1、,1电势能和电势,第十章静电场中的能量,1.知道静电力做功的特点，掌握静电力做功与电势能变化的关系. 2.理解电势的定义、定义式、单位，能根据电场线判断电势高低.,学习目标,梳理教材夯实基础,探究重点提升素养,随堂演练逐点落实,梳理教材夯实基础,01,1.静电力做功：在匀强电场中，静电力做功WqElcos .其中为 与 之间的夹角. 2.特点：在静电场中移动电荷时，静电力所做的功与电荷的起始位置和终止位置 ，与电荷经过的路径 .,静电力做功的特点,一,静电力,位移方向,有关,无关,1.电势能：电荷在 中具有的势能，用Ep表示. 2.静电力做功与电势能变化的关系：静电力做的功等于电势能的减少量.
2、表达式：WAB . (1)静电力做正功，电势能 ； (2)静电力做负功，电势能 . 3.电势能的大小：电荷在某点(A点)的电势能，等于把它从这点移动到_ 时静电力做的功EpAWA0. 4.电势能具有相对性 电势能零点的规定：通常把电荷在离场源电荷 处或把电荷在_ 的电势能规定为零.,电势能,二,电场,EpAEpB,减少,增加,零势,能位置,无限远,大地,表面,1.定义：电荷在电场中某一点的 与它的 之比. 2.公式： . 3.单位：国际单位制中，电势的单位是 ，符号是V,1 V1 J/C. 4.电势高低的判断：沿着电场线的方向电势逐渐 . 5.电势的相对性：只有规定了零电势点才能确定某点的电势
3、，一般选_或离场源电荷 处的电势为0. 6.电势是 量，只有大小，没有方向，但有正、负之分，同一电场中电势为正表示比零电势 ，电势为负表示比零电势 .,电势,三,电势能,电荷量,伏特,降低,大地,无限远,标,高,低,即学即用,1.判断下列说法的正误. (1)电荷从电场中的A点运动到B点，路径不同，电场力做功不同.() (2)在静电场中沿电场线方向移动电荷时，静电力一定做正功.() (3)正电荷和负电荷沿着电场线运动，电势能均减少.() (4)电荷在电势高处具有的电势能一定大.() (5)沿电场线方向电势降低，与试探电荷的电性无关.(),2.如图1所示，把电荷量为5109 C的电荷，从电场中的A
4、点移到B点，其电势能_(选填“增大”或“减小”).若A点电势为A15 V，B点电势为B10 V，则电荷在A点和B点具有的电势能分别为EpA_ J，EpB_ J，此过程电场力所做的功WAB_ J.,图1,增大,2.5108,7.5108,5108,解析将负电荷从A点移到B点，电场力做负功，电势能增大. EpAqA510915 J7.5108 J EpBqB510910 J5108 J WABEpAEpB2.5108 J.,探究重点提升素养,02,静电力做功与电势能,一,导学探究 (1)如图2所示，试探电荷q在电场强度为E的匀强电场中，沿直线从A移动到B，静电力做的功为多少？若q沿折线AMB从A点
5、移动到B点，静电力做的功为多少？,图2,答案静电力FqE，静电力与位移间的夹角为，静电力对试探电荷q做的功WF|AB|cos qE|AM|.在线段AM上静电力做的功W1qE|AM|，在线段MB上静电力做的功W20，总功WW1W2qE|AM|.,(2)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WqE|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.,(3)对比电场力做功和重力做功的特点，它们有什么相同之处？重力做功引起重力势能的变化，电场力做功引起什么能的变化？,答案电场力做功与重力做功都与路径
6、无关.电场力做功引起电势能的变化.,知识深化 1.静电力做功的特点 (1)静电力做的功与电荷的起始位置和终止位置有关，但与具体路径无关，这与重力做功特点相似. (2)无论是匀强电场还是非匀强电场，无论是直线运动还是曲线运动，静电力做功均与路径无关. 2.电势能 (1)电势能Ep是由电场和电荷共同决定的，是电荷和电场所共有的，我们习惯上说成电荷在电场中某点的电势能. (2)电势能是相对的，其大小与选定的参考点有关.确定电荷的电势能，首先应确定参考点，也就是零势能点的位置.,(3)电势能是标量，有正负但没有方向.在同一电场中，电势能为正值表示电势能大于零势能点的电势能，电势能为负值表示电势能小于零
