物理人教版（2023）必修第三冊 10.1 電勢能和電勢（共25張ppt）

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第

節(jié)

1

電勢能和電勢

高中物理必修第三冊

第十章

一個試探電荷在電場中某點由靜止釋放,將如何運動

E

在電場力作用下電荷做加速運動,靜電力做功使試探電荷的動能增加.

F

思考

W=qE·｜AB｜

試探電荷q沿著電場線平行的直線運動

A

B

+

由動能定理可知：

是什么能量轉(zhuǎn)化為動能呢？

課堂引入

一個質(zhì)量為m的物體在地面某位置的重力mg是一定的，與運動狀態(tài)無關(guān)；

一個帶電量為q的正電荷在勻強電場中某位置的電場力Eq也是一定的，與運動狀態(tài)也無關(guān)。

重力做功具有跟路徑無關(guān)的特點

靜電力做功是否

也具有這一特點？

課堂引入

接下來，我們一起研究一下靜電力做功的特點

M

E

1、將電荷q從A沿直線移至B

A

B

+

q

+

q

F

靜電力做功

WAB=F·|AB|cosθ=qE·|AM|

勻強電場

2、將電荷q從A沿折線移至B

M

E

A

B

+

q

F

+

q

F

對AM:

W1=qE·|AM|

對MB:

W2=0

對全程:

W=W1+W2=qE·|AM|

一、靜電做功的特點

3、將電荷q從A沿曲線移至B:

