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(共36张PPT)
10.1 电势能和电势
高中物理必修第三册课件
主讲老师：xxx
高中物理必修第三册
静电力做功特点
电势能
电 势
巩固提升
新课引入
01.
高中物理必修第三册
古代，人们用弩来加速箭，箭的速度能达到102m/s数量级;后来，人们又在枪膛中用火药加速子弹，子弹的速度能达到103m/s数量级;而现代，人们需要用高速的微观粒子轰击另一微观粒子来进行科学研究，其速度的数量级达到107m/s，那是怎样加速的呢
新课引入
02.
科学是可以解答的艺术。科学的前沿是介于可解与难解、已知与未知之间的全新疆域。致力于这个领域的科学家们竭尽全力将可解的边界朝难解方向推进，尽其所能揭示未知领域。
——梅达瓦
高中物理必修第三册
新课引入
00.
高中物理选择性必修第一册
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。
E
A
B
F
根据能量守恒定律可知，该电荷的动能增加了WAB，就意味着有某种形式的能量在减少。
是一种什么形式的能量在减少呢？
静电力做
功的特点
第一部分
问题与思考1
01.
高中物理必修第三册
M
E
A
B
θ
+
q
F
问题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
= q E·|AM|
高中物理必修第三册
问题2：将正的检验电荷q从A沿折线移至B，求电场力的功
对AM:
W1 = q E ·|AM|
对MB:
W2 = 0
对全程:
W = W1 + W2= q E·|AM|
M
E
A
B
θ
+
+
q
F
问题与思考2
02.
高中物理必修第三册
问题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 +… = q E·|AM|
W1 = q E ·x1
W2 = q E ·x2
W3 = q E ·x3
… … … …
x1 + x2 + x3 +…=
M

E
A
B
+
q
F
E
A
B
+
q
F
+
q
F
+
q
F
+
q
F
M
x1
x2
x3
Q
P
F
Δd
微元法
问题与思考3
03.
高中物理必修第三册
问题4：将+q沿蓝色曲线由A移到B,求电场力的功
将-q由A移到B的过程，电场力对电荷做功为：
d
A
B
+q
E
L
θ
问题与思考4
04.
规律总结
05.
高中物理必修第三册
(对于非匀强电场也适用)
这与什么力做功相似呢？
重力做功
总结：在匀强电场中移动电荷时，静电力做的功与电荷的起始位置和终止位置有关，但与电荷经过的路径无关。
思考与讨论
06.
高中物理必修第三册
1.试探电荷q只受电场力作用由A运动到B（图中灰色曲线），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？
温故知新
07.
高中物理必修第三册
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）
类比推理
08.
高中物理必修第三册
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？
电势能
第二部分
电势能
01.
高中物理必修第三册
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EpAWAB=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。
q
Q
电势能的性质
02.
高中物理必修第三册
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。
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？
我们说某个电荷的电势能，只是一种简略的说法。
q
Q
电势能的大小
03.
高中物理必修第三册
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。
总结：
寻找表示电势能性质的物理量
04.
高中物理必修第三册
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。
高中物理必修第三册
寻找表示电势能性质的物理量
05.
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”？
高中物理必修第三册
寻找表示电势能性质的物理量
06.
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？
电 势
第三部分
电势
01.
高中物理必修第三册
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。
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)
电势的高低
02.
高中物理必修第三册
如何比较电势的高低？
A
B
E
电荷由A点运动的B点 电荷 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。
高中物理必修第三册
电势的高低
03.
A
B
E
总结提升
第五部分
课堂小结
高中物理必修第三册
与电荷的起始位置和终止位置有关，与路径无关。
静电力做功
电荷在电场中具有的势能，符号EP。
电势
能
q
Q
相对性、系统性
电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量之比。
电势
A
B
E
沿电场线方向，电势越来越低。
相对性
例题1
例题精选
01.
【参考答案】C
高中物理必修第三册
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．W1解析
例题解析
02.
高中物理必修第三册
在匀强电场中移动电荷时， 静电力所做的功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。故选C。
例题2
例题精选
03.
【参考答案】B
高中物理必修第三册
静电纺纱利用了高压静电场，使单纤维两端带上异种电荷，高压静电场分布如图所示。则下列说法中正确的是（　　）
A．图中B、D两点电势
B．图中实线是电场线，电场强度
C．一电子在A点的电势能小于其在D点的电势能
D．将一电子从C点移动到D点，电场力做功为零
解析
例题解析
04.
高中物理必修第三册
A．根据沿着电场线方向电势降低结合等量异种电荷电荷中垂线为等势线可知图中B、D两点电势B．根据等量异种点电荷电场线分布特点可知，图中虚线是电场线；A处的电场线比B处的电场线稀疏，则有，故B正确；
C．由于右边电极接高压电源正极，则D点电势大于A点电势，根据
且电子带负电，则一电子在A点的电势能大于其在D点的电势能，故C错误；
D．由于D点电势大于C点电势，将一电子从C移动到D，电场力做正功，故D错误。故选B。
例题3
例题精选
05.
【参考答案】D
高中物理必修第三册
如图所示，A、B、C、D为匀强电场中的四点，它们的连线构成正方形，其中AD边与电场线平行，O点为AC与BD连线的交点。一个电荷量为Q的正点电荷固定在O点，下列说法正确的是（　　）
A．C、D两点的电场强度相同
B．A、B两点的电势不等
C．将电子沿直线从B点移动到C点，电场力做正功
D．将电子沿直线从C点移动到D点，电势能先减小后增大
解析
例题解析
06.
高中物理必修第三册
A．如图所示，在点的正点电荷在、、、四点产生电场方向如图所示,
、两点的电场强度为点在该点产生的电场强度与匀强电场的电场强度矢量和。由图可知、两点的电场强度方向不相同，故、两点的电场强度不相同，故A错误；BCD．做出点电荷的等势线.匀强电场在、两点的电势相等，由点电荷的等势面特点可知，点电荷Q在、两点的电势也相等，故、两点的电势相等。点电荷Q在、两点的电势相等，故将电子沿直线从点移动到点过程中，点电荷对电子做功为零，匀强电场电场力与运动方向相反，对电子做负功，故电场力做负功。边与匀强电场方向垂直，将电子沿直线从点移动到点，匀强电场对电子不做功，电子在点电荷产生的电场中，电势先升高后降低，由电子电势能表达式,可得电子电势能先减小后增大。故BC错误，D正确。故选D。
例题4
例题精选
07.
【参考答案】CD
高中物理必修第三册
（多选）如图所示，在竖直平面内固定着一根光滑绝缘细杆，细杆左侧点处固定着一个带正电的点电荷，以为圆心、为半径的圆周与细杆交于、两点，点为的中点。现将一质量为、电荷量为的小球（可视为质点）套在杆上从点由静止释放，小球滑到点时的速度大小为。已知重力加速度为，点和点的高度差为，取为零电势点，则下列说法正确的是（　　）
A．、两点的电势差为
B．小球从点到点过程电场力做的功为
C．小球滑至点时的速度大小为 D．点的电势为
解析
例题解析
08.
高中物理必修第三册
A．小球从点到点过程，由动能定理可得又解得、两点的电势差为，A项错误；B．根据点电荷的电场特征可知，、两点所在的圆是一个等势面，所以小球从点到点过程电场力做的功为零，B项错误；C．由几何关系可得段的竖直高度为小球从点到点过程，根据动能定理可得解得小球滑至点时的速度大小，C项正确；D．以点为零电势点，则有解得点的电势，D项正确。故选CD。
THANKS
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