電勢(shì)能和電勢(shì)高二上學(xué)期物理人教版（2019）必修第三冊(cè)

10.1電勢(shì)能和電勢(shì)知道靜電場(chǎng)中的電荷具有電勢(shì)能。了解電勢(shì)能的含義。1.理解靜電力做功的特點(diǎn)、電勢(shì)能和電勢(shì)的概念。（物理觀念）2.明確電勢(shì)能、電勢(shì)、靜電力做功間的關(guān)系。（科學(xué)思維）3.了解電勢(shì)與電場(chǎng)線的關(guān)系，了解等勢(shì)面的意義及等勢(shì)面與電場(chǎng)線的關(guān)系。（物理觀念）新課引入

古代，人們用弩來加速箭，箭的速度能達(dá)到102m/s數(shù)量級(jí)；后來，人們又在槍膛中用火藥加速子彈，子彈的速度能達(dá)到103m/s數(shù)量級(jí)。勻強(qiáng)電場(chǎng)EθMAB+F+如果不是沿直線運(yùn)動(dòng)呢路徑一：沿著AB移動(dòng)電荷，電量為q，靜電力做功+路徑二：沿著AMB移動(dòng)電荷，靜電力做功靜電力垂直速度，不做功結(jié)論：以上兩種不同路徑中靜電力對(duì)q所做的功一樣一、靜電力做功的特點(diǎn)勻強(qiáng)電場(chǎng)EθMAB+如何處理曲線問題？微元法：將曲線AB分成無數(shù)小段，設(shè)想q都從起點(diǎn)沿著電場(chǎng)線方向、再垂直電場(chǎng)線方向到達(dá)終點(diǎn)結(jié)論：在勻強(qiáng)電場(chǎng)中移動(dòng)電荷時(shí)，靜電力所做的功與電荷的起始位置和終止位置有關(guān)，與電荷經(jīng)過的路徑無關(guān)同樣適用于非勻強(qiáng)電場(chǎng)W1=qE·x1W2=qE·x2W3=qE·x3…………x1+x2+x3+…=?W=W1+W2+W3+…=qE.|AM|一、靜電力做功的特點(diǎn)靜電力做功與電荷運(yùn)動(dòng)路徑無關(guān),由電荷在電場(chǎng)初末位置來決定.一、靜電力做功的特點(diǎn)BMAFq+甲乙丙Eθ同樣適用于非勻強(qiáng)電場(chǎng)類比回憶：與靜電力做功有相同特點(diǎn)的力還有哪個(gè)？過程建構(gòu)1.靜電力做功的特點(diǎn).靜電力對(duì)電荷所做的功,與電荷在電場(chǎng)中的初、末位置有關(guān),與電荷經(jīng)過的路徑無關(guān).這個(gè)結(jié)論既適用于勻強(qiáng)電場(chǎng),也適用于非勻強(qiáng)電場(chǎng).(1)在勻強(qiáng)電場(chǎng)中,靜電力做功為W=qEd,其中d為電荷沿電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)的位移.(2)靜電力做功與重力做功相似,只要電荷在電場(chǎng)中的初、末位置確定了,移送電荷做的功就是確定值.2.靜電力做功正負(fù)的判斷.(1)電荷做直線運(yùn)動(dòng):根據(jù)靜電力和位移方向的夾角判斷.若靜電力和位移方向的夾角為銳角,靜電力做正功;夾角為鈍角,靜電力做負(fù)功;靜電力和位移方向垂直時(shí),靜電力不做功.(2)電荷做曲線運(yùn)動(dòng):根據(jù)靜電力和瞬時(shí)速度方向的夾角判斷.靜電力和瞬時(shí)速度方向的夾角為銳角時(shí),靜電力做正功;夾角為鈍角時(shí),靜電力做負(fù)功;夾角為90°時(shí),靜電力不做功.(3)若物體只受靜電力作用,可根據(jù)動(dòng)能的變化情況判斷.若物體的動(dòng)能增加,則靜電力做正功;若物體的動(dòng)能減少,則靜電力做負(fù)功.情況一：沿直線由A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)

將正的檢驗(yàn)電荷q分別沿不同的路徑從A移至B，求電場(chǎng)力所做的功的表達(dá)式。情況二：沿折線由A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)WAB=Fcosθ·|AB|=qE·|AM|W1=qE·|AM|W2=0全過程做功WAB=W1+W2=qE·|AM|（A→M）（M→B）情況三：沿曲線由A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)

將正的檢驗(yàn)電荷q分別沿不同的路徑從A移至B，求電場(chǎng)力所做的功的表達(dá)式。WAB=qE·|AM|由以上三次推導(dǎo)推導(dǎo)我們發(fā)現(xiàn)了什么?電場(chǎng)力做功只與電荷的起始位置和終止位置有關(guān)，與電荷的運(yùn)動(dòng)路徑無關(guān)！(可以證明，對(duì)于非勻強(qiáng)電場(chǎng)也適用)2.電場(chǎng)力做功和電勢(shì)能的關(guān)系（1）當(dāng)WAB>0，則EpA>EpB,表明電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減?。唬?）當(dāng)WAB<0，則EpA<EpB,表明電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加。WAB=EpA-EpBEAB+qFO1.定義：電荷在電場(chǎng)中具有的勢(shì)能叫電勢(shì)能，用符號(hào)EP表示。二、電勢(shì)能3.電勢(shì)能是相對(duì)的，具體數(shù)值與零勢(shì)能面的選取有關(guān)；4.電勢(shì)能為電荷和對(duì)它作用的電場(chǎng)組成的系統(tǒng)共有。5.電勢(shì)能是標(biāo)量。

