高中物理电势能和电势_人教版-----------.ppt

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1、复习回顾,1、功的计算：,2、重力做功有什么特点？,(1)与路径无关,由初末位置的高度差来决定.,(2)WG与重力势能的关系.,(3)重力势能是相对的,有零势能面.(人为选定)重力势能具有系统性,功是能量转化的量度！,一、静电力做功的特点,正电荷q在电场强度为E的匀强电场中由A运动到M电场力做功吗？做了多少功？,q,A,M,W=qEAM,F,求试探电荷q沿直线AB移动到B时电场力做的功：,F,M,结论： 在匀强电场中移动电荷时，静电力做的功与电荷的起始位置和终止位置有关，但与电荷经过的路径无关。,(对于非匀强电场也适用),将+q由A移到B的过程电场力对电荷做功为：,将-q由A移到B的过程，电场

2、 力对电荷做功为：,做功的过程是一个 能量转化的过程， 那么电场力做功的 过程是什么能转化 为什么能呢？,二、电势能,电场力做功与电势能有什么关系？（联系重力做功与重力势能的关系）,电荷在电场中具有的与电荷位置有关的能，叫电势能。,物体被举高具有重力势能。,1、电荷在电场中具有电势能。,重力对物体做正功，物体的重力势能减小,2、电场力对电荷做正功，电荷的电势能减小,重力对物体做负功，物体的重力势能增大,3、电场力对电荷做负功，电荷的电势能增大,重力做多少功，物体重力势能就变化多少。,4、电场力做多少功，电荷电势能就变化多少。,重力势能是相对的，与零势能面有关,5、电势能是相对的，与零电势能面有

3、关,通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势能规定为零，或把电荷在大地表面上电势能规定为零。,电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该处移动到零势能位置所做的功,重力势能是物体和地球所共有的，具有系统性,6、电势能是电荷和电场所共有的，具有系统性,7、电势能是标量,由此可见，电场力做功与重力做功，电势能与重力势能都很相似，所以大家在学习电势能过程中应该多联系重力做功与重力势能的关系帮助理解电势能。,重力势能和电势能类比,重力场中，重力：地球和物体之间存在的吸引力,电场中，电场力：电荷之间的作用力,有重力就有重力势能Ep= mgh,有电场力就有相应的能，叫电势能EP,Ep由物体和地面间的相对位置决定,

4、EP由电荷间的相对位置决定,W重 = EP1-EP2,W电 = EPA-EPB,尽管重力做功与电场力做功很相似，但还是存在很大差异,正电荷顺电场线移动， 电场力做正功，电势能减少负电荷顺电场线移动， 电场力做负功，电势能增加正电荷逆电场线移动， 电场力做负功，电势能增加负电荷逆电场线移动， 电场力做正功，电势能减少,存在两种电荷,例1. 如图,在场强 的匀强电场中,点电荷q=+1c从A移动到B,AB相距L=1m,电场力做功为多少?电势能如何变化?,电荷在B点具有的电势能多大？,电势能减少,设A点的电势能,WAB = EPAEPB =103J,电势能为负表示的物理意义是什么？,+,例2右图中MN

5、为电场中某一条电场线方向向右，在线取两点a、b 今将一电荷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。,C,例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1.810-5

6、J.,EPC=1.810-5 J,EPC=-1.210-5 J,EPB=310-5 J,EPA= -310-5 J,电场的力的性质我们必须用场强E来描述，那么电场的能的性质我们又应该用什么物理量来描述呢？能否用“电势能”呢？,电场的能的性质也是电场本身的一种属性，它只能由场源本身所决定，而与电场中有无放入试探电荷无关。而电势能的大小是与试探电荷的电量q有关的（因q越大，其所受电场力就越大，具有的做功本领大，电势能也就大），故不能用“电势能”来描述电场的能的性质，我们引入一个新的物理量“电势”来表示它。,电势：描述电场的能的性质的物理量。,如图所示，设想把一试探电荷+q 放在电场中某处A或B。它

7、们在电场力F的作用下均移至无限远处。则有：WAWB,那么怎样去衡量电场的能的性质、怎样去定义“电势”呢？,EpA-0EpB-0,同理可知：若试探电荷为-q，也有：,也就是说，比值EpA/q的大小与试探电荷的正负及电量q均无关，只与电场中该点在电场中的位置有关，故其可衡量电场的性质。,三. 电势,取O点的电势能为零, 则:,EPA = q E L COS,讨论电势能与电荷的比值?,电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值,2. 公式:,3. 单位: 伏特 符号为V,1 V = 1 J/C,三. 电势,1. 定义:,对电势的理解,1：电势的相对性：某点电势的大小是相对于零点电势而言的。零电势的

8、选择是任意的，一般选地面和无穷远为零势能面。 2：电势的固有性：电场中某点的电势的大小是由电场本身的性质决定的，与放不放电荷及放什么电荷无关。 3：电势是标量 4：计算时EP,q, 都带正负号。,1.沿着电场线方向,电势将怎样变化?,1. 电场线指向电势降低的方向,2.如何确定电场中某点的电势?,(提示:类比于电势能的确定.),1. 电场线指向电势降低的方向,2.与电势能的情况相似,应先确定电场中某点的电势为零.(通常取离场源电荷无限远处或大地的电势为零.),例3. 将一电量为 的点电荷从电场外一点P移至电场中某点A, 电场力做 功 ,求A点的电势.,解:,设场外一点P的电势为,点评:电势的确