7、势能点的电势能. 3.静电力做功与电势能变化的关系 (1)WABEpAEpB. 静电力做正功，电势能减少；静电力做负功，电势能增加. (2)在同一电场中，正电荷在电势高的地方电势能大，而负电荷在电势高的地方电势能小.,例1将带电荷量为6106 C的负电荷从电场中的A点移到B点，克服静电力做了3105 J的功，再从B点移到C点，静电力做了1.2105 J的功，则： (1)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？,答案见解析,解析WACWABWBC3105 J1.2105 J1.8105 J. 电势能增加了1.8105 J.,(2)如果规定A点的电势能为零，则该电荷在B点和
8、C点的电势能分别为多少？,答案见解析,解析如果规定A点的电势能为零，由公式WABEpAEpB得该电荷在B点的电势能为EpBEpAWAB0WAB3105 J. 同理，该电荷在C点的电势能为EpCEpAWAC0WAC1.8105 J.,(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？,答案见解析,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：EpAEpBWAB0WAB3105 J. 该电荷在C点的电势能为EpCEpBWBC0WBC1.2105 J.,例2(多选)如图3所示，在正电荷的电场中的一条电场线上依次有A、B、C三点，分别把带电荷量为q和q的点电荷依次放在这
9、三点上，关于它们所具有的电势能，下列说法中正确的是 A.放上带电荷量为q的点电荷时，它们的电势能大小关系为EpAEpBEpC B.放上带电荷量为q的点电荷时，它们的电势能大小关系为EpAEpBEpC C.放上带电荷量为q的点电荷时，它们的电势能大小关系为EpAEpBEpC D.放上带电荷量为q的点电荷时，它们的电势能大小关系为EpAEpBEpC,图3,解析若将带电荷量为q的点电荷从A点移到B点，再由B点移到C点，电场力都是做正功，电荷的电势能都减少，可见EpAEpBEpC，选项A正确，B错误. 若将带电荷量为q的点电荷从A点移到B点，再由B点移到C点，电场力都是做负功，电荷的电势能增加，可见E
10、pAEpBEpC，选项C错误，D正确.,电势,二,导学探究 如图4所示的匀强电场，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连线与电场强度反方向的夹角为. (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？,答案电荷量分别为q和2q的正试探电荷在A点的电势能分别为Eqlcos 、2Eqlcos .,图3,(2)不同电荷在同一点的电势能与电荷量的比值是否相同？,答案比值相同，都为Elcos .,(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？,答案与试探电荷的电荷量无关.,知识深化,(1)取决于电场本身； (2)公式中的Ep、q均需代入正负
11、号. 2.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.在物理学中，常取离场源电荷无限远处的电势为零，在实际应用中常取大地的电势为零. 3.电势虽然有正负，但电势是标量.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，正负号不表示方向.,4.电势高低的判断方法 (1)电场线法：沿电场线方向，电势越来越低. (2)电势能判断法：由 知，对于正电荷，电势能越大，所在位置的电势 越高；对于负电荷，电势能越小，所在位置的电势越高.,例3如果把电荷量为q1.0108 C的电荷从无限远处移到电场中的A点，需要克服静电力做功W1.2104 J，取无限远处的电势为零
12、，那么： (1)q在A点的电势能和A点的电势各是多少？,答案1.2104 J1.2104 V,解析取无限远处的电势为零，电荷在无限远处的电势能也为零，即0，Ep0. 由WAEpEpA得，EpAEpWA0(1.2104 J)1.2104 J,(2)q未移入电场前，A点的电势是多少？,答案1.2104 V,解析A点的电势是由电场本身决定的，跟A点是否有电荷存在无关，所以q未移入电场前，A点的电势仍为1.2104 V.,针对训练将一正电荷从无限远处移入电场中的M点，电势能减少了8.0 109 J，若将另一等量的负电荷从无限远处移入电场中的N点，电势能增加了9.0109 J，则下列判断中正确的是 A.
