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(共31张PPT)
第十章 静电场中的能量
高中物理人教版（2019）必修三教学课件
第一节
电势能和电势
01
新课导入
02
素养目标
03
新课讲解
04
例题与练习
05
课后小结
目录
| CONTENTS
PART-01
新课导入
New Lesson Presentation
新课导入
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？
PART-02
素养目标
Learning Objectives
1.知道静电力做功的特点
2.理解静电力做功与电势能变化的关系
3.知道电势的定义方法及其定义公式、单位
素养目标
PART-03
新课讲解
New Lesson Introduction
新课讲解
一、静电力做功的特点
在电场强度为E的匀强电场中任取A、B两点，AB的连线长度为L，与电场强度的方向夹角为θ。把带正电的试探电荷从A点移动到B点，若试探电荷的电荷量为q，计算下面两种情况下静电力对电荷所做的功：
（1）把q沿直线AB从A点移动到B点；
（2）把q沿折线AMB从A点移动到B点。
新课讲解
将电荷 q 沿直线 AB 从A 移至B
WAB = F·lAB=qE·|AB| cosθ
= qE·|AM|
M
E
A
B

+
q
F = qE
lAB=|AB| cosθ
=|AM|
将电荷q沿折线AMB从A移至B
对AM:
WAM = qE ·|AM|
对MB:
WMB = 0
对全程:
W = WAM + WMB= qE·|AM|
新课讲解
W = W1 + W2 + W3 +… = q E·|AM|
W1 = q E ·x1
W2 = q E ·x2
W3 = q E ·x3
… … … …
x1 + x2 + x3 +…=
将电荷q沿曲线从A移至B
M

E
A
B
+
q
F=qE
我们用无数组跟静电力垂直和平行的折线来逼近曲线AB
微元分割法
E
A
B
+
q
F
+
q
F
+
q
F
+
q
F
M
x1
x2
x3
新课讲解
沿直线AB:
沿折线AMB:
沿曲线AB:
沿任意路径静电力做功:
W1 = F·|AB| cosθ
= qE·|AM|
W2 = qE·|AM|
W3 = qE·|AM|
W任意 = qE·|AM|
也适用非匀强电场
+
新课讲解
在电场中不论电荷经由什么路径从A点移动到B点，静电力所做的功都是一样的。因此，在电场中移动电荷时，静电力所做的功只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。
1.在匀强电场中，静电力做的功为：W＝qE·d，其中d为沿电场线方向的位移。
注意：
特点：
2.其它静电场中也适用。其它静电场中静电力做功的多少可用 W＝E平qd 来定性粗略分析，其中E平为平均电场强度。
类似于重力做功
新课讲解
WG＝mgh1－ mgh2
定义: 重力势能 Ep＝mgh
重力做的功等于重力势能的减少量
重力做功与重力势能
新课讲解
二、电势能
1. 定义：电荷在电场中具有的势能叫电势能，用符号EP表示。
q
Q
WAB=EpA-EpB
E
A
B
2. 电场力做功和电势能的关系
（1）当WAB>0，则EpA>EpB，表明电场力做正功，电势能减小；
（2）当WAB<0，则EpA新课讲解
3.电势能是相对的，具体数值与零势能面的选取有关；
4.电势能为电荷和对它作用的电场组成的系统共有。
5.电势能是标量。但有正负
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。
我们说某个电荷的电势能，只是一种简略的说法。
q
Q
关于电势能的几点说明
新课讲解
正电荷从A点移到B点时，静电力做正功，电荷的电势能减少
正电荷从B点移到A点时，静电力做负功，即电荷克服静电力做功，电荷的电势能增加。
把正电荷从A点移到B
+
把正电荷从B点移到A
-
三、电势能的大小
新课讲解
①电荷在某点的电势能，等于把它从该点移动到零势能面时静电力所做的功。
E
A
B
若以A点作为零势能面
则EPA-EPB=WAB
因EPA=0 ，则 EPB= -WAB
如图，若A→B电场力所做功为WAB
若以B点作为零势能面
则 EPA-0=WAB
即EPA=WAB
②选择不同的零势能面，对于同一个带电体在同一点来说电势能大小是不相同的。
总结：
新课讲解
【思考】同一物体在不同的位置，重力势能有什么变化呢？这说明重力势能与重力场中的什么因素有关呢？
