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1、第节1电势能和电势电势能和电势高中物理 必修第三册第十章一个试探电荷在电场中某点由静止释放,将如何运动?E 在电场力作用下电荷做加速运动,静电力做功使试探电荷的动能增加.F思考思考W=qEAB试探电荷q沿着电场线平行的直线运动AB+由由动能定理动能定理可知：可知：是什么能量转化为动能呢？是什么能量转化为动能呢？课堂引入一个质量为一个质量为m m的的物体在地面某位物体在地面某位置的重力置的重力mgmg是一是一定的，与运动状定的，与运动状态无关态无关；一一个带电量为个带电量为q q的的正电荷在匀强电场正电荷在匀强电场中某位置的电场力中某位置的电场力EqEq也是一定也是一定的，与的，与运动状态也无关
2、。运动状态也无关。重力做功具有重力做功具有跟跟路径无关路径无关的特点的特点静电力做功静电力做功是否是否也具有这一也具有这一特点特点？课堂引入 接下来，我们一起研究一下接下来，我们一起研究一下静电力做功的特点静电力做功的特点ME1 1、将、将电荷电荷q q从从A A沿直线移至沿直线移至B BAB+q q+q qF静电力做功静电力做功WAB=F|AB|cos=qE|AM|匀匀强强电电场场2 2、将、将电荷电荷q q从从A A沿折线移至沿折线移至B BMEAB+q qF F+q qF对对AM:AM:W1=q E|AM|对对MB:MB:W2=0对全程对全程:W=W1+W2=q E|AM|一、静电做功的
3、特点3 3、将、将电荷电荷q q从从A A沿曲线移至沿曲线移至B:B:MME EA AB B+q qF FE EA AB B+q qF F+q qF F+q qF F+q qF FW=W1+W2+W3+=q E|AM|W1=q E x1W2=q E x2W3=q E x3 MMx1+x2+x3+=?X1x2一、静电做功的特点 在匀强电场中移动电荷时在匀强电场中移动电荷时,静电力静电力做的功与电荷经过的路径无关做的功与电荷经过的路径无关,与电荷与电荷的的起始位置起始位置和和终止位置终止位置有关。有关。上述结论对上述结论对非匀强非匀强电场电场也是成立的也是成立的总结：总结：做功的过程是一个能量转化
4、的过程，那么电场力做功的过程是什么能转化为什么能呢？一、静电做功的特点电荷在电场中具有的势能，称为电势能，用符号EP表示1.定义：EP2.单位：焦耳（J）3.电场力做功和电势能的关系：AB+EPA EPB 关系式：当WAB为正值时，EPAEPB，表明静电力做正功，电势能减少；当WAB为负值时，EPAEPB，表明静电力做负功，电势能增加。二、电势能解读：如何确定某点电势能大小？如何确定某点电势能大小？(3)系统性：电势能是电荷和电场系统共有，习惯说成电荷具有的电势能(1)标矢性：电势能是标量，但有正负。EP5.电势能的特性：（2)相对性：电势能大小是相对零势能平面而言，一般以电荷在无穷远处或大地
5、表面处为零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。例如：EpA=3J 比0势能点多3J；EpB=-3J 比0势能点低3JEpA EpB二、电势能4.电势能的大小：例题1：右图中MN为某电场中一条电场线，方向向右，在MN上取两点a、b，今将一正点电荷q从a移到b则（）A.电场力做正功，q的电势能增加B.电场力做负功，q的电势能增加C.电场力做正功，q的电势能减少D.电场力做负功，q的电势能减少+v vF FqF F做做正功正功C二、电势能例题2：如图所示,电子沿一条电场线MN从a点运动到b点,电势能增加，则（）A.电场力做正功，电场方向从M指向NB.电场力做正功，
6、电场方向从M指向N C.电场力做负功，电场方向从N指向M D.电场力做负功，电场方向从M指向Nv veF F电场力做电场力做负功负功E ED二、电势能 将不同质量的物体从地面搬到楼顶，重力势能的变化不同，但是楼顶的“高度”h是一定的。将质量m的物体提升h高度，重力势能增加mgh；将质量为2m的物体提升h高度，重力势能增加2mgh；将质量为3m的物体提升h高度，重力势能增加3mgh。电势能是否有相同的特点呢？三、电势 匀强电场中任取一点A，取一点B，并规定电荷在B点的电势能为0，引入检验电荷置于A，其电势能为EPA。则从A点移到B点时电场力做功为WAB=EPA。q+1CEPAE0+2C-1C-2
