電勢能和電勢 高一下學(xué)期物理粵教版（2019）必修第三冊

第一章

靜電場的描述第4節(jié)

電勢能和電勢一個(gè)正電荷在勻強(qiáng)電場中只受到靜電力F的作用，它在電場中由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)，靜電力做了正功WAB。由動(dòng)能定理可知，該電荷的動(dòng)能增加了WAB。根據(jù)能量守恒定律，動(dòng)能增加就意味著有某種形式的能量在減少。E

ABF是一種什么形式的能量在減少呢？知識(shí)點(diǎn)一：靜電力做功的特點(diǎn)MEABθ+qF問題1：將正的檢驗(yàn)電荷q從A沿直線移至B，求電場力的功W=F·|AB|cosθ=q

E·|AM|問題2：將正的檢驗(yàn)電荷q從A沿折線移至B，求電場力的功對AM:W1=qE·|AM|對MB:W2=0對全程:W=W1+W2=qE·|AM|MEABθ++qF問題3：將正的檢驗(yàn)電荷q從A沿曲線移至B，求電場力的功W=W1+W2+W3+…

=qE·|AM|W1=q

E

·x1W2=qE·x2W3=qE·x3…………x1+x2+x3+…=?M?EAB+qFEAB+qF+qF+qF+qFMx1x2x3QPFΔd問題4：將+q沿藍(lán)色曲線由A移到B,求電場力的功將-q由A移到B的過程，電場力對電荷做功為：dAB+qELθ(對于非勻強(qiáng)電場也適用)這與什么力做功相似呢？重力做功總結(jié)：在勻強(qiáng)電場中移動(dòng)電荷時(shí)，靜電力做的功與電荷的起始位置和終止位置有關(guān)，但與電荷經(jīng)過的路徑無關(guān)。WG＝mgh1－mgh2定義:重力勢能Ep＝mgh重力做的功等于重力勢能的減少量溫故知新：重力做功的特點(diǎn)（A→B）

功和能量的變化密切相關(guān)。重力做功對應(yīng)著重力勢能的變化，那么，靜電力做功又對應(yīng)著哪種形式的能量變化呢？類

比

推

理：

知識(shí)點(diǎn)二：電勢能

4.意義：(1)電勢能具有相對性，其大小跟零勢能的選取有關(guān)；(2)電勢能具有系統(tǒng)性，是由電場和電荷組成的系統(tǒng)共同決定；(3)電勢能是標(biāo)量，正負(fù)號(hào)不表示方向，而表示大小，正的電勢能總比負(fù)的電勢能大。電場中力的性質(zhì)比值法

電場中能的性質(zhì)【要求】電場的能的性質(zhì)也是電場本身的一種屬性，它只能由＿＿＿＿所決定，而與電場中有無放入試探電荷

。?物理量場源本身無關(guān)

試探電荷q↑電場力F↑電場力做功W↑有關(guān)×比值法？能否用“電勢能EP”描述電場中能的性質(zhì)嗎？如何描述電場中能的性質(zhì)

討論與交流：如圖所示，場強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場中，規(guī)定負(fù)極板的電勢能為零(極板接地)。取極板附近一點(diǎn)O，從與點(diǎn)O

距離為d的點(diǎn)A，把一個(gè)電量q=q0的正試探電荷由點(diǎn)A移到點(diǎn)O，分析電場中能的性質(zhì)。q0Edq0EdEd2q0Ed3q0Ed…nq0Ed2q0Ed3q0Ed…nq0EdEdEd…Ed1V=1J/C1.定義:2.公式:3.單位:(計(jì)算時(shí)要代入正負(fù)號(hào))５.標(biāo)量確定某點(diǎn)的電勢，應(yīng)先規(guī)定電場中某處電勢為零，通常取大地或無窮遠(yuǎn)處的電勢為零。(有正負(fù),負(fù)電勢表示該處的電勢比零電勢低)４.電勢具有相對性伏特(V)知識(shí)點(diǎn)三：電勢電荷在電場中某一點(diǎn)的電勢能與它的電荷量之比。如何比較電勢的高低？ABE電荷由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的B點(diǎn)正電荷負(fù)電荷電場力做功電勢能變化電勢變化降低降低正功負(fù)功減少增加說明：沿電場線方向電勢降低最快。沿電場線方向，電勢越來越低。正電荷在電勢能大的地方電勢高，負(fù)電荷相反。靜電力對正電荷做正功，則電勢降低。離帶正電的場源電荷越近的點(diǎn)，電勢越高。電勢高低的判斷知識(shí)點(diǎn)四：等勢面

思考：如何形象的表示電場中電勢的高低呢？在地圖中常用等高線來表示地勢的高低。于此類似，電場中常用等勢面來表示電勢的高低。

A在此面上移動(dòng)電荷時(shí)

B

B′W

=0E

B

B′

B

B′又W

=qU此面上各點(diǎn)間電勢相等1.等勢面的定義：U=0V在電場中，電勢相同的各點(diǎn)構(gòu)成的面叫做等勢面。2.特點(diǎn)：(1)在同一等勢面上移動(dòng)電荷，電場力不做功；(2)電場線與等勢面垂直，并指向電勢低的等勢面；(3)相鄰等勢面之間的電勢之差通常是相等的。(4)不同等勢面在空間不相交、不相切。

3.實(shí)例：幾種常見的電場的電場線和等勢面分布圖例題：雷雨云層可以形成幾百萬伏以上的電壓，足以擊穿空氣產(chǎn)生幾十萬安培的瞬間電流，電流生熱使空氣發(fā)光，形成閃電；空氣受熱突然膨脹發(fā)出巨響，發(fā)出雷聲。如圖所示，雷雨云底部的電勢較地面低1.5×108V，閃電時(shí)，一個(gè)電子從雷雨云底部抵達(dá)地面，求它的電勢能變化量。

1.如圖所示，電場強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場中，帶電荷量為+q的電荷沿直線AB、折線ACB、曲線ANB運(yùn)動(dòng)，已知AB長為d，關(guān)于靜電力做的功和大小關(guān)系，下列說法正確的是（）A．沿折線ACB運(yùn)動(dòng)時(shí)，靜電力做功最多B．沿直線AB運(yùn)動(dòng)時(shí)，靜電力做功最少C．沿直線ANB運(yùn)動(dòng)時(shí)，靜電力做功做多D．這三種運(yùn)動(dòng)路徑，靜電力所做的功一樣多D2.下面關(guān)于電勢和電勢能的說法正確的是（）A.電荷在電場中電勢越高的地方，具有的電勢能也一定越大B.在負(fù)的點(diǎn)電荷的電場中的任一點(diǎn)，正電荷的電勢能大于負(fù)電荷的電勢能C.電勢降低的方向，一定就是場強(qiáng)方向D.電勢能是電場和電荷共同決定的D3.某靜電場的電場線分布如圖所示，圖中A、B兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小分別為EA和EB，電勢分別為φA和φB，將帶電量為q的負(fù)電荷分別放在A、B兩點(diǎn)時(shí)具有的電勢能分別為EpA和EpB，則有（

）A.EA>EB，φA>φB，EpA<EpB

B.EA>EB，φA>φB，EpA>EpBC.EA<EB，φA>φB，EpA>EpBD.EA<EB，φA<φB，EpA<EpBA4.如圖所示，三個(gè)等差等勢面上有a、b、c、d四點(diǎn)，若將一個(gè)正電荷由c經(jīng)a移動(dòng)到d電場力做正功W