电势能和电势 (3)讲稿.ppt

关于电势能和电势(3)第一页，讲稿共四十八页哦一个试探电荷在电场中某点由静止释放一个试探电荷在电场中某点由静止释放,将将如何运动如何运动?E在电场力作用下电荷做加速运动在电场力作用下电荷做加速运动,一一段时间后获得一定的段时间后获得一定的速度速度,试探电荷的试探电荷的动能动能增加增加.+F什么能转换为动能的呢什么能转换为动能的呢?第二页，讲稿共四十八页哦一、静电力做功的特点一、静电力做功的特点BMAFq qW甲甲=F|AB|cos=qE|AM|把正电荷沿不同路径从把正电荷沿不同路径从A A点移到点移到B B电场力做功？电场力做功？+甲甲乙乙丙丙沿甲路径电场力做功沿甲路径电场力做功:沿乙路径电场力做功沿乙路径电场力做功:沿丙路径电场力做功沿丙路径电场力做功:W乙乙=qE|AM|W丙丙=qE|AM|沿任意路径电场力做功沿任意路径电场力做功:W任意任意=qE|AM|第三页，讲稿共四十八页哦一、静电力做功的特点一、静电力做功的特点在在匀强电场中移动电荷时，静电力做匀强电场中移动电荷时，静电力做的功的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置和位置和终止终止位置位置有有关，。关，。对于非匀强电场也适用对于非匀强电场也适用第四页，讲稿共四十八页哦重力做功与路径无关重力做功与路径无关,由初末位置的高度由初末位置的高度差来决定差来决定.重力做功的过程是重力势能转化动能重力做功的过程是重力势能转化动能的过程的过程.那么电场力做功的过程是什么能转化为什那么电场力做功的过程是什么能转化为什么能呢？么能呢？做功的过程是一个能量转化的过程做功的过程是一个能量转化的过程重力做功与路径有没有关系重力做功与路径有没有关系?第五页，讲稿共四十八页哦二、电势能二、电势能电荷在电场中具有与其位置有关的能量叫电荷在电场中具有与其位置有关的能量叫电势电势能能。电势能电势能是电荷在电场中所具有的能量是电荷在电场中所具有的能量 1.1.定义定义:用符号用符号:Ep:Ep表示，单位：焦耳（表示，单位：焦耳（J J）第六页，讲稿共四十八页哦正电荷从正电荷从A A点移到点移到B B点点时时,静电力做正功静电力做正功,电荷的电势电荷的电势能减少能减少.正电荷从正电荷从B B点移到点移到A A点时点时,静电力做负功静电力做负功,即电荷克服即电荷克服静电力做功静电力做功,电荷的电势能电荷的电势能增加增加.ABE+vABE+v二、电势能二、电势能 第七页，讲稿共四十八页哦二、电势能二、电势能2 2、电场力对电荷做电场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电场力对电荷做电场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电场力做的功等于电势能的电场力做的功等于电势能的减少量减少量第八页，讲稿共四十八页哦例例1.1.如图如图,在场强在场强E=10E=103 3N/CN/C的匀强电场中的匀强电场中,点电点电荷荷q=+1cq=+1c从从A A移动到移动到B,ABB,AB相距相距L=1m,L=1m,电场力做功电场力做功为多少为多少?电势能如何变化电势能如何变化?电势能减少电势能减少EqFAB+那么电荷在那么电荷在B B点具有的电势能多大？点具有的电势能多大？在理解电势能时，我们大可以用重在理解电势能时，我们大可以用重力势能来理解，下面我们看这道问题：力势能来理解，下面我们看这道问题：第九页，讲稿共四十八页哦物体在物体在B B点具有的重力势能多大？点具有的重力势能多大？mgAB设设A A点的重力势能点的重力势能WAB=EPAEPB=103J重力势能为负表示的物理意义是什么？重力势能为负表示的物理意义是什么？设物体在重力作用下从运动到设物体在重力作用下从运动到B B重重力做功力做功第十页，讲稿共四十八页哦例例1.1.如图如图,在场强在场强E=10E=103 3N/CN/C的匀强电场中的匀强电场中,点电荷点电荷q=+1cq=+1c从从A A移动到移动到B,ABB,AB相距相距L=1m,L=1m,电场力做功为多少电场力做功为多少?电势能如何变化电势能如何变化?