2025春三维设计物理必修3粤教版课件第四节电势能与电势.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2024-12-24,#,第四节电势能与电势,核,心素养点击,物理观念,知道电场力做功的特点，掌握电场力做功与电势能变化的关系；理解电势的定义、定义式、单位，能根据电场线判断电势高低,科学思维,通过类比法分析得出电场力做功与电势能变化的关系；理解比值法定义的电势,科学态度与责任,通过电势能与重力势能的对比，能体会类比与创新在物理学研究中的重要性,一、电场力做功,1,填一填,(1),电场力做功：在匀强电场中，电场力做功,W,qEl,cos,，其中,为,_,之,间的夹角2),特点：在匀强电场中移动电荷时，电场力做的功只与电荷的电量及其起点、终点的位,置,_,，,与电荷经过的路,径,_,，,上述结论也适用于非匀强电场2,判一判,(1),只要电荷在电场中移动，电场力一定做功,),(2),在匀强电场中将同一电荷移动同样的距离，电场力做功相同,),(3),电场力做功与重力做功类似，与初末位置有关，与路径无关,),电场力与位移,方向,有关,无关,3,想一想,一电荷在某电场中运动了一周又回到出发点，电场力对该电荷做功吗？,提示：,不做功。

由功的定义式可知，电荷运动一周位移为,0,，故电场力一定不做功二、电势能,1,填一填,(1),电势能：电荷,在,_,中,的某一位置具有的势能，用,E,p,表示2),电场力,做功,与电势能变化的关系：电场力做的功等于电势能,的,_,，,表达式：,W,AB,_,电场力做正功，电势,能,_,；,电场力做负功，电势,能,_,3),电势能的大小：电荷在电场中,A,点的电势能大小，等于将电荷从该点移动,到,_,时,电场力所做的功，即,E,p,A,W,A,0,静电场,减少量,E,p,A,E,p,B,减少,增加,零电势能位置,(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,_,上,的电势能规定为零2,判一判,(1),电势能有正、负之分，故电势能是矢量,),(2),电场中有,M,、,N,两点，把电荷从,M,点移到,N,点的过程中，电场力对电荷做负功，电荷的电势能增加,),(3),电场力做功的过程就是电势能与其他形式的能量转化的过程,),无限远,大地表面,3,想一想,如图所示，将某电荷在一电场中由,A,点移到,B,点若选不同的点,为,零,电势能点，表示,A,点,(,或,B,点,),电势能的大小相同吗？表示从,A,点到,B,点的过程中电势能的变化相同吗？,提示：,由于电势能具有相对性，选择不同的点为零电势能点，表示同一点,A,点,(,或,B,点,),的电势能大小可能不相同，但在同一过程中由,A,点到,B,点，电场力做功相同，电势能的变化相同。

电势能,电量,伏特,V,1,J/C,降低,标,高,低,大地,无限远,2,判一判,(1),电势有正负之分，是矢量,),(2),沿着电场线方向电势降低,),(3),电势降低的方向就是电场方向,),3,选一选,有一电场的电场线如图所示电场中,a,、,b,两点的电场强度的大小和电势分别用,E,a,、,E,b,和,a,、,b,表示，,则,(,),A,E,a,E,b,，,a,b,B,E,a,E,b,，,a,b,C,E,a,b,D,E,a,E,b,，,a,E,b,，由题图所示电场线分布特点，结合沿电场线方向电势降低，可知,a,点的电势高于,b,点的电势，即,a,b,，,A,正确,答案：,A,四、等势面,1,填一填,(1),定义：电场,中,_,的,各点构成的面2),等势面的特点在同一等势面上移动电荷时电场,力,_,(,选填,“,做功,”,或,“,不做功,”,),等势面一定跟电场,线,_,，,即跟电场强度的方,向,_,电场线总是,由,_,的,等势面指,向,_,的,等势面2,判一判,(1),等势面上各点电势、场强均相同,),(2),电场线与等势面垂直,),(3),在等势面上移动电荷时电场力一定做,功),电势相同,不做功,垂直,垂直,电势高,电势低,3,想一想,如图所示，在点电荷形成的电场中有,A,、,B,、,C,三点，若将单,位,正,电荷由,A,点移动到,C,点静电力做功为,W,AC,，将单位正电荷由,B,点移,动到,C,点静电力做功为,W,BC,，而,W,AC,W,BC,，则,A,、,B,两点,电,势,有什么关系？单位正电荷从,A,点移动到,B,点过程中，静电力做功情况如何？,探究,(,一,),电场力做功与电势能,问题驱动,如图所示：让试探电荷,q,在电场强度为,E,的匀强电场中，沿几条不同路径从,A,点运动到,M,点。

