10.1+電勢能和電勢高二物理同步備課系列（人教版必修第三冊）

10.1電勢能和電勢勻強電場E議一議AB+一個正電荷在電場中只收到靜電力F作用，從A運動到B？1、動能是增加還是減少？2、增加的動能是由什么形式的能量轉(zhuǎn)化而來？思考重力做功重力做功與路徑無關(guān)，只與初末位置的高度差有關(guān)。類比靜電力靜電力做功也具有類似特點，即與電荷移動的路徑無關(guān)。依賴于初末位置靜電力做功只取決于電荷的初末位置間的電勢差?？偨Y(jié)特點因此，靜電力做功具有與路徑無關(guān)、依賴初末位置電勢差的特點。靜電力做功的特點勻強電場EθM靜電力做功的特點AB+F+如果不是沿直線運動呢路徑一：沿著AB移動電荷+路徑二：沿著AMB移動電荷電場力垂直速度，不做功結(jié)論：以上兩種不同路徑中靜電力對q所做的功一樣勻強電場EθM靜電力做功的特點AB+如何處理曲線問題？微元法：將曲線AB分成無數(shù)小段，設(shè)想q都從起電沿著電場線方向、再垂直電場線方向到達終點結(jié)論：在勻強電場中移動電荷時，靜電力所做的功與電荷的起始位置和終止位置有關(guān)，與電荷經(jīng)過的路徑無關(guān)同樣適用于非勻強電場靜電力做功伴隨著什么能量在轉(zhuǎn)化？電勢能勻強電場EθMAB++電荷在電場中具有某種與位置有關(guān)的能量，這種稱成為電勢能，用Ep表示電荷在A點具有電勢能EpA電荷在B點具有電勢能EpB從A→B，電場力做功，電勢能變化。AB+電場力做正功，電勢能減小AB+電場力做負功，電勢能增加討論負電荷會如何？課堂練習直角三角形ACB中∠A=60°，電量為q的正點電荷固定在C點。另一負點電荷沿AB邊從A點運動到B點，則下列說法正確的是（）A.電場力所做總功為負B.其電勢能先增大后減小C.電場力先做負功再做正功D.其所受電場力逐漸減小A電勢能定義參考點選擇電荷在某點的電勢能，等于將其從該點移至零勢能位置時靜電力所做的功。可任意規(guī)定某點電勢能為0，作為參考點。正電荷電勢能若規(guī)定B點為零勢能位置，則正電荷在A點的電勢能大于0。電勢能符號與電荷關(guān)系正電荷在電勢高處電勢能大，負電荷在電勢高處電勢能小。AB電場力做功與電勢能變化規(guī)定B點為零勢能位置，從A到B，電場力對正電荷做正功，電勢能減?。粚ω撾姾勺鲐摴?，電勢能增加。電勢能的正負正電荷在A點的電勢能EPA>0，而由于電場力對負電荷做負功，若以B點為零勢能點，則負電荷在A點的電勢能EPA<0。描述電場的物理量是否存在一種僅與電場本身有關(guān)，而與電荷無關(guān)的物理量來描述電場？這與電場強度和電場力的關(guān)系類似?；貞浥c類比通過回顧電場力與電場強度的關(guān)系，我們可以探索如何找到這種新的物理量來描述電場。電勢定義：電荷在電場中某點的電勢能與它的電荷量之比電勢變化規(guī)律：沿著電場線方向，電勢逐漸降低電勢公式與單位：單位為伏特（V），公式表達電勢與電勢能、電荷量的關(guān)系電勢特性討論：電勢是標量，具備正負性，其正負的意義及與零勢能點的關(guān)系某點的電勢與什么有關(guān)？題目（多選）下列各量中，哪些與檢驗電荷無關(guān)？選項A.電場力B.電場強度C.電勢能D.電場力做的功E.電勢答案B、E解析電場強度、電勢描述電場本身性質(zhì)的物理量，與試探電荷無關(guān)。電場力、電勢能既與電場有關(guān)，也與試探電荷有關(guān)。電場力做功與試探電荷的電量和初末位置有關(guān)。課堂練習01020304課堂練習對于一個確定的點電荷，電勢越高的位置，電勢能不一定越大，取決于電荷的正負。電勢與電勢能關(guān)系在電勢一定的位置，放入的點電荷電荷量越大，電勢能不一定越大，也取決于電荷的正負。電荷量與電勢能在電場中移動電荷，若電場力做負功，則電勢能一定增大。電場力做功與電勢能變化正電荷和負電荷在同一位置的電勢能無法直接比較大小。正負電荷電勢能比較02040103電場強度、電勢能、電勢