7、C2E0-E0-2E0EqFAB+该“常量”有什么样的意义三、电势1 V=1 J/C1.定义:2.公式:3.单位:(计算时要代入正负号).标量 确定某点的电势，应先规定电场中某处电势为零，通常取大地或无穷远处的电势为零。(有正负,负电势表示该处的电势比零电势低).电势具有相对性伏特(V)电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量之比。三、电势固有性：选定零势能面后，某点的电势是固定的，反映电场中某点能的性质的物理量，仅与电场本身性质有关，与电场力做功的值及试探电荷的电荷量、电性无关。即不管带电体是带正电还是负电，不影响该点的电势。电势只与电场和零势能面的选取有关。相对性：电势有正也有负，电势为正，
8、表示电势相对于零势能面高；电势为负，表示电势相对于零势能面电势低；三、电势如何比较电势的高低？如何比较电势的高低？ABE正电荷由A点运动的B点（沿电场线电场力做功电势能变化电势变化降低正功减少结论：沿着电场线方向电势逐渐降低！三、电势1.公式法：由公式=EP/q进行计算，q、EP带正负号计算 正电荷在电势能越大的地方电势越高 负电荷在电势能越大的地方电势越低 2.电场线法（推荐）：沿着电场线方向，电势逐渐降低。3.场源电荷距离法：以无限远处=0，正场源电荷电场中各点电势均为正，离它越近电势越高；负场源电荷电场中各点电势均为负，离它越近电势越低；电势高低判断方法ABE三、电势电势电势 电场强度电
9、场强度E定义式定义式物理意义物理意义决定因素决定因素矢矢/标量标量说明说明电势电势与电场强度的比较与电场强度的比较反映电场反映电场能的性质能的性质反映电场反映电场力的性质力的性质由电场本身性质决定，与检由电场本身性质决定，与检验电荷验电荷无关，某无关，某点电势的大点电势的大小与参考点的选取有关小与参考点的选取有关由电场本身性质决定，由电场本身性质决定，与检验电荷无关与检验电荷无关标标量量矢矢量量（1 1）沿着电场强度的方向，电势降低得最快）沿着电场强度的方向，电势降低得最快（2 2）二者大小之间无直接关系，）二者大小之间无直接关系，为零的点，为零的点，E E不一定为不一定为零；零；高的地方，高
10、的地方，E E不一定大；不一定大；E E为零的点，为零的点，不一定为零；不一定为零；E E大的点，大的点，不一定高。不一定高。三、电势例题3：将带电量为610-6C的负电荷从电场中的A点移到B点，克服电场力做了310-5J的功，再从B移到C，电场力做了1.210-5J的功，则（1）电荷从A移到B，再从B移到C的过程中电势能共改变了多少？（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？（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？增加了增加了1.810-5J.EPC=1.810-5 J EPC=-1.210-5 JEPB=310-5 J EPA=
11、-310-5 J 三、电势与电荷的起始位置和终止位与电荷的起始位置和终止位置有关，与路径无关。置有关，与路径无关。静电力静电力做功做功电荷在电场中具有电荷在电场中具有的势能，符号的势能，符号E EP P。电势电势能能qQ相对相对性性、系统性系统性电荷在电场中某一点的电电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量之比。势能与它的电荷量之比。电势电势ABE沿电场线方向，电势越来越低。沿电场线方向，电势越来越低。相对相对性性课堂总结【练练习习1 1】（多多选选）下下图图为为静静电电植植绒绒的的原原理理图图。带带负负电电的的金金属属网网中中盛盛有有绒绒毛毛，真真空空中中带带负负电电的的绒绒毛毛一一旦旦与与布
12、布匹匹上上的的黏黏合合剂剂接接触触就就粘粘贴贴在在布布匹匹上上，则带负电的绒毛从带负电的金属网到布匹的运动过程中（）则带负电的绒毛从带负电的金属网到布匹的运动过程中（）A A做匀速运动做匀速运动B B做加速运动做加速运动C C电势能逐渐增大电势能逐渐增大D D运动经过处各点电势逐渐升高运动经过处各点电势逐渐升高【正确答案】【正确答案】BDBD课堂练习【练练习习2 2】（20222022江江苏苏南南京京高高一一期期末末）反反天天刀刀是是生生活活在在尼尼罗罗河河的的一一种种鱼鱼类类，沿沿着着它它身身体体的的长长度度方方向向分分布布着着电电器器官官，这这些些器器官官能能在在鱼鱼周周围围产产生生电电场
