物理 第一章 静电场 1.4 电势能和电势 新人教版选修3-1 .ppt

1.4 1.4 电势能和电势电势能和电势引：一个试探电荷在电场中某点由静止释放引：一个试探电荷在电场中某点由静止释放,将如何运动将如何运动?E 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,一段时间后获得一定的一段时间后获得一定的速度速度,试探电荷的动能增加试探电荷的动能增加.+F F什么能转换为动能的呢什么能转换为动能的呢B BM MA AF Fq q W W甲甲=F F|AB|cosAB|cos=qE=qE|AM|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 W乙乙=qE=qE|AM|AM|W W丙丙=qE=qE|AM|AM|沿任意路径电场力做功沿任意路径电场力做功:W W任意任意=qE=qE|AM|AM|结论结论结论结论：静电力做功与：静电力做功与路径路径路径路径无关无关,由由初末初末初末初末位置来决定位置来决定.电场力做功的过程是什么能转化为什么能呢？电场力做功的过程是什么能转化为什么能呢？、定义：电荷在电场中所具有的能叫、定义：电荷在电场中所具有的能叫做电势能。做电势能。（E Ep p）标量）标量 相对性相对性、3.3.电场力做正功，电荷的动能增加，电势能减少电场力做正功，电荷的动能增加，电势能减少电场力做负功，电荷的动能减少，电势能增加电场力做负功，电荷的动能减少，电势能增加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、相对性、通常把电荷在离场源电荷无穷远处的电势能为、相对性、通常把电荷在离场源电荷无穷远处的电势能为0 0，或把电荷在大地表面上的电势能规定为，或把电荷在大地表面上的电势能规定为0.0.6 6、电荷在电场中某一点、电荷在电场中某一点A A具有的电势能具有的电势能E EP P等于将该点电荷由等于将该点电荷由A A点移到电势零点电场力所做的功点移到电势零点电场力所做的功W W的。即的。即E EP P=W=W5 5、电势能有正负，却是标量，正负表示该点的电势能比、电势能有正负，却是标量，正负表示该点的电势能比零点的电势能的高低。零点的电势能的高低。、下列说法中正确的是（、下列说法中正确的是（）A.A.当两正点电荷相互靠近时，它们的电势能增大当两正点电荷相互靠近时，它们的电势能增大B.B.当两负点电荷相互靠近时，它们的电势能增大当两负点电荷相互靠近时，它们的电势能增大C.C.一个正电荷与另一个负电荷相互靠近时，它们的电势能减一个正电荷与另一个负电荷相互靠近时，它们的电势能减小小D.D.一个正电荷与另一个负电荷相互靠近时，它们的电势能增一个正电荷与另一个负电荷相互靠近时，它们的电势能增大。大。ABCABC新知应用、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、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 A A点移到点移到点移到点移到B B B B点时，点时，点时，点时，电场力做了电场力做了电场力做了电场力做了5 5 5 5101010106 6 6 6J J J J的功，那么的功，那么的功，那么的功，那么 ()()()()A A A A电荷在电荷在电荷在电荷在B B B B处时将具有处时将具有处时将具有处时将具有5 5 5 5101010106 6 6 6J J J J 的电势能的电势能的电势能的电势能B B B B电荷在电荷在电荷在电荷在B B B B处将具有处将具有处将具有处将具有5 5 5 5101010106 6 6 6J J J J 的动能的动能的动能的动能C C C C电荷的电势能减少了电荷的电势能减少了电荷的电势能减少了电荷的电势能减少了5 5 5 5101010106 6 6 6J J J J D D D D电荷的动能增加了电荷的动能增加了电荷的动能增加了电荷的动能增加了5 5 5 5101010106 6 6 6J J J J CDCD1 1 1 1、将带电量为、将带电量为、将带电量为、将带电量为6 6 6 610101010-6-6-6-6C C C C的负电荷从电场中的的负电荷从电场中的的负电荷从电场中的的负电荷从电场中的A A A A点移到点移到点移到点移到B B B B点，克点，克点，克点，克服电场力做了服电场力做了服电场力做了服电场力做了3 3 3 310101010-5-5-5-5J J J J的功，再从的功，再从的功，再从的功，再从B B B B移到移到移到移到C C C C，电场力做了，电场力做了，电场力做了，电场力做了1.21.21.21.210101010-5-5-5-5J J J J的功，则的功，则的功，则的功，则（1 1 1 1）电荷从）电荷从）电荷从）电荷从A A A A移到移到移到移到B B B B，再从，再从，再从，再从B B B B移到移到移到移到C C C C的过程中电势能共改变了多的过程中电势能共改变了多的过程中电势能共改变了多的过程中电势能共改变了多少？少？少？少？（2 2 2 2）如果规定）如果规定）如果规定）如果规定A A 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 B B点和点和点和点和C C C C点的电势点的电势点的电势点的电势能分别为多少？