电荷在电荷在B B点具有的电势能多大？点具有的电势能多大？EqFAB+WAB=EPAEPB=103J电势能减少电势能减少设设A A点的电势能点的电势能第十一页，讲稿共四十八页哦通常把电荷在离场源电荷通常把电荷在离场源电荷无限远处无限远处的的电势能规定为电势能规定为零零，或把电荷在，或把电荷在大地表面大地表面上电势能规定为上电势能规定为零零。电荷在某点的电势能，等于静电力把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它从该处移动到零势能位置所做的功WAB=EPAEP0 EPA=WAB第十二页，讲稿共四十八页哦 电势能为电势能为负负表示电荷在该处的电势能比表示电荷在该处的电势能比零还要小零还要小.4 4、电势能是电荷和电场所共有的，具、电势能是电荷和电场所共有的，具 有有系统性系统性3 3、电势能是、电势能是相对相对的，与零电势能面有关的，与零电势能面有关5 5、电势能是、电势能是标量标量,但是有正负但是有正负.第十三页，讲稿共四十八页哦3 3、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点移到点移到B B点时，电场力做了点时，电场力做了5105106 6J J的功，的功，那么那么()()A A电荷在电荷在B B处时将具有处时将具有5105106 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5105106 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5105106 6J J D D电荷的动能增加了电荷的动能增加了5105106 6J J CDCD第十四页，讲稿共四十八页哦1 1、将带电量为、将带电量为610610-6-6C C的负电荷从电场中的的负电荷从电场中的A A点移到点移到B B点，点，克服电场力做了克服电场力做了310310-5-5J J的功，再从的功，再从B B移到移到C C，电场力做，电场力做了了1.2101.210-5-5J J的功，则的功，则（1 1）电荷从）电荷从A A移到移到B B，再从，再从B B移到移到C C的过程中电势能共改变的过程中电势能共改变了多少？了多少？（2 2）如果规定）如果规定A A点的电势能为零，则该电荷在点的电势能为零，则该电荷在B B点和点和C C点点的电势能分别为多少？的电势能分别为多少？（3 3）如果规定）如果规定B B点的电势能为零，则该电荷在点的电势能为零，则该电荷在A A点和点和C C点点的电势能分别为多少？的电势能分别为多少？增加了增加了1.8101.810-5-5J J.E EPCPC=1.810=1.810-5-5 J J E EPCPC=-1.210=-1.210-5-5 J JE EPBPB=310=310-5-5 J J E EPAPA=-310=-310-5-5 J J 第十五页，讲稿共四十八页哦电势能小结电势能小结1.电场力能够对放入其中的电荷做功电场力能够对放入其中的电荷做功.所以电荷位于所以电荷位于电场中具有能电场中具有能.这和能为电势能这和能为电势能3.电势能具有相对性电势能具有相对性5.电场力做正功电场力做正功,电势能减少电势能减少电场力做负功电场力做负功,电势能增大电势能增大4.电势能是标量电势能是标量,但有正负但有正负2.电势能由电荷和电荷在电场中的相对位置决定电势能由电荷和电荷在电场中的相对位置决定补充：补充：判断电势能大小的方法（判断电势能大小的方法（1）、（）、（2）、（）、（3）第十六页，讲稿共四十八页哦重力势能和电势能类比重力势能和电势能类比 重力场中，重力：地球和物重力场中，重力：地球和物体之间存在的吸引力体之间存在的吸引力电场中，电场力：电荷之间电场中，电场力：电荷之间的作用力的作用力有重力就有重力势能有重力就有重力势能Ep=mgh有电场力就有相应的能，叫电有电场力就有相应的能，叫电势能势能EPEp由物体和地面间的相对位由物体和地面间的相对位置决定置决定EP由电荷间的相对位置决定由电荷间的相对位置决定电场力做正功，电势能就减少电场力做正功，电势能就减少电场力做负功，电势能就增加电场力做负功，电势能就增加电场力作功，电势能改变电场力作功，电势能改变重力做功，重力势能改变重力做功，重力势能改变重力做正功，重力势能就减少重力做正功，重力势能就减少重力做负功，重力势能就增加重力做负功，重力势能就增加WW重重 =E=EP1P1-E-EP2P2WW电电 =E=EPAPA-E-EPBPB第十七页，讲稿共四十八页哦a和b为电场中的两点,如果把q=-2X10-8C的负电荷从a点移动到b点,电场力对该电荷做了4X10-7J的正功,则该电荷的电势能()A.