资源简介

(共37张PPT)
第十章 静电场中的能量
1. 电势能和电势
一个试探电荷在匀强电场中某点由静止释放,它将如何运动 动能将如何变化？（不计重力）
在电场力作用下电荷做加速运动,一段时间后获得一定的速度,试探电荷的动能增加。
E
+
是什么能转化为试探电荷的动能的呢？
知道静电场中的电荷具有电势能。了解电势能的含义。
1.理解静电力做功的特点、电势能和电势的概念。
2.明确电势能、电势、静电力做功间的关系。
3.了解电势与电场线的关系，了解等势面的意义及
等势面与电场线的关系。
体会课堂探究的乐趣，
汲取新知识的营养，
让我们一起 吧！
进
走
课
堂
【探究一：静电力做功的特点】
M
E
情景一：在匀强电场中，将电荷q从A沿直线移至B:
A
B

+
q
F
问题：静电力做功多少？
分析结果：
一、静电力做功的特点。
M

E
A
B
情景二：在匀强电场中，将电荷q从A沿折线移至B:
对AM:
对MB:
对全程:
+
q
F
+
q
F
问题：静电力做功多少？
分析结果：
情景三：在匀强电场中，将电荷q从A沿曲线移至B:
M

E
A
B
+
q
F
E
A
B
+
q
F
+
q
F
+
q
F
+
q
F
… …
M
X1
X2
X3
【探究归纳】静电力做功的特点
在匀强电场中移动电荷时，静电力做的功与电荷经过的路径无关，仅与电荷的起始位置和终止位置有关，
与初、末两点在电场线上的距离有关。
该结论对于非匀强电场也是适用的。
什么力做功还有这个特点？
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
重力做功的特点（A→B）
温故知新
功和能量的变化密切相关。重力做功对应着重力势能的变化，那么，静电力做功又对应着哪种形式的能量变化呢？
类比推理
2 .电场力做功和电势能的关系
WAB=EpA-EpB
E
A
B
+
q
F
O
1.定义：电荷在电场中具有的势能叫电势能，用符号EP表示。
电势能
（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EpA3.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。
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。
多远算“无限远” 呢？
q
Q
我们说某个电荷的电势能，只是一种简略的说法。
电势能的性质
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，
则有 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。
6.电势能的大小：
总结：
电势能的大小
将不同质量的物体从地面搬到楼顶，重力势能的变化不同，但是楼顶的“高度”是一定的。
将质量m的物体提升h高度，重力势能增加mgh；将质量为2m的物体提升h高度，重力势能增加2mgh；将质量为3m的物体提升h高度，重力势能增加3mgh。
寻找表示电势能性质的物理量
匀强电场中任取一点A，取一点B，并规定电荷在B点的电势能为0，引入检验电荷置于A，其电势能为EPA。则从A点移到B点时电场力做功为WAB=EPA。
q +1C
EPA E0
+2C
……
-1C
-2C
……
2E0
……
-E0
-2E0
……
E
q
F
A
B
+
该“常量”是否相当于电场中的“高度”？
该比值是一个与q无关，仅与电场及A点的位置有关的量。
E
A
B
θ
+
+
q
F
B为零势能参考点
该比值称为A点的电势
q从A移到B，求EPA与q的比值：
什么是电势呢？
1 V = 1 J/C
1. 定义:
2. 公式:
3. 单位:
(计算时要代入正负号)
５.标量
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。
(有正负,负电势表示该处的电势比零电势低)
４. 电势具有相对性
伏特(V)
电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量之比。
电势
如何比较电势的高低？
A
B
E
电荷由A点运动的B点 正电荷 负电荷
电场力做功
电势能变化
电势变化
降低
降低
正功
负功
减少
增加
说明：沿电场线方向电势降低最快。
电势的高低
A
B
E
电势 电场强度E
物理意义
决定因素
矢/标量
反映电场能的性质
反映电场力的性质
由电场本身决定，
与检验电荷无关
由电场本身决定，
与检验电荷无关
标量
矢量
电势与电场强度
拓展1：等量异种点电荷
1.沿点电荷的连线由正电荷到负电荷，电势逐渐降低；
O
2.两点电荷连线中垂线上，电势均相等(若取无穷远处电势为0，则中垂线上电势处处为0)。
+
+