M

E

A

B

+

q

F

E

A

B

+

q

F

+

q

F

+

q

F

+

q

F

W=W1+W2+W3+…=qE·|AM|

W1=qE·x1

W2=qE·x2

W3=qE·x3

…………

M

x1+x2+x3+…=

X1

x2

一、靜電做功的特點

在勻強電場中移動電荷時,靜電力做的功與電荷經(jīng)過的路徑無關(guān),與電荷的起始位置和終止位置有關(guān)。

上述結(jié)論對非勻強電場也是成立的

總結(jié)：

做功的過程是一個能量轉(zhuǎn)化的過程，那么電場力做功的過程是什么能轉(zhuǎn)化為什么能呢？

一、靜電做功的特點

電荷在電場中具有的勢能，稱為電勢能，用符號EP表示

1.定義：

EP

2.單位：

焦耳（J）

3.電場力做功和電勢能的關(guān)系：

A

B

+

+

EPA

EPB

關(guān)系式：

當(dāng)WAB為正值時，EPA>EPB，表明靜電力做正功，電勢能減少；

當(dāng)WAB為負(fù)值時，EPA<EPB，表明靜電力做負(fù)功，電勢能增加。

二、電勢能

解讀：

如何確定某點電勢能大小？

(3)系統(tǒng)性：電勢能是電荷和電場系統(tǒng)共有，習(xí)慣說成電荷具有的電勢能

(1)標(biāo)矢性：電勢能是標(biāo)量，但有正負(fù)。

EP

5.電勢能的特性：

（2)相對性：電勢能大小是相對零勢能平面而言，一般以電荷在無窮遠(yuǎn)處或大地表面處為零勢能

電荷在某點的電勢能，等于把它從這個點移動到零勢能位置時靜電力做的功。

例如：EpA=3J比0勢能點多3J；EpB=-3J比0勢能點低3J

EpA＞EpB

二、電勢能

4.電勢能的大?。?/p>

例題1：右圖中MN為某電場中一條電場線，方向向右，在MN上取兩點a、b，今將一正點電荷q從a移到b則（）

A.電場力做正功，q的電勢能增加

B.電場力做負(fù)功，q的電勢能增加

C.電場力做正功，q的電勢能減少

D.電場力做負(fù)功，q的電勢能減少

+

v

F

q

F做正功

C

二、電勢能

例題2：如圖所示,電子沿一條電場線MN從a點運動到b點,電勢能增加，則（）

A.電場力做正功，電場方向從M指向N

B.電場力做正功，電場方向從M指向N

C.電場力做負(fù)功，電場方向從N指向M

D.電場力做負(fù)功，電場方向從M指向N

－

v

e

F

電場力做負(fù)功

E

D

二、電勢能

將不同質(zhì)量的物體從地面搬到樓頂，重力勢能的變化不同，但是樓頂?shù)摹案叨取県是一定的。

將質(zhì)量m的物體提升h高度，重力勢能增加mgh；將質(zhì)量為2m的物體提升h高度，重力勢能增加2mgh；將質(zhì)量為3m的物體提升h高度，重力勢能增加3mgh。

電勢能是否有相同的特點呢？

三、電勢

勻強電場中任取一點A，取一點B，并規(guī)定電荷在B點的電勢能為0，引入檢驗電荷置于A，其電勢能為EPA。則從A點移到B點時電場力做功為WAB=EPA。

q+1C

EPAE0

+2C

……

-1C

-2C

……

2E0

……

-E0

-2E0

……

E

q

F

A

B

+

該“常量”有什么樣的意義

三、電勢

1V=1J/C

1.定義:

2.公式:

3.單位:

(計算時要代入正負(fù)號)

５.標(biāo)量

確定某點的電勢，應(yīng)先規(guī)定電場中某處電勢為零，通常取大地或無窮遠(yuǎn)處的電勢為零。

(有正負(fù),負(fù)電勢表示該處的電勢比零電勢低)

４.電勢具有相對性

伏特(V)

電荷在電場中某一點的電勢能與它的電荷量之比。

三、電勢

固有性：

選定零勢能面后，某點的電勢是固定的，反映電場中某點能的性質(zhì)的物理量，僅與電場本身性質(zhì)有關(guān)，與電場力做功的值及試探電荷的電荷量、電性無關(guān)。即不管帶電體是帶正電還是負(fù)電，不影響該點的電勢。電勢只與電場和零勢能面的選取有關(guān)。

相對性：

電勢有正也有負(fù)，電勢為正，表示電勢相對于零勢能面高；電勢為負(fù)，表示電勢相對于零勢能面電勢低；

對電勢的理解

三、電勢

如何比較電勢的高低？

如何比較電勢的高低？

A

B

E

正電荷由A點運動的B點（沿電場線電場力做功

電勢能變化

電勢變化

降低

正功

減少

結(jié)論：沿著電場線方向電勢逐漸降低?。。?/p>

三、電勢

1.公式法：由公式φ=EP/q進(jìn)行計算，q、EP帶正負(fù)號計算

正電荷在電勢能越大的地方電勢越高

負(fù)電荷在電勢能越大的地方電勢越低

2.電場線法（推薦）：

沿著電場線方向，電勢逐漸降低。

3.場源電荷距離法：

以無限遠(yuǎn)處φ=0，

正場源電荷電場中各點電勢均為正，離它越近電勢越高；

負(fù)場源電荷電場中各點電勢均為負(fù)，離它越近電勢越低；

電勢高低判斷方法

A

B

E

三、電勢

電勢電場強度E

定義式

物理意義

決定因素

矢/標(biāo)量

說明電勢與電場強度的比較

反映電場能的性質(zhì)

反映電場力的性質(zhì)

由電場本身性質(zhì)決定，與檢驗電荷無關(guān)，某點電勢的大小與參考點的選取有關(guān)

由電場本身性質(zhì)決定，

與檢驗電荷無關(guān)

標(biāo)量

矢量

（1）沿著電場強度的方向，電勢降低得最快

（2）二者大小之間無直接關(guān)系，φ為零的點，E不一定為零；φ高的地方，E不一定大；E為零的點，φ不一定為零；E大的點，φ不一定高。

三、電勢

例題3：將帶電量為6×10-6C的負(fù)電荷從電場中的A點移到B點，克服電場力做了3×10-5J的功，再從B移到C，電場力做了1.2×10-5J的功，則

（1）電荷從A移到B，再從B移到C的過程中電勢能共改變了多少？

（2）如果規(guī)定A點的電勢能為零，則該電荷在B點和C點的電勢能分別為多少？

（3）如果規(guī)定B點的電勢能為零，則該電荷在A點和C點的電勢能分別為多少？

增加了1.8×10-5J.

