1、第1节 电势能和电势第十章 静电场中的能量课标定位课标定位1 1、理解电场力做功的特点；、理解电场力做功的特点；2 2、通过类比法建构电势能概念；、通过类比法建构电势能概念；3 3、通过比值定义法建构电势概念；、通过比值定义法建构电势概念；4 4、电场力做功与电势能变化的对应关系。、电场力做功与电势能变化的对应关系。素养阐释素养阐释1 1、物理观念：电势能、电势物理观念：电势能、电势2 2、科学思维：体会类比法建构电势能，归纳、科学思维：体会类比法建构电势能，归纳法、比值定义法等思维方法建构电势概念的过法、比值定义法等思维方法建构电势概念的过程，提升科学探究的能力。程，提升科学探究的能力。引入
2、引入问题：问题：一个带正电的试探电荷在匀强电场中某点由静止释放，若只受静一个带正电的试探电荷在匀强电场中某点由静止释放，若只受静电力作用，将如何运动电力作用，将如何运动?动能如何变化？动能如何变化？E E在在电场力作用下电荷加速电场力作用下电荷加速运动运动，试探电荷的，试探电荷的动能动能增加增加.+F F思考：思考：是是什么能转化什么能转化为试探电荷的为试探电荷的动能动能呢呢?地球地球负电负电荷荷m+q用类比法研究电场中的能量的性质重力场重力场电场电场mgqE场方向场方向场方向场方向地球附近的地球附近的重力场重力场跟负电荷的跟负电荷的电场电场相似相似一、静电力做功的特点一、静电力做功的特点在电
3、场中，静电力做功也与路径无关吗？在电场中，静电力做功也与路径无关吗？你将创设怎样的情境来论证这一问题呢？你将创设怎样的情境来论证这一问题呢？类比：类比：在重力场中，重力做功与路径无关在重力场中，重力做功与路径无关 如图，在匀强电场中把正电荷如图，在匀强电场中把正电荷q沿三种不同的路径从沿三种不同的路径从A点移到点移到B点，求静电力做的功分别是多少？点，求静电力做的功分别是多少？BMAFq+甲甲乙乙丙丙E 先独立思考，根据功的公式写出三种情况下的结果表达式，先独立思考，根据功的公式写出三种情况下的结果表达式，然后阅读课本相关内容，并做好自由发言准备。然后阅读课本相关内容，并做好自由发言准备。ME
4、W=F|AB|cos=qE|AM|1.将电荷将电荷q从从A沿直线移至沿直线移至B:AB+qFMEAB2.将电荷将电荷q从从A沿折线移至沿折线移至B:对对AM:W1=qE|AM|对对MB:W2=0对全程对全程:W=W1+W2=qE|AM|+qF3.3.将电荷将电荷q q从从A A沿曲线移至沿曲线移至B B:MEAB+qFEAB+qF+qF+qF+qFW=W1+W2+W3+=qE|AM|W1=qEx1W2=qEx2W3=qE x3 Mx1+x2+x3+=?x1x2微元法微元法结论结论:静电力做功的特点静电力做功的特点 在匀强电场中移动电荷时，静电力做的功与电荷经过的在匀强电场中移动电荷时，静电力做
5、的功与电荷经过的路径路径无关无关,只与电荷的只与电荷的起始起始位置和位置和终止终止位置位置有有关。关。此结论对于非匀强电场也适用此结论对于非匀强电场也适用思考：电场力做功的过程是什么能转化为什么能呢？【课堂反馈课堂反馈1】(多选多选)下列说法正确的是下列说法正确的是()A A电荷从电场中的电荷从电场中的A A点运动到点运动到B B点，每次经过的路径不同，电场力点，每次经过的路径不同，电场力做的功可能不同做的功可能不同B B电荷从电场中的某点开始出发，运动一段路径后，又回到了该电荷从电场中的某点开始出发，运动一段路径后，又回到了该点，则电场力做功为零点，则电场力做功为零C C正电荷沿着电场线运动
6、，电场力对正电荷做正功，负电荷逆着正电荷沿着电场线运动，电场力对正电荷做正功，负电荷逆着电场线运动，电场力对负电荷做正功电场线运动，电场力对负电荷做正功D D电荷在电场中运动，因为有电场力对电荷做功，所以能量守恒电荷在电场中运动，因为有电场力对电荷做功，所以能量守恒定律在电场中不成立定律在电场中不成立BC二、电势能二、电势能h回顾重力做功的特点回顾重力做功的特点?ABCmg mg mg 1.1.重力场中，由于重力做功与路径重力场中，由于重力做功与路径无关，同一物体在地面附近的无关，同一物体在地面附近的同一同一位置位置才具有确定的重力势能。才具有确定的重力势能。2.2.重力势能重力势能:3.3.