【提示】同一初始高度的小球A、B，在连接不同长度的摆线的情况下自由下落，重力势能的变化不同。
又如小球P在同一高度，逐次沿不同的轨迹下落，重力势能变化量相同。
说明重力势能与高度（地势）有关
那么电势能是不是也与某个因素有关，这个因素是什么呢？
新课讲解
如图，匀强电场的场强大小100 V，OA、AB距离L均为1 m，完成下列练习，并小组讨论以下问题：
①分别求出将+1C、+2C、+3C点电荷从A点移到O点电场力做功；
②若规定O点为零势能面，分别求出三个点电荷在A点的电势能；
由知：
、、
由知：
、、
由 知三个电荷在该处电势能与电荷的比值均是-100 V
探索电势能与什么因素有关
新课讲解
四、电势
1 V = 1 J/C
1. 定义:电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量之比。
3. 单位:
(计算时要代入正负号)
2. 公式:
４. 电势具有相对性
伏特(V)
５.标量
( 有正负，负电势表示该处的电势比零电势低 )
确定某点的电势，应先规定电场中某处电势为零，通常取大地或无穷远处的电势为零。
PART-04
例题与练习
例题与练习
【例1】 如图，A、B、C为电场中同一电场线上的三点。设电荷在电场中只受静电力作用，则下列说法正确的是(　)
A. 若在C点无初速度地释放正电荷，
则正电荷向B运动，电势能减少
B. 若在C点无初速度地释放正电荷，则正电荷向A运动，电势能增加
C. 若在C点无初速度地释放负电荷，则负电荷向A运动，电势能增加
D. 若在C点无初速度地释放负电荷，则负电荷向B运动，电势能减少
√
例题与练习
例2　(多选)如图所示，在正电荷的电场中的一条电场线上依次有A、B、C三点，分别把带电荷量为＋q和－q的点电荷依次放在这三点上，关于它们所具有的电势能，下列说法中正确的是
A.放上带电荷量为＋q的点电荷时，它们的电势能大小关系为EpA＞EpB＞EpC
B.放上带电荷量为＋q的点电荷时，它们的电势能大小关系为EpA＜EpB＜EpC
C.放上带电荷量为－q的点电荷时，它们的电势能大小关系为EpA＞EpB＞EpC
D.放上带电荷量为－q的点电荷时，它们的电势能大小关系为EpA＜EpB＜EpC
√
√
例题与练习
解析　若将带电荷量为＋q的点电荷从A点移到B点，再由B点移到C点，电场力都是做正功，电荷的电势能都减少，可见EpA＞EpB＞EpC，选项A正确，B错误.
若将带电荷量为－q的点电荷从A点移到B点，再由B点移到C点，电场力都是做负功，电荷的电势能增加，可见EpA＜EpB＜EpC，选项C错误，D正确.
例题与练习
1下列说法中正确的是（ ）
A.当两正点电荷相互靠近时，它们的电势能增大
B.当两负点电荷相互靠近时，它们的电势能增大
C.一个正电荷与另一个负电荷相互靠近时，它们的电势能减小
D.一个正电荷与另一个负电荷相互靠近时，它们的电势能增大。
ABC
例题与练习
2.在真空中A、B两点分别放有异种点电荷-Q和+2Q，以A、B连线中点O为圆心作一圆形路径acbd，如图，则下列说法正确的是(　)
A.电场强度大小关系有Ea=Eb、Ec=Ed
B.电势高低关系有φa>φb、φc>φd
C.将一负点电荷沿圆弧由a运动到b
的过程中静电力做正功
D.将一正点电荷沿直线由c运动到d
的过程中电势能始终不变
答案:C
例题与练习
3.在静电场中，将一正电荷从A点移到B点，静电力做了负功，则( )
A. B点的电场强度一定比A点大
B. 电场线方向一定从B指向A
C.B点的电势一定比A点高
D. 该电荷的动能一定减小
答案:C
例题与练习
4.(多选)关于电势，下列说法正确的是(　　)
A.电场中某点的电势大小在数值上等于单位正电荷从该点移动到零电势点时，静电力所做的功
B.电场中某点的电势与零电势点的选取有关
C.由于电势是相对的，所以无法比较电场中两点的电势高低
D.某电荷在电场中A、B两点的电势能关系为EpA>EpB，则可知φA>φB
答案:AB
PART-05
课堂小结
课堂小结
一、静电力做功的特点：
静电力做的功为：W＝qE·d，其中d为沿电场线方向的位移。
二、电势能（Ep)：电荷在电场中具有的势能
电势能变化： Ep=EpB-EpA
电场力做功和电势能变化关系：
静电力做正功，电势能减少
静电力做负功，电势能增加
三、电势能的大小。
若规定EPB=0，则电荷在A点的电势能等于WAB
电势能是标量，正负表示大小。
电势能具有系统性，是电荷及对它作用的电场所共有的
电势能具有相对性，大小与零电势能位置的选取有关
THANKS!
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