试,结合上述情景，讨论下列问题：,(1),分别计算甲、乙、丙三图中电场力对电荷做功的多少,提示：,可以根据功的公式,W,FL,cos,计算出各种情况下电场力做的功图甲中，电场力对电荷所做的功,W,F,|,AM,|,qE,|,AM,|,图乙中，电场力对电荷所做的功,W,F,cos,|,AB,|,F,cos 90|,BM,|,qE,|,AM,|,图丙中，用无数组跟电场力垂直和平行的折线来逼近曲线,ANB,，与电场力平行的短折线的长度之和等于,|,AM,|,，因此电场力对电荷所做的功,W,W,1,W,2,W,3,F,cos 90|,BM,|,qE,|,AM,|,2),通过问题,(1),中三种情况下电场力对电荷所做的功，总结电场力做功的特点提示：,电场力做的功只与电荷的起始位置和终止位置有关，与电荷经过的路径无关重难释解,1,电场力做功的特点,(,1),电场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),电场力做功的特点不受物理条件限制，不管电场力是否变化，是否是匀强电场，是直线运动还是曲线运动，电场力做功的特点不变2,电势能,(1),电势能,E,p,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，有正负但没有方向电势能为正值表示电势能大于参考点的电势能，电势能为负值表示电势能小于参考点的电势能3,电场力做功与电势能变化的关系,(1),W,AB,E,p,A,E,p,B,电场力做正功，电势能减小；电场力做负功，电势能增加2),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，克服电场力做了,3,10,5,J,的功，再从,B,点移到,C,点，电场力做了,1.2,10,5,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？,(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,？,解析：,(1),W,AC,W,AB,W,BC,3,10,5,J,1.2,10,5,J,1.8,10,5,J,电势能增加了,1.8,10,5,J,。

2),如果规定,A,点的电势能为零，由公式,W,AB,E,p,A,E,p,B,得该电荷在,B,点的电势能为,E,p,B,E,p,A,W,AB,0,W,AB,3,10,5,J,同理，电荷在,C,点的电势能为,E,p,C,E,p,A,W,AC,0,W,AC,1.8,10,5,J,3),如果规定,B,点的电势能为零，则该电荷在,A,点的电势能为：,E,p,A,E,p,B,W,AB,0,W,AB,3,10,5,J,电荷在,C,点的电势能为,E,p,C,E,p,B,W,BC,0,W,BC,1.2,10,5,J,答案：,见解析,电场力做功正负的判断方法,(1),根据电场力和位移的方向夹角判断：夹角为锐角，电场力做正功；夹角为钝角，电场力做负功2),根据电场力和瞬时速度方向的夹角判断：夹角为锐角时，电场力做正功；夹角为钝角时，电场力做负功；电场力和瞬时速度方向垂直时，电场力不做功3),根据电势能的变化情况判断：若电势能增加，则电场力做负功；若电势能减少，则电场力做正功4),根据动能的变化情况判断,(,只受电场力,),：根据动能定理，若物体的动能增加，则电场力做正功；若物体的动能减少，则电场力做负功素养训练,1,(,多选,),如图所示，静电喷涂时，喷枪喷出的涂料,微粒带,负,电，被喷工件带正电，微粒在静电力作用下,向工件,运,动，最后吸附在工件表面。

微粒在向工件靠近的,过,程,中，假设只受静电力作用，那,么,(,),A,动能越来越小,B,动能越来越大,C,克服静电力做功,D,电势能逐渐减小,解,析,：,涂,料微粒带负电，微粒向工件靠近的过程中，静电力做正功，微粒动能越来越大，电势能越来越小，故,B,、,D,正确，,A,、,C,错误答案,：,BD,2,如,图所示，有一带电的微粒，在电场力的作用下沿曲线从,M,点运,动,N,点，则微,粒,(,),A,带负电，电势能增,加,B,带负电，电势能减少,C,带正电，电势能增加,D,带正电，电势能减少,解析,：,由,带电微粒运动的径迹可以看出带电微粒受到的电场力指向径迹凹侧，即与电场方向相同，故带电微粒带正电，选项,A,、,B,错误；电场力对带电微粒做正功，微粒电势能减少，选项,C,错误，,D,正确答案：,D,解析,：,由,点电荷产生的电场的特点可知，,M,点的电势高，,N,点的电势低，所以正电荷从,M,点到,N,点，静电力做正功，电势能减少，故选项,A,正确，选项,B,错误；负电荷由,M,点到,N,点，克服静电力做功，电势能增加，故选项,C,错误；静电力做功与路径无关，负点电荷又回到,M,点，则整个过程中静电力不做功，电势能不变，故选项,D,正确,。

答案：,AD,探究,(,二,),电势及其高低的判断,问题驱动,如图所示的匀强电场，电场强度为,E,，取,O,点为零电势能点，,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,2,q,的正试探电荷在,A,点的电势能分别为多少？,提示：,电荷量分别为,q,和,2,q,的正试探电荷在,A,点的电势能分别为,Eql,cos,、,2,Eql,cos,2),电势能与电荷量的比值是否相同？,提示：,电势能与电荷量的比值相同，都为,El,cos,3),电势能与电荷量的比值与试探电荷的电荷量是否有关系？,提示：,与试探电荷的电荷量无关如,图所示，匀强电场的电,场强度为,30 N/C,，,A,、,B,、,C,是,电场中同一条电场线上的三个点，,相邻,两,个点的,距,离,均,为,10 cm,1),以,C,点为零电势点，求,A,、,B,两点的电势；,(2),A,、,B,、,C,三点中哪个点的电势最高？哪个点的电势最低？,解题指导,确定电场中某点的电势，可先求出试探电荷,q,由该点移动到零电势点静电力所做的功，再根据电势的定义求出电势答案：,(1)6 V,3 V,(2),A,点,C,点,迁移,发散,在上述典例中，若以,B,点为零电势点，,A,、,C,两点的电势又为多少？试比较,A,、,B,、,C,三点电势的高低？,答案：,3 V,3 V,A,B,C,素养训练,答案：,B,2,将带电荷量为,6,10,6,C,的负电荷从电场中,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),如果规定,A,点的电势为,0,，则,C,点的电势是多少？,(2),如果规定,B,点的电势为,0,，则,C,点的电势是多少？,解析：,(1。