高中物理沪科技版（2020）必修第三册第四节 电势能 电势优秀课件ppt

这是一份高中物理沪科技版（2020）必修第三册第四节 电势能 电势优秀课件ppt，共51页。PPT课件主要包含了学习目标，都等于mgh，EpA＞EpB，电势能Ep，答案见解析，答案比值相同，答案无关，电势能，电荷量，取无穷远处的电势为零等内容，欢迎下载使用。
1.知道静电力做功的特点，掌握静电力做功与电势能变化之 间的关系。2.理解电势能、电势的概念，知道电势、电势能的相对性。
闪电是我们常见的自然现象，它是带电的云层与云层之间、带电的云层与地面之间强烈的放电现象。据估计，每秒约有几十到上百次的闪电击中地球表面。一次闪电在短时间内释放出很多能量，这一能量来自放电电荷的电势能。
大家知道：功是能量转化的量度。
类比：电荷在静电场中也会有势能吗？是电场力做功引起这种势能的变化吗？
1、物体在重力场中具有重力势能。
2、重力做功引起物体重力势能的发生变化。
方法：如何研究电场能的性质？ 可否用研究重力场一样的方法来研究呢？
1、与路径无关，由初末位置的高度差来决定
2、重力做功WG与重力势能变化的关系
问题：静电力做功的特点？
我们在前面已经讨论过重力势能、重力做功的特点
1.与路径无关,由初末位置的高度差来决定。
1.静电力做功与电荷经过的路径关系如何？？？
2.重力做功WG与重力势能变化的关系：
3.重力势能:等于将物体由该点移至零势能点重力所做的功。
2.静电力做功W电与电势能变化的关系如何？？？
3.某一点电势能如何规定？？？
一、静电力做功的特点　电势能
如图所示，试探电荷q在电场强度为E的匀强电场中，
答案　静电力F＝qE，静电力与位移间的夹角为θ，静电力对试探电荷q做的功W＝F|AB|cs θ＝qE|AM|.
(1)沿直线从A移动到B，静电力做的功为多少？
(2)若q沿折线AMB从A点移动到B点，静电力做的功为多少？
答案　在线段AM上静电力做的功W1＝qE|AM|，在线段MB上静电力做的功W2＝0，总功W＝W1＋W2＝qE|AM|.
(3)若q沿任意曲线从A点移动到B点，静电力做的功为多少？由此可得出什么结论？
答案　W＝qE|AM|.电荷在匀强电场中沿不同路径由A点移动到B点，静电力做功相同，说明静电力做功与路径无关，只与初、末位置有关.
在匀强电场中移动电荷时，静电力做的功与电荷经过的路线无关,只与电荷的起始位置和终止位置在电场方向上距离有关。
该结论也适用于非匀强电场
结论：静电力做功的特点
例如：点电荷产生的电场是非匀强电场，把试探电荷+q从A经不同路线移动到B，静电力做功一样。
思考：做功的过程是一个能量转化的过程，那么电场力做功的过程是什么能转化为什么能呢？
回忆一下重力做功具有的特点?
1.在右边三种情况下重力做功的关系？
3.可以引进重力势能的概念。
4.类比可以给出电势能的概念。
１、定义：电荷在电场中受到电场力而具有的与位置有关的势能叫做电势能。 （电荷在某点的电势能，等于把它从这个点移动到零势能位置时静电力做的功）
２、标量：有正负，表大小
例如：EpA=5J 比0势能点多5J EpB=-4J 比0势能点低4J
3、国际单位：焦耳，符号J
4、电势能的理解(1)系统性：电势能是由电场和电荷共同决定的，是属于电荷和电场所共有的，我们习惯上说成电荷的电势能.(2)相对性：电势能是相对的，其大小与选定的电势能为零的参考点有关.确定电荷的电势能，首先应确定参考点.(3)电势能是标量，有正负但没有方向.(4)电荷在电场中某点的电势能，等于把它从该点移动到零电势能位置时静电力所做的功.