增加了4X10-7JB.增加了2X10-7JC.减少了4X10-7JD.减少了8X10-7JC第十八页，讲稿共四十八页哦如图所示,在等量正点电荷形成的电场中,它们连线的中垂面ab上,有一电子,从静止开始由a运动到b的过程中(a、b相对O对称),下列说法正确的是()A.电子的电势能始终增多B.电子的电势能始终减少C.电子的电势能先减少后增加D.电子的电势能先增加后减少COab+-第十九页，讲稿共四十八页哦如图所示，点电荷的静电场中电场线用实线表示，但其方向未标明，虚线是某一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹。a、b是轨迹上的两点。若带电粒子在运动中只受到电场力作用，根据此图可作出正确判断的是()A.带电粒子所带电荷的性质B.带电粒子在a、b两点的受力方向C.带电粒子在a、b两点的速度何处较大D.带电粒子在a、b两点的电势能何处较大EabBCD第二十页，讲稿共四十八页哦如图所示，是负点电荷产生的电场中的一条电场线。一个带正电的粒子（不计重力）从a到b穿越这条电场线的轨迹如图中虚线所示，则该带电粒子在a点的加速度一定在b点的加速度。带电粒子在a点的电势能一定在b点的电势能。（填“大于”、“小于”式“等于”）。ENba小于大于F-第二十一页，讲稿共四十八页哦一带电油滴在匀强电场E中的运动轨迹如图虚线所示,电场方向竖直向下.若不计空气阻力,则此带电油滴从a运动到b的过程中,能量变化情况为()A.动能减小B.电势能增加C.动能和电势能之和减少D.重力势能和电势能之和增加EabC第二十二页，讲稿共四十八页哦电荷电场中在某一点的电势能与电荷电场中在某一点的电势能与它的电荷量的比值它的电荷量的比值1V=1J/C三、电势三、电势1.1.定义定义:2.2.公式公式:3.3.单位单位:伏特伏特(V)(V)(计算时要计算时要代入正负号代入正负号)4.4.电势是标量电势是标量,只有大小只有大小,没有方向没有方向.第二十三页，讲稿共四十八页哦电场中在某一点的电势能电场中在某一点的电势能E EP P与它的电与它的电荷量荷量q q的比值大小是由电场本身的性质决的比值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。定的，与放不放电荷及放什么电荷无关。反映电场能的性质反映电场能的性质三、电势三、电势第二十四页，讲稿共四十八页哦对电势概念的理解对电势概念的理解三、电势三、电势（）（）电势电势是表征电场中某点能的性质的物理量，仅与是表征电场中某点能的性质的物理量，仅与电场中某点性质有关，电场中某点性质有关，与电场力做功的值及试探电荷的与电场力做功的值及试探电荷的电荷量、电性无关电荷量、电性无关。（2 2）电势的具体值只有在选定了零电势点后才有意义，）电势的具体值只有在选定了零电势点后才有意义，故故电势是相对电势是相对的。电势零点的选取是任意的，但以方的。电势零点的选取是任意的，但以方便为原则，如果没有特别规定，一般选无穷远或大地便为原则，如果没有特别规定，一般选无穷远或大地的电势为零的电势为零（3 3）电势是标量电势是标量，在规定了零电势后，电场中各点的，在规定了零电势后，电场中各点的电势可以是正值，也可以是负值。正值表示该点电势比零电势可以是正值，也可以是负值。正值表示该点电势比零高，负值表示该点电势比零低。高，负值表示该点电势比零低。