電勢能和電勢 高二上物理人教版（2019）必修第三冊

第十章靜電場中的能量第一節(jié)電勢能和電勢第一課時一個正電荷在勻強電場中只受到靜電力F的作用，它在電場中由A點運動到B點時，靜電力做了正功WAB。從能量轉(zhuǎn)化的角度出發(fā)，請同學(xué)們進行思考。新課導(dǎo)入E

ABFF動能定理：該電荷的動能增加了WAB能量守恒定律：某種形式的能量減少了WAB這是一種什么形式的能量呢？靜電力做功動能研究思路從做功角度研究能量是我們常用的思路，靜電力做功有什么特點呢？重力——重力做功與路徑無關(guān)滑動摩擦力——滑動摩擦力做功與路徑有關(guān)問題：靜電力對電荷做功與電荷的移動路徑是否有關(guān)系？如圖所示，試探電荷q在電場強度為E的勻強電場中，沿直線從A移動到B.(1)靜電力做的功為多少？(2)若q沿折線AMB從A點移動到B點，靜電力做的功為多少？(3)若q沿任意曲線從A點移動到B點，靜電力做的功為多少？(4)由此可得出什么結(jié)論？一、靜電力做功的特點如果不是沿直線運動呢路徑一：沿著AB移動電荷路徑二：沿著AMB移動電荷電場力垂直速度，不做功結(jié)論：以上兩種不同路徑中靜電力對q所做的功一樣沿直線WAB=Fcosθ·|AB|=qE·|AM|全過程做功WAB=qE·|AM|+0=qE·|AM|MEAB?+qF勻強電場+qF…

…

…

…x1+x2

+x3

+…=?由以上的推導(dǎo)我們發(fā)現(xiàn)了什么?M?EABq+FEAB+qF+qF+qF+FqMx1x2x3W=W1+W2

+W3

+…

=qE·|AM|W1

=qE·x1W2=qE·x2W3=qE·x3沿曲線總結(jié)：電荷在勻強電場中沿不同路徑由A點運動到B點，靜電力做功相同.說明靜電力做功與路徑無關(guān)，只與初、末位置有關(guān).推廣：非勻強電場也適用.這與什么力做功相似呢？定義重力勢能Ep=mgh重力做的功等于重力勢能的減少量。WG=－?Ep重力做功特點重力做功特點：與路徑無關(guān).重力做功引起相應(yīng)重力勢能的變化勻強電場中電場力做功也與路徑無關(guān)類比：電荷在靜電場中由于位置而也會具有能量----電場力做功也會引起相應(yīng)勢能的變化物體在重力場中由于在某個位置具有能量----重力勢能。電勢能2.電場力做功和電勢能的關(guān)系（1）當(dāng)WAB>0，則EpA>EpB,表明電場力做正功，電勢能減??；（2）當(dāng)WAB<0，則EpA<EpB,表明電場力做負功，電勢能增加。WAB=EpA-EpBEAB+qFO1.定義：電荷在電場中具有的勢能叫電勢能，用符號EP表示。二、電勢能3.電勢能是相對的，具體數(shù)值與零勢能面的選取有關(guān)；4.電勢能為電荷和對它作用的電場組成的系統(tǒng)共有。5.電勢能是標(biāo)量。通常把電荷在離場源電荷無限遠處的電勢能規(guī)定為0，或把電荷在大地表面的電勢能規(guī)定為0。

多遠算“無限遠”呢？qQ我們說某個電荷的電勢能，只是一種簡略的說法。1.電荷在某點的電勢能，等于把它從該點移動到零勢能面時靜電力所做的功。EAB若以A點作為零勢能面，則有