7、在静电场中，是否也存在与在静电场中，是否也存在与位置有关的势能位置有关的势能呢？呢？类比可以给出类比可以给出电势能电势能的概念。的概念。GWmgh用用类比法类比法研究电场能的性质研究电场能的性质重力场重力场电场电场类类 比比 1.1.静电力做功静电力做功与电荷经过的与电荷经过的路径路径无关无关,只只与电荷的与电荷的起始起始位位置和置和终止终止位置位置有有关。关。2.2.电荷在电场中也具有势能，电荷在电场中也具有势能，这种势能叫做电势能。这种势能叫做电势能。WW电电与与电势能的关系电势能的关系?1.1.与路径无关与路径无关,由初末位置的高由初末位置的高度差来决定。度差来决定。2.2.重力做功重力
8、做功WWG G与重力势能的与重力势能的关系关系：Gp1p2pWEEE3.3.重力势能重力势能:等于将物体等于将物体由该点由该点移至零势能点重力所做的功。移至零势能点重力所做的功。AB+AB1 1、定义：、定义：电荷在电场中受到电荷在电场中受到电场力电场力而具有的与而具有的与位置位置有关的势能叫有关的势能叫做电势能，用做电势能，用Ep 表示。表示。2 2、电场力做的功等于电势能的减少量、电场力做的功等于电势能的减少量静电力对电荷做静电力对电荷做正功正功，电荷的电势能，电荷的电势能减小减小静电力对电荷做静电力对电荷做负功负功，电荷的电势能，电荷的电势能增大增大 思考：怎样求电荷在电场中某位置时具有
9、的电势能？思考：怎样求电荷在电场中某位置时具有的电势能？电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该点移动到电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该点移动到零势能零势能位置位置时时所做的功。所做的功。电势能与重力势能一样，具有电势能与重力势能一样，具有相对性相对性。必须先必须先规定零电势能点规定零电势能点。MEAB+q+qF比如：规定电荷在比如：规定电荷在B B点的电势能为零点的电势能为零【课堂检测课堂检测2】（多选）多选）一个电荷只在电场力作用下从电场中的一个电荷只在电场力作用下从电场中的A A点点移到移到B B点时，电场力做了点时，电场力做了5 510106 6J J的功，那么的功，那么 ()()
10、A A电荷在电荷在B B处时将具有处时将具有5 510106 6J J 的电势能的电势能B B电荷在电荷在B B处将具有处将具有5 510106 6J J 的动能的动能C C电荷的电势能减少了电荷的电势能减少了5 510106 6J J D D电荷的动能增加了电荷的动能增加了5 510106 6J J CDCD 思考：电场的力的性质我们用场强思考：电场的力的性质我们用场强E来描述，那么电场的来描述，那么电场的能的能的性质性质我们又应该用什么物理量来描述呢？能否用我们又应该用什么物理量来描述呢？能否用“电势能电势能”呢？呢？A0lE-cos0qElWAcosElqEPA该比值该比值与与q无关无关
11、，仅与电场及，仅与电场及A点的位置有关，叫做电势点的位置有关，叫做电势设设Ep0=0，从，从A到到O过程中过程中零势能零势能参考点参考点 EpA=qElcos 三、电势三、电势(electric potential)1 1、定义、定义：电荷在电场中某一点的电荷在电场中某一点的电势能电势能与它的与它的电荷量电荷量的的比值比值，叫做这一点的电势。叫做这一点的电势。3 3、定义式、定义式：(计算时要代入正负号计算时要代入正负号)2 2、物理意义、物理意义：反映电场：反映电场能的性质能的性质，由电场本身的性质决定的，由电场本身的性质决定的，与是否引入电荷，以及引入电荷的电性和电量无关。与是否引入电荷，
12、以及引入电荷的电性和电量无关。pEq4 4、单位、单位：伏特，符号为伏特，符号为V 1 V=1 J/C5、电势只有大小，没有方向，是标量、电势只有大小，没有方向，是标量(有正负有正负)，正值表示该点，正值表示该点电势比零高，负值表示该点电势比零低。电势比零高，负值表示该点电势比零低。6、电势具有、电势具有相对性相对性电势电势高度高度h电势能电势能pEq重力势能重力势能pEmgh确定电势，应先规定电场中某处的电势为零。确定电势，应先规定电场中某处的电势为零。(一般选取无穷一般选取无穷远电势为远电势为0，实际应用中常取大地电势为，实际应用中常取大地电势为0)如何利用如何利用电场线电场线比较电势的高
13、低？比较电势的高低？沿着电场线方向沿着电场线方向,电势将怎样变化电势将怎样变化?ABE7.7.沿沿电场线电场线(场强场强)方向方向电势逐渐电势逐渐降低降低思考与讨论思考与讨论电势降低的方向就是电场线的方向电势降低的方向就是电场线的方向吗？吗？不一定不一定公式公式性质性质意义意义图解图解电场强度电场强度EE=F/q矢量矢量描述电场的描述电场的力的性质力的性质电势电势=Ep/q标量标量描述电场的描述电场的能的性质能的性质电场强度与电势的比较电场强度与电势的比较 思考：思考：场强度大的的地方电势是否一定高？反之又如何？场强度大的的地方电势是否一定高？反之又如何？A AB BC CD D结论结论:E E大处大处 不一定高不一定高(低低)；高处高处E E不一定大不一定大(小小)E EA AEEB B,A A B BE EC CEED D,C C E EB B，A A B B，E Ep pA A E EB B，A A B B，E Ep pA A E Ep pB BC.C.E EA A B B，E Ep pA A E Ep pB BD.D.E EA A E EB B，A A B B，E Ep pA A E Ep pB BA