能分别为多少？能分别为多少？能分别为多少？（3 3 3 3）如果规定）如果规定）如果规定）如果规定B B 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 A A点和点和点和点和C C C C点的电势点的电势点的电势点的电势能分别为多少？能分别为多少？能分别为多少？能分别为多少？增加了增加了1.810-5J.EPC=1.810-5 J EPC=-1.210-5 JEPB=310-5 J EPA=-310-5 J 4 4、如图所示、如图所示,在等量正点电荷形成的电场中在等量正点电荷形成的电场中,它们连线的它们连线的中垂面中垂面abab上上,有一电子有一电子,从静止开始由从静止开始由a a运动到运动到b b的过程中的过程中(a(a、b b相对相对O O对称对称),),下列说法正确的是下列说法正确的是()()A.A.电子的电势能始终增多电子的电势能始终增多B.B.电子的电势能始终减少电子的电势能始终减少C.C.电子的电势能先减少后增加电子的电势能先减少后增加D.D.电子的电势能先增加后减少电子的电势能先增加后减少COab+-5 5、一带电油滴在匀强电场、一带电油滴在匀强电场E E中的运动轨迹如图中的运动轨迹如图虚线所示虚线所示,电场方向竖直向下电场方向竖直向下.若不计空气阻力若不计空气阻力,则则此带电油滴从此带电油滴从a a运动到运动到b b的过程中的过程中,能量变化情况为能量变化情况为()A.A.动能减小动能减小B.B.电势能增加电势能增加C.C.动能和电势能之和减少动能和电势能之和减少D.D.重力势能和电势能之和增加重力势能和电势能之和增加EabC1 1、定义：、定义：6 6、电场中某点的电势的大小是由电场本身的性质决定的，与、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放不放电荷及放什么电荷无关（标量）标量）3 3、相对性：一般选取无穷远或大地电势为零。、相对性：一般选取无穷远或大地电势为零。1J/C=1J/C=1J/C=1J/C=1 1V V V V2 2、E EP P及及q q含符号含符号4 4 4 4、沿电场线、沿电场线、沿电场线、沿电场线 (场强场强场强场强)方向电势越来越低方向电势越来越低方向电势越来越低方向电势越来越低5 5、正电荷的电场中电势为正，负电荷的电场中电势为负、正电荷的电场中电势为正，负电荷的电场中电势为负A B EA A B B7 7、电势是标量，在规定了零电势后，电场中各点的电势、电势是标量，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高，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。负值表示该点电势比零低。6 6、如图所示，点电荷的静电场中电场线用实线表示，但其方、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。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 a、b 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，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根据此图可作出正确判断的是()()A.A.带电粒子所带电荷的性质带电粒子所带电荷的性质B.B.带电粒子在带电粒子在a a、b b两点的受力方向两点的受力方向C.C.带电粒子在带电粒子在a a、b b两点的速度何处较大两点的速度何处较大D.D.带电粒子在带电粒子在a a、b b两点的电势能何处较大两点的电势能何处较大BCDab7 7、如图所示，是负点电荷产生的电场中的一条电场线。、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）从一个带正电的粒子（不计重力）从a a到到b b穿越这条电场线的轨迹如穿越这条电场线的轨迹如图中虚线所示，则该带电粒子在图中虚线所示，则该带电粒子在a a点的加速度一定点的加速度一定在在b b点的点的加速度。带电粒子在加速度。带电粒子在a a点的电势能一定点的电势能一定在在b b点的电势能。点的电势能。（填（填“大于大于”、“小于小于”式式“等于等于”）。）。Nba小于小于大于大于F-8 8 8 8、如图，虚线、如图，虚线、如图，虚线、如图，虚线a a a a、b b b b、c c c c势某静电场中的三个等势面，它们的电势势某静电场中的三个等势面，它们的电势势某静电场中的三个等势面，它们的电势势某静电场中的三个等势面，它们的电势a a a a最大，最大，最大，最大，c c c c最少，最少，最少，最少，一带正电的粒子射入电场中，其运动轨迹如图实线一带正电的粒子射入电场中，其运动轨迹如图实线一带正电的粒子射入电场中，其运动轨迹如图实线一带正电的粒子射入电场中，其运动轨迹如图实线KLMNKLMNKLMNKLMN所示，由图可知（所示，由图可知（所示，由图可知（所示，由图可知（）A.A.A.A.