做正功，电势能减少，减少的电势能等于电场力做的功。

电场力做负功，电势能增加，增加的电势能等于克服电场力做的功。

电荷在某点的电势能，等于电场力把它从该点移动到零势能位置时所做的功。

由电场中的电荷和电场组成的系统共同具有

二、电势能

4.单位：焦耳（J）

5.电势能是相对的，具体数值取决于零势能面的选取

若将无穷远处的电势能定为零，那么电场中A点的电势能的

大小等于将电荷从该点移动到无穷远处电场力所做的功

（1）带正电粒子从A运动到B，分析电场力的功和电势能的变化？

（2）如果从B运动到A，情况又如何？

（3）如果粒子带负电呢？

判断电势能的变化

例题1

静电力对电荷做正功，电势能减少

静电力对电荷做负功，电势能增加

v

v

电势能减少

设B点的电势能

WAB=EPA－EPB=103J

(1)

(2)

(3)

例题2

解：

计算电势能

有一电荷量q=-3×10-6C的点电荷,从电场中的A点移到B点时,克服静电力做功6×10-4J,从B点移到C点时静电力做功9×10-4J.问:

1.以B为零势能点，电荷A点时的电势能EPA1是多少?

2.如选取C点的电势能为零,则电荷A点时的电势能EPA2又是多少?

例题3

计算电势能

将一个-7.0μC的电荷从无限远处移到图示电场中的A点时，电荷的电势能为-140μJ，问此过程中静电力做功是多少？（设无穷远处电荷的电势能为零。）

例题4

W=140μJ

甲是等量异号电荷的电场线分布图，乙是等量同号点电荷的电场线分布图。AOB是两点电荷的连线的垂直平分线，O是连线中点。

例题5

（1）在甲图中，把单位正电荷从O点沿OA移动到无限远处，静电力是否做功？电势能是否变化？怎样变化？

（2）在乙图中，把单位正电荷从O点沿OA移动到无限远处，静电力是否做功？电势能是否变化？怎样变化？

（1）否；否

（2）是；是；变小

重力势能

电势能

重力：地球和物体之间存在的吸引力

电场力：电荷之间的作用力

由物体和零势能面间的相对位置决定

EP由电荷与零势能面的相对位置决定

W重=EP1-EP2

W电=EPA-EPB

三、电势

电场强度反映了电场的力的性质，如何反映电场的能的性质呢？

寻找反映电场能的性质的物理量

电势能的影响因素：

1.与电场本身有关

2.与电荷在电场中的位置有关

3.与电荷所带的电荷量有关

三、电势

定值

三、电势

反映出静电场各点的能的性质

1.类比电场强度的定义，定义电势：

2.电势差：

三、电势

电场中A点的电势：

相对于参考点而言

试探电荷电荷量

所以，场中某点的电势数值上等于单位正电荷由该点

移动到参考点（零电势点）时电场力所做的功

三、电势

等差等势面

孤立正点电荷

匀强电场

等量异种点电荷

等量同种点电荷

将一电量为q=-2×10-6C的点电荷从电场外一点P移至电场中某点A，电场力做功4×10-5J，求A点的电势A。（设P=0）

解:

使用公式求某点的电势时，必须带正、负号

例题6

例题7

50V;-200V;-150V

-150V;-200V

50V