高中物理人教版 (2019)必修 第三册1 电势能和电势精品ppt课件

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一个正电荷在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，由动能定理可知，该电荷的动能增加了WAB，从能量转化的角度思考，物体动能增加了，意味着另外一种形式的能量减少了。这是一种什么形式的能量呢？
一个质量为m的物体在地面某位置所受的重力是一定的，不管他怎样运动，其所受重力的大小都等于mg，方向竖直向下；一个带正电的电荷量为q的试探电荷在匀强电场中某位置所受的静电力也是一定的，不管他怎样运动，其所受静电力的大小都等于qE，方向电场强度E的方向相同。重力做功具有跟路径无关的特点，静电力做功是否也具有这一特点？
1.将正的检验电荷q分别沿直线和折线从A移至B，求电场力所做的功的表达式。
①沿直线A-B：WAB ＝Fcsθ|AB|＝qEcs θ|AB| ＝ qE|AM|
②沿折线A-M-B：对AM：W1 = q E ·|AM|对MB：W2 = 0全程静电力对 q 所做的功WAMB = W1 + W2= q E·|AM|
2.将正的检验电荷q从A沿曲线移至B，求电场力所做的功的表达式。
把曲线分成无数小段，每一小段中，设想 q 都从起点先沿电场方向、再沿垂直电场方向到达终点。各小段沿垂直电场方向运动时，静电力是不做功的，各小段沿电场方向移动的位移之和等| AM| ，q 沿任意曲线从 A 点移动到 B 点静电力所做的功也是W＝qE|AM|。
静电力做功与路径无关,由初末位置来决定.
做功的过程是一个能量转化的过程。
重力做功的过程是重力势能与动能相互转化的过程.
那么电场力做功的过程是什么能转化为什么能呢？
1.电场中的电荷由于受到电场力作用而具有的势能，这种势能叫电势能（Ep）。
正电荷从A点移到B点时，静电力做正功，电荷的电势能减少。
正电荷从B点移到A点时，静电力做负功，即电荷克服静电力做功，电荷的电势能增加。
（1）只要电场力对电荷做正功，电荷的电势能减小
（2）只要电场力对电荷做负功，电荷的电势能增大
（3）电场力做的功等于电势能的减少量
3.电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该处移动到零势能位置所做的功。
WAB = EPA - EP0
（1）通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势能规定为零，或把电荷在大地表面上电势能规定为零。
（2）电势能由电荷和电荷在电场中的相对位置决定，具有相对性。
（3）电势能是标量,但有正负。
重力场中，重力：地球和物体之间存在的吸引力
电场中，电场力：电荷之间的作用力
有重力就有重力势能Ep= mgh
有电场力就有相应的能，叫电势能EP
Ep由物体和地面间的相对位置决定
EP由电荷间的相对位置决定
W重 = EP初-EP末
W电 = EP初-EP末
该比值是一个与q无关，仅与电场及A点的位置有关的量。
如图，规定O点的电势能为零，求：（1）电荷量为-q的点电荷在A点的电势能。（2）电荷量为+2q的点电荷在A点的电势能
电势能的大小是与试探电荷的电性和电量q都有关，故不能用“电势能”来描述电场的能的性质。
1.定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值，叫做这一点的电势。
3.单位：伏特，符号为V
4.电势只有大小，没有方向，是标量
电势是相对于零势能参考点的，一般选取无穷远电势为0，实际应用中常取大地电势为0。
（1）沿着电场线方向电势逐渐降低。
（2）根据只在静电力作用下电荷的移动情况来判断①只在静电力作用下，电荷由静止开始移动，正电荷总是由电势高的点移到电势低的点；负电荷总是由电势低的点移向电势高的点。②移动正电荷静电力做正功时，电势能减少，则是从电势高处移到电势低处，做负功时相反。③移动负电荷静电力做正功时，电势能减少，则是从电势低处移到电势高处，做负功时相反。
1．正点电荷电场分布如图，该正点电荷电量为Q。A、B、C是电场线上的三个点。另一正点电荷在静电力作用下，沿电场线由A点移至B点的过程中，静电力做功为W1，将该正点电荷从A点移至C点再移至B点过程中静电力做功为W2，则（　　）
【答案】A【详解】静电力做功与路径无关，只与初末位置有关，两次过程的初末位置相同，故两次做功的情况相同，即W1=W2，故A正确，BCD错误。故选A。
2．电场中电场线、电势能及电势的判断，下列说法正确的是（　　）A．电场中电势降低的方向即电场线方向B．将一负的试探电荷从电势较高的等势面移至电势较低的等势面，电场力做正功C．若-q在E点的电势能为负值，则E点电势为负值D．若+q在A点的电势能比在B点的大，则A点电势高于B点电势
【答案】D【详解】A．电场中电势降低最快的方向即为电场线方向，A错误；B．将一负的试探电荷从电势较高的等势面移至电势较低的等势面，电势能增加，电场力做负功，B错误；C．若-q在E点的电势能为负值，根据Ep=qφE则-q在E点电势为正值，C错误；D．根据电势能公式Ep=qφE可得，若+q在A点的电势能比在B点的大，则A点电势高于B点电势，D正确。故选D。
3．下列说法正确的（　　）A．电场中电势越高的地方，电荷具有的电势能越大B．电场强度越大的地方，电场线一定越密，电势也一定越高C．电场强度为零的地方，电势一定为零D．某电荷在电场中沿电场线的方向移动一定距离，电场线越密的地方，它的电势能改变越大
【答案】D【详解】A．电势高的地方，电荷的电势能不一定大，若电荷为负电荷，该点的电势越高，电势能越小，故A错误；B．电场强度与电势无关，则电场强度大的地方电势不一定高，故B错误；C．电场中电场强度为零，电势不一定为零，电场强度由电场线疏密表示，沿电场线方向电势逐渐降低，故C错误；D．电场线越密的地方，电场强度越大，电荷所受电场力越大，则沿电场线的方向移动一定距离，电场线越密的地方，电场力做功越多，电荷电势能改变越大，故D正确。故选D。
4．图为某电场中的电场线，A、B是电场中的两点，下列说法正确的是（ ）A．电势φA>φB，电场强度EAφB，电场强度EA>EBC．将电荷量为+q的电荷从A点移到B点，电场力做负功D．将电荷量为-q的电荷分别放在A、B两点时具有的电势能EpA>EpB
【答案】B【详解】AB．根据题意，由电场线的疏密程度可以反映电场强度大小可知，由于A点的电场线比较密，则有EA>EB由沿电场线方向电势降低，则有φA>φB故A错误，B正确；CD．根据题意，由公式Ep=qφ可知，电荷量为+q的电荷在A、B两点时具有的电势能关系为EpA>EpB电荷量为-q的电荷在A、B两点时具有的电势能关系为EpA