粒子从粒子从粒子从粒子从K K K K到到到到L L L L的过程中，的过程中，的过程中，的过程中，电场力做负功电场力做负功电场力做负功电场力做负功B.B.B.B.粒子从粒子从粒子从粒子从L L L L到到到到M M M M的过程中，的过程中，的过程中，的过程中，电场力做负功电场力做负功电场力做负功电场力做负功C.C.C.C.粒子从粒子从粒子从粒子从K K K K到到到到L L L L的过程中，的过程中，的过程中，的过程中，电势能增加电势能增加电势能增加电势能增加D.D.D.D.粒子从粒子从粒子从粒子从L L L L到到到到N N N N的过程中，的过程中，的过程中，的过程中，动能减少动能减少动能减少动能减少ACACK KN NM ML La ab bc c9 9、如果把、如果把q=1.0q=1.01010-8-8C C的电荷从无穷远处移至电场中的的电荷从无穷远处移至电场中的A A点，需点，需克服电场力做功克服电场力做功W=1.2W=1.21010-4-4J.J.那么那么 q q在在A A点的电势能和在点的电势能和在A A点的电势各是多少？点的电势各是多少？q q未移入电场前未移入电场前A A点的电势是多少点的电势是多少？1010、如图所示，电场中有、如图所示，电场中有A A、B B两点，则下列说法中正确的是（两点，则下列说法中正确的是（）A A、电势、电势A A B B 场强场强E EA AEEB BB B、电势、电势A A B B 场强场强E EA AEEEpBpBA AB BE EBCE+2 2、几种常见的等势面、几种常见的等势面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。（1 1）在同一等势面上的任意两点间移动电荷，电场力）在同一等势面上的任意两点间移动电荷，电场力不做功不做功（2 2）电场线（或）电场线（或E E）等势面，且由电势较高的等势面指向等势面，且由电势较高的等势面指向电势较低的等势面电势较低的等势面 （4 4）等差等势面的疏密表示场强的大小）等差等势面的疏密表示场强的大小（3 3）不同等势面在空间不相交、不相切，闭合）不同等势面在空间不相交、不相切，闭合3 3、等势面的特点：、等势面的特点：1111、关于等势面，正确的说法是（、关于等势面，正确的说法是（）A A电荷在等势面上移动时不受电场力作用，所以不做功电荷在等势面上移动时不受电场力作用，所以不做功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CDCD1212、孤立点电荷电场中的一簇等势面如图所示中虚线所示，其、孤立点电荷电场中的一簇等势面如图所示中虚线所示，其电势分别为电势分别为1 1、2 2、3 3，A A、B B、C C是某电场线与这簇等势面是某电场线与这簇等势面的交点，且的交点，且ab=ac.ab=ac.现将一负电荷由现将一负电荷由a a移到移到b b，电场力做正功，电场力做正功W W1 1；再由再由b b移至移至C C，电场力做正功，电场力做正功W W2 2,则则（）A.WA.W1 1=W=W2 2，1 12 23 3B.WB.W1 1=W=W2 2，1 12 23 3C.WC.W1 1W W2 2，1 12 23 3D.WD.W1 1W W2 2，1 12 23 3C C1 12 23 3n n13131313、将一个、将一个、将一个、将一个-7.0C-7.0C-7.0C-7.0C的电荷从无限远处移到图示电场中的的电荷从无限远处移到图示电场中的的电荷从无限远处移到图示电场中的的电荷从无限远处移到图示电场中的A A A A点时，电荷的电势能为点时，电荷的电势能为点时，电荷的电势能为点时，电荷的电势能为-140J-140J-140J-140J，问此过程中静电力做功，问此过程中静电力做功，问此过程中静电力做功，问此过程中静电力做功是多少？是多少？是多少？是多少？n n15151515、甲是等量异号电荷的电场线分布图，乙是等量同号点、甲是等量异号电荷的电场线分布图，乙是等量同号点、甲是等量异号电荷的电场线分布图，乙是等量同号点、甲是等量异号电荷的电场线分布图，乙是等量同号点电荷的电场线分布图。电荷的电场线分布图。电荷的电场线分布图。电荷的电场线分布图。AOBAOBAOBAOB是两点电荷的连线的垂直平分是两点电荷的连线的垂直平分是两点电荷的连线的垂直平分是两点电荷的连线的垂直平分线，线，线，线，O O O O是连线中点。是连线中点。是连线中点。是连线中点。（1 1）在甲图中，把单位正试探电荷从）在甲图中，把单位正试探电荷从O O点沿点沿OAOA移动到无限远处，移动到无限远处，静电力是否做功？电势能是否变化？怎样变化？静电力是否做功？电势能是否变化？怎样变化？（2 2）在乙图中，把单位正试探电荷从）在乙图中，把单位正试探电荷从O O点沿点沿OAOA移动到无限远处，移动到无限远处，静电力是否做功？电势能是否变化？怎样变化？静电力是否做功？电势能是否变化？怎样变化？方法一方法一:根据电场力做功的正负判断：根据电场力做功的正负判断：如何比较电荷电势能的大小呢？如何比较电荷电势能的大小呢？方法二方法二:直接根据公式直接根据公式 判断判断电场力做正功，电势能减少；电场力做正功，电势能减少；电场力做正功，电势能减少；电场力做正功，电势能减少；电场力做负功，电势能增加。电场力做负功，电势能增加。电场力做负功，电势能增加。电场力做负功，电势能增加。