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(共23张PPT)
10.1 电势能和电势
1．做功的两个必要因素：
①物体受力的作用 ②在力的方向上发生的位移
2．公式和单位：
W=Flcosθ(θ为恒力F与位移l的夹角)
3．标量：
单位：焦耳(J)
知识回顾：功
正负只表示力做功的效果
注意：力F对物体做负功，也可以表述为物体克服力F做功。
能量：
1.动能：物体由于物体运动而具有的能量。
2.重力势能：物体由于被举高而具有的能量。
3.机械能：动能和势能(重力势能和弹性势能）之和
Ep= mgh
功能关系：
做功
能量相互转化
1.做功的过程就是能量转化的过程,做了多少功,就有多少能量发生了转化。
(动能定理）
(能量守恒）
【思考1】如图所示, 质量为m 的物体在重力场中, 分别(1) 沿折线从A 运动到B;(2)沿直线从A 运动到B ; (3)沿曲线从A 运动到B .
（1）重力分别做多少功
（2）重力做功有什么特点
（3）重力做功与重力势能的关系是什么
h
A
B
（1）
(2)
（3）
m
重力所做的功等于重力势能的减少量。
与路径无关,由初末位置的高度差来决定
W重 = EP1-EP2
思考1：试探电荷+q静止的放入匀强电场中（忽略重力）,将如何运动，动能如何变化,变化了多少
E
电荷做加速运动,动能增加。
+
F
思考:从动能增加,我们会想到什么呢
功能关系+能量守恒
【思考2】试探电荷+q在电场强度为E的匀强电场中沿以下不同路径从A运动到B电场力做功的情况。
（1)q沿直线从A到B；
A
B
A
B
E
A
B
（2)q沿折线从A到M、再从M到B；
（3)q沿任意曲线从A到B。
对AM:
W1 = q E ·|AM|
对MB:
W2 = 0
W = W1 + W2= q E·|AM|
M
W = F·|AB| cosθ
= q E·|AM|
W = W1 + W2 + W3 +… = q E·|AM|
一.静电力做功
1.特点：静电力做功与电荷移动路径无关,只与初、末位置有关。
3.正负功的判断
2.关系式：
W=qEd
q：试探电荷电荷量
E：匀强电场场强
d：q沿着电场线方向上的位移
电场力：F=qE
（1）静电力和位移的夹角：
0 ≤θ＜90°
θ＝90°
90＜θ≤180°
（2）粒子仅受静电力，根据动能的变化：
Ek增加，静电力做正功
（正负表示静电力动力还是阻力）
W=qEl cosθ
l：位移 θ：力和位移的夹角
任意电场
匀强电场
练习（1）匀强电场中，将+q沿蓝色曲线由A移到B,求电场力的功
（2）将-q由A移到B的过程，求电场力对电荷做功
d
A
B
+q
E
L
θ
1.如图所示，在匀强电场中有A、B两点，将一电荷量为q的正电荷从A点移到B点，第一次沿直线AB移动该电荷，静电力做功为W1；第二次沿折线ACB移动该电荷，静电力做功为W2；第三次沿曲线AB移动该电荷，静电力做功为W3。则（　　 ）
A．W1>W2 B．W3C．W1＝W2 D．W1C
2.如图，在电场强度为60 N/C的匀强电场中A、B、C三个点，AB为5 cm，BC为12 cm，其中AB沿电场方向，BC和电场方向的夹角为60°。将电荷量为4×10-8 C的正电荷从A点移到B点，再从B点移到C点，静电力做了多少功？若将该电荷沿直线由A点移到C点，静电力做的功又是多少？
1.试探电荷q只受电场力作用由A运动到B，能量如何变化？
B
+
M
A
F

q
+
2.由能量守恒定律，增加的动能由什么能转化而来？
3.试探电荷q由不同位置运动到B，能量变化相同吗？
E
+
F
思考：
二.电势能EP
1.定义：电荷在电场中而具有的能量叫电势能。单位：J(焦耳）
（类比重力势能）
2.特点：
a.零势能点可以任意选，通常选地表面或无穷远地方做为零势能点
b. 零势能位置发生变化，电荷的EP也发生变化。
（2）标量：有正负，EP＜0表示电荷在该处的电势能小于零电势能处电势能.
（3）系统性：电势能是电荷和电场所共有的
思考：试探电荷+q由A运动到B，能量如何变/转化？
V0
E
A
B
V0
+
（1）相对性：要先确定零电势能处.