第二十五页，讲稿共四十八页哦 有关电场中某点的电势，下列说法中正确有关电场中某点的电势，下列说法中正确的是（的是（）A A、由放在该点的电荷所具有的电势能的多少、由放在该点的电荷所具有的电势能的多少决定决定B B、由放在该点的电荷的电量多少来决定、由放在该点的电荷的电量多少来决定C C、与放在该点的电荷的正负有关、与放在该点的电荷的正负有关D D、是电场本身的属性，与放入该点的电荷情、是电场本身的属性，与放入该点的电荷情况无关况无关D D第二十六页，讲稿共四十八页哦 把把 的试探电荷放在电场中的的试探电荷放在电场中的A A 点点,具有具有 的电势能的电势能,求求A A点的电势点的电势.（1 1）若把）若把 的试探电荷放在电场中的的试探电荷放在电场中的A A点点,电荷电荷所具有的电势能是多少所具有的电势能是多少?（2 2）若把若把 的试探电荷放在电场中的的试探电荷放在电场中的A A点点,电电荷所具有的电势能又是多少荷所具有的电势能又是多少?第二十七页，讲稿共四十八页哦将一电量为将一电量为 的点电荷从电场外一点的点电荷从电场外一点P P移至移至电场中某点电场中某点A,A,电场力做功电场力做功 ,求求A A点的电势点的电势.解解:设场外一点设场外一点P P的电势为的电势为从从P A,P A,电场力做的功电场力做的功PAEW-=第二十八页，讲稿共四十八页哦思考：思考：三、电势三、电势若以无穷远处电势为零若以无穷远处电势为零负点电荷周围各处的电势的特点负点电荷周围各处的电势的特点正点电荷周围各处的电势的特点正点电荷周围各处的电势的特点都为正，越靠近正电荷电势越高。都为正，越靠近正电荷电势越高。都为负，越靠近正电荷电势越低。都为负，越靠近正电荷电势越低。第二十九页，讲稿共四十八页哦电场中两点电势高低的判断方法电场中两点电势高低的判断方法三、电势三、电势（1 1）根据电场力做功来判断）根据电场力做功来判断（3 3）根据电场线方向来判断）根据电场线方向来判断（2 2）根据电荷电势能的变化来判断）根据电荷电势能的变化来判断1.1.在两点间移动正电荷，电场力做正功电势降；做负功电势升在两点间移动正电荷，电场力做正功电势降；做负功电势升2.2.在两点间移动负电荷，电场力做正功电势升；做负功电势降在两点间移动负电荷，电场力做正功电势升；做负功电势降电场线的方向就是电势降低最快的方向电场线的方向就是电势降低最快的方向1.1.在两点间移动正电荷，电势能增加电势升；电势能减小电势降在两点间移动正电荷，电势能增加电势升；电势能减小电势降2.2.在两点间移动负电荷，电势能增加电势降；电势能减小电势升在两点间移动负电荷，电势能增加电势降；电势能减小电势升第三十页，讲稿共四十八页哦如图所示，如图所示，a、b为某电场线上的两点，那么以下为某电场线上的两点，那么以下的结论正确的是的结论正确的是（）A把正电荷从把正电荷从a移到移到b，电场力做正功，电荷的，电场力做正功，电荷的电势能减少，电势升高。电势能减少，电势升高。B把正电荷从把正电荷从a移到移到b，电场力做负功，电荷的，电场力做负功，电荷的电势能增加，电势降低。电势能增加，电势降低。C把负电荷从把负电荷从a移到移到b，电场力做正功，电荷，电场力做正功，电荷的电势能减少，电势升高。的电势能减少，电势升高。D把负电荷从把负电荷从a移到移到b，电场力做负功，电荷的，电场力做负功，电荷的电势能增加，电势降低。电势能增加，电势降低。D Dab第三十一页，讲稿共四十八页哦电场中两点电势高低的判断方法电场中两点电势高低的判断方法三、电势三、电势（1 1）根据电场力做功来判断）根据电场力做功来判断（3 3）根据电场线方向来判断）根据电场线方向来判断（2 2）根据电荷电势能的变化来判断）根据电荷电势能的变化来判断1.1.在两点间移动正电荷，电场力做正功电势降；做负功电势升在两点间移动正电荷，电场力做正功电势降；做负功电势升2.2.在两点间移动负电荷，电场力做正功电势升；做负功电势降在两点间移动负电荷，电场力做正功电势升；做负功电势降电场线的方向就是电势降低最快的方向电场线的方向就是电势降低最快的方向1.1.在两点间移动正电荷，电势能增加电势升；电势能减小电势降在两点间移动正电荷，电势能增加电势升；电势能减小电势降2.2.