EPC=1.8×10-5J

EPC=-1.2×10-5J

EPB=3×10-5J

EPA=-3×10-5J

三、電勢

與電荷的起始位置和終止位置有關(guān)，與路徑無關(guān)。

靜電力做功

電荷在電場中具有的勢能，符號EP。

電勢

能

q

Q

相對性、系統(tǒng)性

電荷在電場中某一點的電勢能與它的電荷量之比。

電勢

A

B

E

沿電場線方向，電勢越來越低。

相對性

課堂總結(jié)

【練習(xí)1】（多選）下圖為靜電植絨的原理圖。帶負(fù)電的金屬網(wǎng)中盛有絨毛，真空中帶負(fù)電的絨毛一旦與布匹上的黏合劑接觸就粘貼在布匹上，則帶負(fù)電的絨毛從帶負(fù)電的金屬網(wǎng)到布匹的運動過程中（）

A．做勻速運動

B．做加速運動

C．電勢能逐漸增大

D．運動經(jīng)過處各點電勢逐漸升高

【正確答案】BD

課堂練習(xí)

【練習(xí)2】（2022·江蘇南京·高一期末）反天刀是生活在尼羅河的一種魚類，沿著它身體的長度方向分布著電器官，這些器官能在魚周圍產(chǎn)生電場，如圖為反天刀周圍的電場線分布示意圖，A、B、C為電場中的點，則下列說法中正確的是（）

A．反天刀尾部帶正電

B．B點電勢高于C點電勢

C．B點和C點的電場強度可能相同

D．將一負(fù)電荷從A點沿虛線移到C點，電場力對其做負(fù)功

【正確答案】B

【練習(xí)3】（多選）（2022·黑龍江·哈爾濱三中模擬預(yù)測）如圖所示，實線表示電場線，虛線表示只受電場力作用的帶電粒子的運動軌跡。粒子先經(jīng)過M點，再經(jīng)過N點，以下正確的是（）

A．粒子在N點的加速度小于在M點的加速度

B．該帶電粒子帶正電

C．M點的電勢低于在N點的電勢

D．粒子在M點的電勢能大于在N點的電

【正確答案】BD

【練習(xí)4】（2022·廣東·禪城實驗高中高三階段練習(xí)）大氣污染日益嚴(yán)重，為了減少污染要求工業(yè)尾氣需要按照靜電除塵器進(jìn)行除塵才允許排放，下圖是靜電除塵器的原理示意圖，P接負(fù)極，外殼Q接正極，廢氣以一定的速度從底部開口進(jìn)入，經(jīng)過除塵后，干凈的空氣從頂部出來，達(dá)到除塵目的。M、n是兩粒帶電的塵埃（僅受電場力），虛線分別是他們的運動軌跡（）

A．m做勻變速直線運動，n做變加速曲線運動

B．m、n一定帶正電

C．n的電勢能一定增加

D．微粒m在P處的電勢高于m處

【正確答案】C

【練習(xí)5】（2022·河南宏力學(xué)校高二期末）如圖所示，d處固定有負(fù)點電荷Q，一個帶電質(zhì)點只在電場力作用下運動，射入此區(qū)域時的軌跡為圖中曲線abc，a、b、c、d恰好是一正方形的四個頂點，則有（）

A．a(chǎn)、b、c三點處電勢高低關(guān)系是

B．質(zhì)點由a到c，電勢能先增加后減小，在b點動能最小

C．質(zhì)點在a、b、c三點處的加速度大