電場強度電勢能電勢意義描述電場的力的性質(zhì)描述電荷在電場中的能量描述電場的能的性質(zhì)定義

矢標性矢量，方向為正電荷的受力方向標量，有正負，正負之表示大小標量，有正負，正負之表示大小決定因素由本所身決定由電勢，電荷量，參考點選取有關(guān)由本所身決定，與參考點選取有關(guān)關(guān)系電場強度為0的地方電勢不一定為0電場強度為0，電勢不一定為0；電勢為0，電勢能一定為0電勢為0的地方電場強度不一定為0聯(lián)系電勢沿著電場強度方向降低最快課堂小結(jié)靜電力做功特點只與電荷的起始和終止位置有關(guān)，與路徑無關(guān)。電勢能定義電荷在電場中的位置能量，用Ep表示，等于移動到零勢能點時的靜電力功。電勢概念電荷在某點的電勢能與電荷量之比，單位為伏特。電場力做功與電勢能變化電場力做功導致電勢能變化。課堂練習電荷移動與做功01將1×10?8C正電荷從無限遠移至A點，克服電場力做功2×10?6J；移至B點，克服做功1×10?6J。A點電勢計算02利用電勢定義和電場力做功關(guān)系求出A點電勢。A、B電勢差03根據(jù)電場力在A、B兩點做功差值，計算A、B間電勢差。電荷移動與功的關(guān)系04分析1×10?5C負電荷從A點移至B點時，電場力所做的功。例題1：一個點電荷q=+2μC放置在電場中，電場強度E=4×10^3N/C，求該點電荷在該位置的電勢能。答案與解析：電勢能公式為：U=qV，其中V為電勢。電勢V由電場強度E和距離r決定，V=E*r，因此電勢能U=q*E*r。由于題目未給出r的具體值，電勢能的大小將取決于點電荷到電場源的距離。如果已知r，可以進一步計算電勢能的數(shù)值。例題2：兩個點電荷分別為q?=+3μC和q?=-3μC，距離為r=0.2m，求它們之間的相互電勢能。答案與解析：電勢能公式：U=k*(q?*q?)/r，其中k為庫侖常量k≈9×10?N·m2/C2。代入數(shù)值：U=9×10?*(3×10??*-3×10??)/0.2=-1.35J。因為電荷符號相反，所以它們之間的相互作用力是吸引力，電勢能為負。例題3：在一均勻電場中，電場強度為E=5×103N/C，一個電荷量為+2μC的粒子從電場的一點移動到距離電場源2m的另一點，求該粒子的電勢能變化。答案與解析：電勢能的變化ΔU=q*ΔV，其中ΔV是電勢差。電勢差ΔV=E*Δr，Δr=2m，ΔV=5×103*2=1×10?V。所以，ΔU=2×10??*1×10?=0.02J。電勢能增加了0.02J。例題4：一電荷量為+4μC的點電荷在電場中移動，從電勢為1000V的地方移動到電勢為500V的地方，求電勢能的變化。答案與解析：電勢能變化ΔU=q*ΔV。ΔV=500V-1000V=-500V，ΔU=4×10??*(-500)=-2×10?3J。電勢能減少了2毫焦耳。例題5：在一個電場中，某點的電勢為800V，若某電荷量為-2μC，求該電荷在該點的電勢能。答案與解析：電勢能公式：U=q*V。U=(-2×10??)*800=-1.6×10?3J。電荷在該點的電勢能為-1.6毫焦耳。例題6：在距離電荷q=+5μC為1m的地方，求電勢V和電勢能U，若電荷Q=-3μC。答案與解析：首先，計算電勢V，公式為V=k*q/r。V=(9×10?)*(5×10??)/1=45,000V。然后，計算電勢能U=Q*V。U=(-3×10??)*45,000=-0.135J。電勢為45,000V，電勢能為-0.135J。例題7：電場中有一均勻電場，電場強度E=