9、定首先要确定零电势处,且电势可以为负.,3.电势为负数时,负号表示方向吗?,1. 电场线指向电势降低的方向,2.与电势能的情况相似,应先确定电场中某点的电势为零.(通常取离场源电荷无限远处或大地的电势为零.),3.电势是标量,只有大小,没有方向.(负电势表示该处的电势比零电势处电势低.),思考,在上面关于电势能和电势的讨论及插图中,我们一直把试探电荷q当作正电荷处理.请把q当做负电荷,重复以上讨论.其结果与上面的结果是否一致?,高度和电势,重力场中，同一物体在不同位置，Ep不同。,电场中，同一电荷在电场中的不同位置,EP不同。,不同物体在同一位置， Ep正比于质量m,不同电荷在同一位置， EP

10、正比于电量q,Ep/m = gh，h只与相对位置有关,EP/q 叫做电势 ， 只与相对位置有关,2、 把 的试探电荷放在电场中的A 点,具有 的电势能,求A点的电势,.,（1）若把 的试探电荷放在电场中的A点,电荷所具有的电势能是多少?,（2）若把 的试探电荷放在电场中的A点,电荷所具有的电势能又是多少?,课堂训练,课堂训练,3、一个电荷只在电场力作用下从电场中的A点移到B点时，电场力做了5106J的功，那么 ( ) A电荷在B处时将具有5106J 的电势能 B电荷在B处将具有5106J 的动能 C电荷的电势能减少了5106J D电荷的动能增加了5106J,CD,课堂训练,4如图1所示，a、b

11、为某电场线上的两点，那么以下的结论正确的是 （ ） A把正电荷从a移到b，电场力做正功，电荷的电势能减少 B把正电荷从a移到b，电场力做负功，电荷的电势能增加 C把负电荷从a移到b，电场力做正功，电荷的电势能增加 D 从a到b电势逐渐降低,AD,课堂训练,5、有关电场中某点的电势，下列说法中正确的是（ ） A、由放在该点的电荷所具有的电势能的多少决定 B、由放在该点的电荷的电量多少来决定 C、与放在该点的电荷的正负有关 D、是电场本身的属性，与放入该点的电荷情况无关,D,等势面,地理上，等高线表示地势的高低。 在电场中常用等势面来表示电势的高低。 电场中电势相同的各点构成的面叫做等势面,等势面

12、的特点,（1）在同一等势面上的任意两点间移动电荷，电场力不做功,（2）电场线跟等势面垂直，且由电势较高的等势面指向电势较低的等势面,（3）等势面密处场强大，等势面疏处场强小,（4）不同等势面在空间不相交。,（5）处于静电平衡状态的导体是一个等势体，其表面为一个等势面,等势面,几种典型电场的等势面：,1、点电荷电场中的等势面： 以点电荷为球心的一簇球面,等势面,2、等量异种点电荷电场中的等势面： 两簇对称曲面,等势面,3、等量同种点电荷电场中的等势面： 两簇对称曲面,等势面,5、匀强电场中的等势面： 垂直于电场线的一簇平面,4、形状不规则的带电导体附近的电场线及等势面,等势面,如图所示，虚线a、

13、b和c是某静电场中的三个等势面，它们的电势分别为 、 和 ，一带正电粒子射入电场中，其运动轨迹如实线KLMN所示。由图可知： A、粒子从K到L的过程中，电场力做负功 B、粒子从L到M的过程中，电场力做负功 C、粒子从K到L的过程中，电势能增加 D、粒子从L到M的过程中，动能减少,等势面,如图所示，三个等差等势面上有a、b、c、d四点，若将一个正电荷由c经a移动到d电场力做正功W1，若由c经b移动到d电场力做正功W2，则：,1.如图所示，a、b、c、d为某电场中的等势面，一带正电粒子飞入电场后只在电场力作用下沿M点到N点的虚线运动由图可知，四个等势面电势Ua、Ub、Uc、Ud由高到低的排列顺序是_，带电粒子在M、N两点中，电势能较大的是_点,能力提升:,2.图一表示等量异种电荷P和Q形成的电场内的一簇等势面，求,(1)P、Q各带何种电荷？ (2)把q=107C的正点电荷从A移到B，电场力做多少功？ (3)把q从B移到C电场力做多少功？ (4)把q从C移到A电场力做多少功？ (5)q从A出发经过B和C回到A的过程中电场力对电荷做的总功为多少？,3.如图所示，细线一端系着一个带电量为+q、质量为m的小球，另一端固定于O点，加一匀强电场后可使小球静止于图示位置，此时悬线与竖直方向夹角为。要使电场的场强最小，该电场场强的方向怎样？大小如何？,垂直悬线斜向上方,