1.两电荷连线上，由正电荷到连线中点O电势逐渐降低，且关于O点对称；
O
拓展2：等量同种正点电荷
2.两电荷连线中垂线上，由中点O 向两侧电势到无限远电势逐渐降低，且关于O点对称 。
+
+
-
-
1.两电荷连线上，由负电荷到连线中点O电势逐渐升高，且关于O点对称；
O
拓展3：等量同种负点电荷
2.两电荷连线中垂线上，由中点O向两侧电势到无限远电势逐渐升高，且关于O点对称。
-
-
例1. 将一电量为 的点电荷从电场外一点P移至电场中某点A, 电场力做功 求A点的电势。
解析：
设电场外一点P的电势为
从P A,电场力做的功
PA
E
W
-
=
例2（多选）在一静止点电荷的电场中,任一点的电势φ与该点到点电荷的距离r的关系如图所示。电场中四个点a、b、c和d的电场强度大小分别为Ea、Eb、Ec和Ed。点a到点电荷的距离ra与点a的电势φa已在图中用坐标(ra,φa)标出,其余类推。现将一带正电的试探电荷由a点依次经b、c点移动到d点,在相邻两点间移动的过程中,电场力所做的功分别为Wab、Wbc和Wcd。下列选项正确的是( )
A.Ea∶Eb=4∶1 B.Ec∶Ed=2∶1
C.Wab∶Wbc=3∶1 D.Wbc∶Wcd=1∶3
AC
【规律方法】
1.电势能大小的判定方法
方法一：从做功角度来判断（利用功能关系）
创设情景：将电荷从A移动到B，在这一过程中
若电场力做正功，电势能减少
若电场力做负功，电势能增加
注意：做功正负依据静电力与速度的夹角来判定
方法二：利用 来判断
对于正电荷，电势大处，电势能就是大；
对于负电荷，电势大处，电势能反而小；
2.电势高低的判定方法
方法一：沿电场线方向电势降低
方法二：从 来判断
对于正电荷，电势能大处，电势就是大；
对于负电荷，电势能大处，电势反而小；
例3.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
+
+
-
电荷在电场中移动
w=qElcosθ
静电力做功
电力做功
w=qElcosθ
静电力做功
电力做功
特殊情境
电势
电势能
电荷在电场中一点移动到无限远处
1.电势是标量，只有大小没有方向。
2.电势是相对的，取决于零电势的选取。
1.(2024·湖南选择考)真空中有电荷量为+4q和-q的两个点电荷,分别固定在x轴上-1和0处。设无限远处电势为0,x正半轴上各点电势φ随x变化的图像正确的是 (　　)
D
2．（多选）（2023·全国乙卷）在O点处固定一个正点电荷，P点在O点右上方。从P点由静止释放一个带负电的小球，小球仅在重力和该点电荷电场力作用下在竖直面内运动，其一段轨迹如图所示。M、N是轨迹上的两点，OP > OM，OM = ON，则小球（ ）
A. 在运动过程中，电势能先增加后减少
B. 在P点的电势能大于在N点的电势能
C. 在M点的机械能等于在N点的机械能
D. 从M点运动到N点过程中，电场力始终不做功
BC
3．（多选）（2023·广东选择考）电子墨水是一种无光源显示技术，它利用电场调控带电颜料微粒的分布，使之在自然光的照射下呈现出不同颜色．透明面板下有一层胶囊，其中每个胶囊都是一个像素．如图所示，胶囊中有带正电的白色微粒和带负电的黑色微粒．当胶囊下方的电极极性由负变正时，微粒在胶囊内迁移（每个微粒电量保持不变），像素由黑色变成白色．下列说法正确的有（ ）
A. 像素呈黑色时，黑色微粒所在区域的电势高于白色微粒所在区域的电势
B. 像素呈白色时，黑色微粒所在区域电势低于白色微粒所在区域的电势
C. 像素由黑变白的过程中，电场力对白色微粒做正功
D. 像素由白变黑过程中，电场力对黑色微粒做负功
AC
4.（2023·湖北选择考） 在正点电荷Q产生电场中有M、N两点，其电势分别为 、 ，电场强度大小分别为 、 。下列说法正确的是（　　）
A. 若 ，则M点到电荷Q的距离比N点的远
B. 若 ，则M点到电荷Q的距离比N点的近
C. 若把带负电的试探电荷从M点移到N点，电场力做正功，则
D. 若把带正电的试探电荷从M点移到N点，电场力做负功，则
C
5.（2023·北京等级考）如图所示，两个带等量正电的点电荷位于M、N两点上，E、F是MN连线中垂线上的两点，O为EF、MN的交点，EO = OF。一带负电的点电荷在E点由静止释放后（ ）
A. 做匀加速直线运动
B. 在O点所受静电力最大
C. 由E到O的时间等于由O到F的时间
D. 由E到F的过程中电势能先增大后减小
C
6.(2023·海南等级考)如图所示，正三角形三个顶点固定三个等量电荷，其中带正电，带负电，为边的四等分点，下列说法正确的是（ ）
A. M 、N两点电场强度相同
B. M 、N两点电势相同
C. 负电荷在M点电势能比在O点时要小
D. 负电荷在N点电势能比在O点时要大
BC
抓住今天，你就会前进一步；丢弃今天，你就会停滞不动。
名言警句

展开更多......

收起↑