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 = EP1-EP2
W电 = EPA-EPB
尽管重力做功与电场力做功很相似，但还是存在很大差异
(1)物体从高处向低处运动，重力做什么功？物体的重力势能如何变化？重力做功和物体的重力势能变化有什么关系？
答案　重力做正功　重力势能减少　WG＝Ep1－Ep2
(2)①正电荷顺着电场线方向移动，静电力做什么功？电荷的电势能如何变化？
答案　静电力做正功　电势能减少　
②负电荷顺着电场线方向移动，静电力做什么功？电荷的电势能如何变化？
答案　静电力做负功　电势能增加　
③电势能的变化与静电力做功有什么关系？
答案　W电＝Ep1－Ep2
二、静电力做功与电势能变化的关系
静电力做功与电势能变化的关系：WAB＝EpA－EpB=－∆Ep，即静电力做正功，电势能减少；静电力做负功，电势能增加，且电场力做的功等于电势能的变化量。
例1　(2021·湖北荆门市高一期末)下列说法正确的是A.电荷从电场中的A点运动到B点，路径不同，静电力做功的大小就可能 不同B.电荷从电场中的某点开始出发，运动一段时间后，又回到了该点，则 静电力做功为零C.正电荷沿着电场线方向运动，静电力对正电荷做正功，负电荷逆着电 场线方向运动，静电力对负电荷做负功D.电荷在电场中运动，因为静电力可能对电荷做功，所以能量守恒定律 在电场中并不成立
解析　静电力做功与电荷运动路径无关，只与初、末位置有关，电荷从某点开始出发又回到了该点，静电力做功为零，故A错误，B正确；正电荷沿着电场线的方向运动，由于所受静电力的方向与运动方向相同，故静电力做正功，同理，负电荷逆着电场线的方向运动，所受静电力方向与运动方向相同，对负电荷也做正功，C错误；电荷在电场中运动，虽然静电力可能对电荷做功，但是电荷的电势能和其他形式的能之间的转化仍满足能量守恒定律，D错误.
针对训练1　将带电荷量为6×10－6 C的负电荷从电场中的A点移到B点，克服静电力做了3×10－5 J的功，再从B点移到C点，静电力做了1.2×10－5 J的功，则：(1)该电荷从A点移到B点，再从B点移到C点的过程中电势能共改变了多少？
解析　WAC＝WAB＋WBC＝－3×10－5 J＋1.2×10－5 J＝－1.8×10－5 J.所以该电荷的电势能增加了1.8×10－5 J.
(2)如果规定A点的电势能为零，则该电荷在B点和C点的电势能分别为多少？B点和C点的电势分别为多少？
解析　如果规定A点的电势能为零，由公式WAB＝EpA－EpB得该电荷在B点的电势能为EpB＝EpA－WAB＝0－WAB＝3×10－5 J.同理，该电荷在C点的电势能为EpC＝EpA－WAC＝0－WAC＝1.8×10－5 J.B点和C点的电势分别为
(3)如果规定B点的电势能为零，则该电荷在A点和C点的电势能分别为多少？A点和C点的电势分别为多少？
解析　如果规定B点的电势能为零，则该电荷在A点的电势能为：EpA′＝EpB′＋WAB＝0＋WAB＝－3×10－5 J.该电荷在C点的电势能为EpC′＝EpB′－WBC＝0－WBC＝－1.2×10－5 J.A点和C点的电势分别为
在如图所示的匀强电场中，电场强度为E，取O点为零势能点，A点距O点的距离为l，AO连线与电场强度负方向的夹角为θ.
答案　Eqlcs θ、2Eqlcs θ
(1)电荷量分别为q和2q的正试探电荷在A点的电势能分别为多少？
(2)不同电荷在同一点的电势能与电荷量的比值是否相同？
(3)不同电荷在同一点的电势能与电荷量的比值与试探电荷的电荷量是否有关系？
电场的力的性质我们必须用场强E来描述，那么电场的能的性质我们又应该用什么物理量来描述呢？能否用“电势能”呢？
电场的能的性质也是电场本身的一种属性，它只能由场源本身所决定，而与电场中有无放入试探电荷无关。而电势能的大小是与试探电荷的电量q有关的（因q越大，其所受电场力就越大，具有的做功本领大，电势能也就大），故不能用“电势能”来描述电场的能的性质，我们引入一个新的物理量——“电势”来表示它。
三、电势1.定义：电荷在电场中某一点的 与它的 之比.2.公式：φ＝____.
（比值定义法，φ取决于电场本身，与q无关；计算时Ep、q均需代入正负号）
3. 物理意义: 反映电场能的性质（ φ与是否放检验电荷、电性、电荷量都无关，由电场本身决定）
4.单位：在国际单位制中，电势的单位是 ，符号是V，1 V＝1 J/C.5.电势的相对性：电场中某点的电势是相对的，它的大小和零电势点的选取有关，只有在规定了零电势点之后，才能确定电场中某点的电势。在物理学中，常取离场源电荷无限远处的电势为0，在实际应用中常取大地的电势为0。6.电势是 (填“矢”或“标”)量，只有大小，没有方向。在同一电场中，电势为正值表示该点电势高于零电势，电势为负值表示该点电势低于零电势，正负号表示大小，但不表示方向。
7.电势高低的判断方法(1)电场线法：沿着电场线方向电势逐渐降低.(2)公式法：由φ＝ 知，对于同一正电荷，电势能越大，所在位置的电势越高；对于同一负电荷，电势能越小，所在位置的电势越高.
例2　(2021·江苏省扬州中学高一月考)如图4所示，实线表示某电场的电场线(方向未标出)，虚线是一带负电的粒子只在静电力作用下的运动轨迹，设M点和N点的电势分别为φM、φN，粒子在M和N时加速度大小分别为aM、aN，速度大小分别为vM、vN，电势能分别为EpM、EpN.下列判断正确的是A.vM