通常把電荷在離場(chǎng)源電荷無限遠(yuǎn)處的電勢(shì)能規(guī)定為0，或把電荷在大地表面的電勢(shì)能規(guī)定為0。

qQ我們說某個(gè)電荷的電勢(shì)能，只是一種簡(jiǎn)略的說法。1.電荷在某點(diǎn)的電勢(shì)能，等于把它從該點(diǎn)移動(dòng)到零勢(shì)能面時(shí)靜電力所做的功。EAB若以A點(diǎn)作為零勢(shì)能面，則有

EPA-EPB=WAB因EPA=0，則EPB=-WAB如圖，若A→B電場(chǎng)力所做功為WAB若以B點(diǎn)作為零勢(shì)能面，則EPA-0=WAB即EPA=WAB

2.選擇不同的零勢(shì)能面，對(duì)于同一個(gè)帶電體在同一點(diǎn)來說電勢(shì)能大小是不相同的。6.電勢(shì)能的大?。嚎偨Y(jié)：【情景1】如圖，勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)大小100N/C，OA、AB距離L均為1m，完成下列練習(xí)，并思考以下問題：

（1）分別求出將+1C、+2C、+3C點(diǎn)電荷從A點(diǎn)移到O點(diǎn)電場(chǎng)力做功；（2）若規(guī)定O點(diǎn)為零勢(shì)能面，分別求出三個(gè)點(diǎn)電荷在A點(diǎn)的電勢(shì)能；（3）算出每個(gè)點(diǎn)電荷在A點(diǎn)的電勢(shì)能與其電荷量的比值，并歸納有什么規(guī)律？

三、電勢(shì)電勢(shì)：描述電場(chǎng)的能的性質(zhì)的物理量。問題：我們?cè)摵饬侩妶?chǎng)的能的性質(zhì)、怎樣去定義“電勢(shì)”呢？該比值是一個(gè)與q無關(guān)，僅與電場(chǎng)及A點(diǎn)的位置有關(guān)的量。1．定義：電荷在電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電勢(shì)能與它的_______的比值2．公式：φ＝______。3．單位：國際單位制中，電勢(shì)的單位是________，符號(hào)是V。1V＝1J/C。三、電勢(shì)電荷量伏特

小結(jié)：計(jì)算電勢(shì)首先要規(guī)定零電勢(shì)處，電勢(shì)有正負(fù)，正、負(fù)分別表示該處的電勢(shì)比零電勢(shì)處電勢(shì)高或低，而不是方向，因此電勢(shì)是標(biāo)量。

4．特點(diǎn)①相對(duì)性：電場(chǎng)中各點(diǎn)電勢(shì)的高低，與所選取的零電勢(shì)點(diǎn)的位置有關(guān)，常取離場(chǎng)源電荷________或大地的電勢(shì)為0。②標(biāo)矢性：電勢(shì)是標(biāo)量，只有大小，沒有方向，但有________。三、電勢(shì)無限遠(yuǎn)處正負(fù)

【情景2】如圖，勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)大小100N/C，OA、AB距離L均為1m，完成下列練習(xí)，并小組討論以下問題：（1）求出將+1C點(diǎn)電荷從B點(diǎn)移到O點(diǎn)電場(chǎng)力做功；（2）若規(guī)定O點(diǎn)為零勢(shì)能面，求出點(diǎn)電荷在B點(diǎn)的電勢(shì)能；（3）出B點(diǎn)的電勢(shì)，并與A點(diǎn)的電勢(shì)對(duì)比，分析沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)如何變化？

三、電勢(shì)5．變化情況沿著電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐漸降低電勢(shì)降低最快的方向?yàn)殡妶?chǎng)線方向三、電勢(shì)課堂練習(xí)（多選）下列各量中，與檢驗(yàn)電荷無關(guān)的物理量是()A.靜電力B.電場(chǎng)強(qiáng)度C.電勢(shì)能D.靜電力做的功E.電勢(shì)BE課堂練習(xí)下列關(guān)于電勢(shì)和電勢(shì)能的說法，正確的是()A.對(duì)于一個(gè)確定的點(diǎn)電荷，在電勢(shì)越高的位置，其電勢(shì)能一定越大B.在電勢(shì)一定的位置，放入某點(diǎn)電荷的電荷量越大，該點(diǎn)電荷的電勢(shì)能一定越大C.正電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)能一定大于負(fù)電荷在該點(diǎn)的電勢(shì)能D.在電場(chǎng)中移動(dòng)一電荷，若靜電力對(duì)其做負(fù)功，其電勢(shì)能一定增大D課堂練習(xí)直角三角形ACB中∠A=60°，電量為q