尽管重力做功与静电力做功很相似，但还是存在很大差异—存在两种电荷
静电力做正功，电势能减少
1.正电荷顺电场线移动，
静电力做正功，电势能减少
2.负电荷顺电场线移动，
静电力做负功，电势能增加
3.正电荷逆电场线移动，
静电力做负功，电势能增加
4.负电荷逆电场线移动，
V0
E
A
B
V0
三.静电力做功与电势能的变化关系
①静电力对电荷做正功，电荷的电势能减小
②静电力对电荷做负功，电荷的电势能增大
静电力做的功等于电势能的减少量
2.关系式：
1 .功能关系:
3.电荷在某点的电势能:
等于静电力把它从该处移动到零势能位置所做的功
注意角标
WAB=EpA-EpB
（类比重力做功）
例1. 如图,在场强 的匀强电场中,点电荷q=+1c从A移动到B,AB相距L=1m,电场力做功为多少 电势能如何变化 电荷在B点具有的电势能多大？（设A点的电势能EPA=0)
E
q
F
A
B
+
·
·
电势能为负表示的物理意义是什么？
WAB = EPA－EPB =103J
电势能减少
若设B点的电势能EPB=0，电荷在A点的电势能又多大？
例2.A和B为电场中某条电场线上的点，如图：将q=4×10-9的正电荷从A点移到B点需克服电场力做功5 ×10-7J，则
⑴电场方向由A→B还是B→A？
⑵电荷在哪点时电势能大？大多少？
A
B
3.（多选）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
电场力做正功，电势能减少；电场力做负功，电势能增加
知识链接
4.（多选）一个电荷只在电场力作用下从电场中的A点移到B点时，电场力做了5×10－6J的功，那么 ( )
A．电荷在B处时将具有5×10－6J 的电势能
B．电荷在B处将具有5×10－6J 的动能
C．电荷的电势能减少了5×10－6J
D．电荷的动能增加了5×10－6J
CD
由动能定理可知，电荷的动能将增加5×10－6J ，D正确
根据功能关系，电荷的电势能将减少5×10－6J ，C正确
由于不知道电荷的初动能和初势能，所以A、B错误
5、如图所示,在等量正点电荷形成的电场中,它们连线的中垂面ab上, 有一电子,从静止开始由a运动到b的过程中(a、b相对O对称),下列说法正确的是( )
A.电子的电势能始终增多
B.电子的电势能始终减少
C.电子的电势能先减少后增加
D.电子的电势能先增加后减少
C
O
a
b
+
+
E
E
F
F
做正功
做负功
电势能减少
电势能增加
6、将带电量为6×10-6C的负电荷从电场中的A点移到B点，克服电场力做了3×10-5J的功，再从B移到C，电场力做了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？
（2）如果规定A点电势能为零，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，该电荷在A点和C点的电势能分别为多少？
增加了1.8×10-5J.
EPC=1.8×10-5 J
EPC=-1.2×10-5 J
EPB=3×10-5 J
EPA= -3×10-5 J
7、一带电油滴在匀强电场E中的运动轨迹如图虚线所示,电场方向竖直向下.若不计空气阻力,则此带电油滴从a运动到b的过程中,能量变化情况为( )
E
a
b
C
mg
F电
受力分析
合力向上，合力做正功，油滴动能增加，A错
电场力做正功，电势能减少，B错
根据能量守恒可知，C对、D错
A .动能减小
B.电势能增加
C.动能和电势能之和减少
D.重力势能和电势能之和增加
例8．下图中MN为电场中某一条电场线方向向右，在线取两点a、b 今将一电荷＋q从a移到b则（ ）
A.电场力做正功，＋q的电势能增加；
B.电场力做负功，＋q的电势能增加；
C.电场力做正功，＋q的电势能减少；
D.电场力做负功，＋q的电势能减少。
C
重力势能和电势能类比
重力场中，重力：地球和物体之间存在的吸引力
电场中，电场力：电荷之间的作用力
有重力就有重力势能Ep= mgh
有电场力就有相应的能，叫电势能EP
Ep由物体和零势能点的相对位置决定
EP由电荷间的相对位置决定
电场力做正功，电势能就减少
电场力做负功，电势能就增加
电场力作功，电势能改变
重力做功，重力势能改变
重力做正功，重力势能就减少
重力做负功，重力势能就增加
W重 = EP1-EP2
W电 = EPA-EPB
小结
一、静电力做功的特点：
与路径无关，只与起点和终点的位置有关
二、电势能：电荷在电场中具有的能量（势能）
1、静电力做的功等于电势能的减少量：
WAB=EPA-EPB
静电力做正功，电势能减少
静电力做负功，电势能增加
2、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
3、电势能是相对的，须建立零势能参考面。
电势能有正负之分，负值表示比零还要小

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