EPA-EPB=WAB因EPA=0，則EPB=-WAB如圖，若A→B電場力所做功為WAB若以B點作為零勢能面，則EPA-0=WAB即EPA=WAB

2.選擇不同的零勢能面，對于同一個帶電體在同一點來說電勢能大小是不相同的。6.電勢能的大小：總結(jié)：7.(1)分析正電荷只在靜電力作用下從A→B運動和從B→A運動時，靜電力做功情況、動能和電勢能的變化.從A→B靜電力做正功，動能增加，電勢能減少ABB從B→A靜電力做負功，動能減少，電勢能增加++(2)參考重力做功與重力勢能變化的關(guān)系總結(jié)靜電力做功與電勢能之間有什么關(guān)系.WAB＝EpA－EpB，

ΔEp＝EpB－EpA靜電力做的功等于電勢能的減少量.(3)如果規(guī)定B點為零勢能位置，若電荷從A移動至B靜電力對電荷做功為WAB，則電荷在A點電勢能是多少？你能得出什么結(jié)論？由WAB＝EpA－EpB＝EpA－0得：EpA＝WAB.結(jié)論：電荷在某點的電勢能，等于把它從該點移動到零勢能位置時靜電力所做的功.WAB＝－ΔEpF電場強度為E=3000N/C，AB的連線長度為L=0.1m，正電荷的電荷量為q=1.0×10-9C。WAB=FL=qEL=3×10-7J電勢能減少了3×10-7J。WAB=3×10-7JF電場強度為E=3000N/C，AB的連線長度為L=0.1m，正電荷的電荷量為q=1.0×10-9C。電荷在B點的電勢能為0EpA=WAB類比重力勢能EPA=3×10-7J可以看出，如果規(guī)定了零勢能的位置，就可以確定電荷在電場中某點電勢能的大小零勢能位置的選取是任意的電場強度為E=3000N/C，AB的連線長度為L=0.1m，正電荷的電荷量為q=1.0×10-9C。取電荷在A點的電勢能為0WBA=EPB－EPAEPB=WBA=－3×10-7JFF三、電勢能的大小規(guī)定電荷在B點的電勢能為0EpA=WAB=3×10-7J規(guī)定電荷在A點的電勢能為0EpB=WBA=－3×10-7J零勢能位置的選取是任意的,若選擇不同的零勢能位置，電荷在電場中同一點的電勢能的數(shù)值可能是不同的。電勢能的數(shù)值由電荷與電場中相對于零勢能的位置決定的。電勢能具有相對性F規(guī)定電荷在B點的電勢能為0EpA=WAB=3×10-7J規(guī)定電荷在A點的電勢能為0EpB=WBA=－3×10-7J選擇不同的零勢能位置，電荷從A到B，電勢能的變化量會不同嗎？不會！電勢能的變化量與零勢能位置選取無關(guān)電勢能具有相對性

通常把電荷在離場源電荷無限遠處的電勢能規(guī)定為0，或把電荷在大地表面的電勢能規(guī)定為0。電勢能具有系統(tǒng)性

電勢能是相互作用的電荷所共有的，或者說是電荷及對它作用的電場所共有的。我們說某個電荷的電勢能，只是一種簡略的說法。當(dāng)電場弱到儀器檢測不到電場時，就可以認為“無限遠”處

將帶電荷量為6×10－6C的負電荷從電場中的A點移到B點，克服靜電力做了3×10－5J的功，再從B移到C，靜電力做了1.2×10－5J的功，則：(1)電荷從A移到B，再從B移到C的過程中電勢能改變了多少？練習(xí)靜電力先做負功后做正功，則電荷從A經(jīng)B到C的過程中，靜電力做功WAC＝WAB＋WBC＝(－3×10－5＋1.2×10－5)J＝－1.8×10－5J，則知電勢能增加了1.8×10－5J。答案見解析(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？若A點的電勢能為零，則B點的電勢能為EpB＝EpA－WAB＝0－WAB＝3×10－5J，同理，C點的電勢能為EpC＝EpA－WAC＝0－WAC＝1.8×10－5J。答案見解析(3)如果規(guī)定B點的電