在两点间移动负电荷，电势能增加电势降；电势能减小电势升在两点间移动负电荷，电势能增加电势降；电势能减小电势升电势与场强没有直接关系电势与场强没有直接关系第三十二页，讲稿共四十八页哦如图所示，实线为一电场的电场线，如图所示，实线为一电场的电场线，A、B、C为电场中的三个点，那么以下的结论正确的是为电场中的三个点，那么以下的结论正确的是（）ABCDB BABC第三十三页，讲稿共四十八页哦(1)(1)定义定义电场中电势相同的各点构成的面叫做等势面电场中电势相同的各点构成的面叫做等势面(2)(2)等势面是为了形象描述电场中各点电势面人为等势面是为了形象描述电场中各点电势面人为画出的曲面画出的曲面四、等势面四、等势面(3)(3)等势面的特点等势面的特点1.1.沿着同一等势面移动电荷时静电力不做功沿着同一等势面移动电荷时静电力不做功2.2.两个电势不同的等势面不能相交两个电势不同的等势面不能相交3.3.电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面4.4.等势面一定与电场线垂直，即跟场强方向垂直等势面一定与电场线垂直，即跟场强方向垂直5.5.等差等势体分布越密等差等势体分布越密,场强越大场强越大;分布越疏分布越疏,场强越小场强越小 第三十四页，讲稿共四十八页哦思考：思考：三、电势三、电势若以无穷远处电势为零若以无穷远处电势为零负点电荷周围各处的电势的特点负点电荷周围各处的电势的特点正点电荷周围各处的电势的特点正点电荷周围各处的电势的特点都为正，越靠近正电荷电势越高。都为正，越靠近正电荷电势越高。都为负，越靠近正电荷电势越低。都为负，越靠近正电荷电势越低。第三十五页，讲稿共四十八页哦点电荷的电场的等势线点电荷的电场的等势线第三十六页，讲稿共四十八页哦点电荷的电场的等势线点电荷的电场的等势线第三十七页，讲稿共四十八页哦等量异种电荷电场的等势面第三十八页，讲稿共四十八页哦等量同种电荷电场的等势面第三十九页，讲稿共四十八页哦匀强电场的等势面第四十页，讲稿共四十八页哦带电导体周围的电场和等势面第四十一页，讲稿共四十八页哦 关于等势面正确的说法是（关于等势面正确的说法是（）A A电电荷在等势面上移动时不受电场力作用，所荷在等势面上移动时不受电场力作用，所以不做功以不做功B B等势面上各点的场强大小相等等势面上各点的场强大小相等C C等势面一定跟电场线垂直等势面一定跟电场线垂直D D两等势面不能相交两等势面不能相交CDCD第四十二页，讲稿共四十八页哦 一个点电荷，从静电场中的一个点电荷，从静电场中的a a点移至点移至b b点，点，其电势能的变化为零，则（）其电势能的变化为零，则（）A Aa a、b b两点的场强一定相等两点的场强一定相等B B该电荷一定沿等势面移动该电荷一定沿等势面移动C C作用于该点电荷的电场力与其移动方作用于该点电荷的电场力与其移动方向总是垂直的向总是垂直的 D Da a、b b两点的电势相等两点的电势相等D D第四十三页，讲稿共四十八页哦一负电荷仅受电场力的作用,从电场中的A点运动到B点,在此过程中该电荷做初速度为零的匀加速直线运动,则A、B两点电场强度EA、EB及电荷在AB两点的电势能EPA、EPB之间的关系为()A.EA=EB B.EAEPBAD第四十四页，讲稿共四十八页哦在静电场中，把一个电荷量q=2.0X10-5C的负电荷由M点移到N点，电场力做6.0X10-4J，由N点移到P点，电场力做负功1.0X10-3J，则M、N、P三点电势高低关系是 .NMP若以N点为零电势点，则M、N、P三点电势为 .若以M点为零电势点，则M、N、P三点电势为 .第四十五页，讲稿共四十八页哦如图所示,虚线a、b、c表示静电场中三个等势面,它们的电势分别是 且 ,一带正电的粒子射入电场中,其运动轨迹如图中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abcKLMNAC第四十六页，讲稿共四十八页哦如图所示,三条平行等距直虚线表示电场中三个等势面,电势值分别为10V、20V、30V,实线是一带负电的粒子(不计重力)在该区域内的运动轨迹,对于轨迹上的a、b、c三点来说()A.粒子必先过a，再到b，然后到cB.粒子在三点受到的合力Fa=Fb=FcC.粒子在三点动能大小为EkaFkbEpbEpcBabc30V20V10V第四十七页，讲稿共四十八页哦感谢大家观看第四十八页，讲稿共四十八页哦