13、MN0 B.NM0 C.NM0 D.MN0,解析取无限远处电势为零，则正电荷在M点的电势能为8109 J，负电荷在N点的电势能为9109 J.由 知，M点的电势M0，N点的电势N0，且|N|M|，则NM0，故C正确.,例4如图5所示，匀强电场的电场线与AC平行，把带电荷量为1108 C的电荷从A点移到B点，静电力做功6108 J.B处电势为1 V，求： (1)场强方向；,解析将负电荷从A点移至B点，静电力做正功，所以所受静电力方向由A点指向C点.又因为是负电荷，场强方向与负电荷受力方向相反，所以场强方向由C点指向A点.,答案由C点指向A点,图5,(2)A点电势；,解析由静电力做功与电势能的关系
14、可知WABEpAEpBq(AB)，,答案5 V,(3)电子在A点的电势能.,解析电子在A点的电势能EpAeA1.61019(5) J 81019 J.,答案81019 J,随堂演练逐点落实,03,1.(静电力做功的特点)(多选)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.正电荷沿着电场线运动，静电力对正电荷做正功，负电荷逆着电场线运动， 静电力对负电荷做正功 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,1,2,3,4,解析静电力
15、做功和电荷运动路径无关，故A错误； 静电力做功只和电荷的初、末位置有关，所以电荷从某点出发又回到了该点，静电力做功为零，故B正确； 正电荷沿电场线的方向运动，则正电荷受到的静电力和电荷的位移方向相同，故静电力对正电荷做正功，同理，负电荷逆着电场线的方向运动，静电力对负电荷做正功，故C正确； 电荷在电场中运动虽然有静电力做功，但是电荷的电势能和其他形式的能之间的转化满足能量守恒定律，故D错误.,1,2,3,4,2.(电势的理解)(多选)关于电势，下列说法正确的是 A.电场中某点的电势大小等于单位正电荷从该点移动到零电势点时，电场力 所做的功 B.电场中某点的电势与零电势点的选取有关 C.由于电势
16、是相对的，所以无法比较电场中两点的电势高低 D.某电荷在电场中A、B两点电势能关系为EpAEpB，则可知AB,1,2,3,4,解析由电势的定义可知，A正确； 电势是相对的，电势的大小与零电势点的选取有关，故B正确； 虽然电势是相对的，但电势的高低关系是绝对的，C错误； 电势的计算要注意q的正负，若q正负不确定则无法由Ep确定的大小关系，故D错误.,1,2,3,4,3.(电势高低与电势能大小的比较)(2018同仁中学高二期末)如图6所示，曲线是电场中的一组电场线，A、B是电场中的两点，则下列说法正确的是 A.电势AB，场强EAEB B.电势AB，场强EAEB C.将q电荷从A点移到B点电场力做负
17、功 D.将q电荷分别放在A、B两点时具有的电势能EpAEpB,1,2,3,4,图6,解析电场线的疏密程度可以表示电场强度大小，A点的电场线比较密，所以EAEB，沿电场线方向电势降低，故有AB，A错误，B正确. 将q电荷从A点移到B点电场力做正功，C错误. 负电荷在电势低的地方电势能大，所以EpAEpB，D错误.,4.(静电力做功与电势能)如图7所示，在同一条电场线上有A、B、C三点，三点的电势分别是A5 V、B2 V、C0，将电荷量q6106 C的点电荷从A移到B，再移到C. (1)电荷在A点、B点、C点具有的电势能各是多少？,图7,答案3105 J1.2105 J0,所以电荷在A点、B点、C
18、点具有的电势能分别为： EpAqA61065 J3105 J EpBqB6106(2) J1.2105 J EpCqC61060 J0,1,2,3,4,(2)电荷从A到B和从B到C，电势能分别变化了多少？,答案增加4.2105 J减少1.2105 J,解析电荷从A到B电势能的变化量为 EpABEpBEpA1.2105 J(3105) J4.2105 J 即电势能增加了4.2105 J 电荷从B到C电势能的变化量为 EpBCEpCEpB01.2105 J1.2105 J 即电势能减少了1.2105 J,1,2,3,4,(3)电荷从A到B和从B到C，电场力做功分别是多少？,答案4.2105 J1.2105 J,解析从A到B，电场力做功 WABEpAEpB4.2105 J 从B到C，电场力做功 WBCEpBEpC1.2105 J,1,2,3,4,