13、场，如如图图为为反反天天刀刀周周围围的的电电场场线线分分布布示示意意图图，A A、B B、C C为为电电场场中中的的点，则下列说法中正确的是（）点，则下列说法中正确的是（）A A反天刀尾部带正电反天刀尾部带正电B BB B点电势高于点电势高于C C点电势点电势C CB B点和点和C C点的电场强度可能相同点的电场强度可能相同D D将一负电荷从将一负电荷从A A点沿虚线移到点沿虚线移到C C点，电场力对其做负功点，电场力对其做负功【正确答案】【正确答案】B B【练练习习3 3】（多多选选）（20222022黑黑龙龙江江哈哈尔尔滨滨三三中中模模拟拟预预测测）如如图图所所示示，实实线线表表示示电电场
14、场线线，虚虚线线表表示示只只受受电电场场力力作作用用的的带带电电粒粒子子的的运运动动轨轨迹迹。粒粒子先经过子先经过M M点，再经过点，再经过N N点，以下正确的是（）点，以下正确的是（）A A粒子在粒子在N N点的加速度小于在点的加速度小于在M M点的加速度点的加速度B B该带电粒子带正电该带电粒子带正电C CM M点的电势低于在点的电势低于在N N点的电势点的电势D D粒子在粒子在M M点的电势能大于在点的电势能大于在N N点的电点的电【正确答案】【正确答案】BDBD【练练习习4 4】（20222022广广东东禅禅城城实实验验高高中中高高三三阶阶段段练练习习）大大气气污污染染日日益益严严重重
15、，为为了了减减少少污污染染要要求求工工业业尾尾气气需需要要按按照照静静电电除除尘尘器器进进行行除除尘尘才才允允许许排排放放，下下图图是是静静电电除除尘尘器器的的原原理理示示意意图图，P P接接负负极极，外外壳壳Q Q接接正正极极，废废气气以以一一定定的的速速度度从从底底部部开开口口进进入入，经经过过除除尘尘后后，干干净净的的空空气气从从顶顶部部出出来来，达达到到除除尘尘目目的的。M M、n n是是两两粒粒带电的尘埃（仅受电场力），虚线分别是他们的运动轨迹（）带电的尘埃（仅受电场力），虚线分别是他们的运动轨迹（）A Am m 做匀变速直线运动，做匀变速直线运动，n n做变加速曲线运动做变加速曲线
16、运动B Bm m、n n一定带正电一定带正电C Cn n的电势能一定增加的电势能一定增加D D微粒微粒m m在在P P处的电势高于处的电势高于m m处处【正确答案】【正确答案】C C【练练习习5 5】（20222022河河南南宏宏力力学学校校高高二二期期末末）如如图图所所示示，d d处处固固定定有有负负点点电电荷荷Q Q，一一个个带带电电质质点点只只在在电电场场力力作作用用下下运运动动，射射入入此此区区域域时时的的轨轨迹迹为为图中曲线图中曲线abcabc，a a、b b、c c、d d恰好是一正方形的四个顶点，则有（）恰好是一正方形的四个顶点，则有（）A Aa a、b b、c c三点处电势高低
17、关系是三点处电势高低关系是B B质点由质点由a a到到c c，电势能先增加后减小，在，电势能先增加后减小，在b b点动能最小点动能最小C C质点在质点在a a、b b、c c三点处的加速度大小之比为三点处的加速度大小之比为D D若将若将d d处的点电荷改为处的点电荷改为+Q+Q，该带电质点的轨迹仍可能为曲线，该带电质点的轨迹仍可能为曲线abcabc【正确答案】【正确答案】B B【练练习习6 6】（多多选选）两两个个固固定定的的等等量量异异种种点点电电荷荷所所形形成成电电场场的的等等势势面面如如图图中中虚虚线线所所示示，一一带带电电粒粒子子以以某某一一速速度度从从图图中中a a点点进进入入电电场场，其其运运动动轨轨迹迹为为图图中中实实线线所所示示，若若粒粒子子只只受受静静电电力力作作用用，则则下下列列关关于于带带电电粒粒子子的的判判断正确的是（）断正确的是（）A A带正电带正电 B B速度先变大后变小速度先变大后变小C C电势能先变大后变小电势能先变大后变小D D经过经过b b点和点和d d点时的速度大小相同点时的速度大小相同【正确答案】【正确答案】CDCD