第四节电势能和电势优秀课件.ppt

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1、第四节电势能和电势第1页，本讲稿共37页复习回顾复习回顾1 1、功的计算：、功的计算：2 2、重力的特点：、重力的特点：(1)(1)与路径无关与路径无关,由初末位置的高度差来决定由初末位置的高度差来决定.(2)(2)重力做功重力做功WWG G与重力势能变化的关系与重力势能变化的关系(3)(3)重力势能是相对的重力势能是相对的,须选定零势能参考面须选定零势能参考面功是能量转化的量度！功是能量转化的量度！重力做重力做正功正功，重力势能，重力势能减少减少重力做重力做负功负功，重力势能，重力势能增加增加恒力做功恒力做功第2页，本讲稿共37页思考思考：一个试探电荷在电场中某点由静止一个试探电荷在电场中某

2、点由静止释放释放,将如何运动将如何运动?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,一段时间一段时间后获得一定的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什么能转化为动能的呢什么能转化为动能的呢?第3页，本讲稿共37页MEW=F|AB|cos=q Eq E|AM|AM|1.1.将电荷将电荷q q从从A A沿直线移至沿直线移至B:B:AB+q q+q qF一、静电力做功的特点一、静电力做功的特点推导推导第4页，本讲稿共37页MEAB2.2.将电荷将电荷q q从从A A沿折线移至沿折线移至B:B:对对AM:W1=q E|AM|对对MB:W2=0对全程对全程:

3、W=W1+W2=qE|AM|+q qF+q qF第5页，本讲稿共37页3.3.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+q qFEAB+q qF+q qF+q qF+q qFW=W1+W2+W3+=q E|AM|W1=q E x1W2=q E x2W3=q E x3 Mx1+x2+x3+=?X1x2第6页，本讲稿共37页4.4.将电荷将电荷q q从从A A沿其它曲线移至沿其它曲线移至B B，静电力做功？，静电力做功？EB+MAFq q+WAB=F|AB|cos=qE|AM|第7页，本讲稿共37页 1、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

4、功与电荷经过的路径与电荷经过的路径无关无关,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关有关。2 2、上述结论对于非匀强电场也适用、上述结论对于非匀强电场也适用结论结论第8页，本讲稿共37页 做功的过程是一个能量转化的过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程，那么电场力做功的过程是什么能转化为什么能呢？能转化为什么能呢？第9页，本讲稿共37页二、电势能二、电势能 类比重力做功的特点，因为在电场中类比重力做功的特点，因为在电场中移动电荷时静电力做功与移动路径无关移动电荷时静电力做功与移动路径无关,所所以电荷在电场中有电势能以电荷在电场中有电势能(E(Ep p

5、).).1 1、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能。电势能。第10页，本讲稿共37页2、电场力做功和电势能的变化的关系电场力做功和电势能的变化的关系 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电场力对电荷电场力对电荷不做功不做功，电荷的电势能，电荷的电势能不变不变第11页，本讲稿共37页讨论讨论:下列电荷在电场中移动时下列电荷在电场中移动时,静电力做什么功静电力做什么功?电荷的电势能如何

6、变化电荷的电势能如何变化?EABAB+若在电场中移动的是负电荷呢若在电场中移动的是负电荷呢?FF+E-FF第12页，本讲稿共37页例例1 1.如图如图,在场强在场强E=E=10103 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?解：解：WAB=qEL=1 10103 31J=101J=103 3J,J,所以所以电势能减少电势能减少若设若设A A点的电势能点的电势能 E EPAPA=0=0由由WAB=EPAEPB=103J得得电势能为负表

7、示的物理意义是什么？电势能为负表示的物理意义是什么？EqFAB+第13页，本讲稿共37页(1)(1)电势能为负表示电荷在该处的电势能比零还要小电势能为负表示电荷在该处的电势能比零还要小.4 4、电势能是电荷和电场所共有的，具有、电势能是电荷和电场所共有的，具有系统系统性性3 3、电势能具有、电势能具有相对性相对性，与零电势能点有关，与零电势能点有关5 5、电势能是、电势能是标量标量(2)通常把无限远处或大地表面的电势能规定为零通常把无限远处或大地表面的电势能规定为零.(3)(3)电荷在某点的电势能电荷在某点的电势能,等于静电等于静电力把它从该点移动力把它从该点移动到到零势能位置时所做的功零势能

8、位置时所做的功第14页，本讲稿共37页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：地球和物体之间重力场中，重力：地球和物体之间存在的吸引力存在的吸引力电场中，电场力：电荷之间的电场中，电场力：电荷之间的作用力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，叫电势能有电场力就有相应的能，叫电势能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做功，电势能改变电场力做功，电势能改变重力

9、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WWG G =E=EP1P1-E-EP2P2WW电电 =E=EPAPA-E-EPBPB第15页，本讲稿共37页电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值。电荷量的比值。1 V=1 J/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.标量标量 (有正负有正负)5.5.电势具有电势具有相对性相对性：确定电势确定电势,应先规定电场应先规定

10、电场中某处的电势为零中某处的电势为零.(.(通常规定离场源电荷通常规定离场源电荷无限无限远处远处或或大地大地的电势为零的电势为零.).)第16页，本讲稿共37页6.6.电势的电势的意义意义：电势反映电场电势反映电场能能的性质的性质。电电场中某点的电势的大小是由电场本身的性质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。决定的，与放不放电荷及放什么电荷无关。即即 与与EpEp、q q无关。无关。7.7.沿电场线方向电势沿电场线方向电势逐渐降低逐渐降低。第17页，本讲稿共37页 例例2 2.试探电荷试探电荷q q1 1放在电场中的放在电场中的A A点点,电势电势能为能

11、为E E(规定无限远处电势能为零规定无限远处电势能为零),A),A点的点的电势为电势为_,_,若把试探电荷若把试探电荷q q1 1换成试换成试探电荷探电荷q q2 2放在电场中的放在电场中的A A点点,A,A点的电势点的电势为为_(_(仍规定无限远处电势能仍规定无限远处电势能为零为零).).第18页，本讲稿共37页记忆1.沿电场线方向，电势逐渐降低。沿电场线方向，电势逐渐降低。2.正电荷在电势高（低）的地方电势能大正电荷在电势高（低）的地方电势能大（小），负电荷在电势低（高）的地方电（小），负电荷在电势低（高）的地方电势能大（小）。势能大（小）。3.电场力做正功，电势能减小；电场力做负电场力做

12、正功，电势能减小；电场力做负功，电势能增大。功，电势能增大。4、只受电场力时，粒子的电势能与动能之和、只受电场力时，粒子的电势能与动能之和不变。不变。第19页，本讲稿共37页 例例3、如图，负电荷如图，负电荷Q的电场中有的电场中有a、b两点两点.(1)比较比较a、b两点电势高低两点电势高低.(2)比较同一正电荷在比较同一正电荷在a、b两点电势能的大小两点电势能的大小.(3)比较同一负电荷在比较同一负电荷在a、b两点电势能的大小。两点电势能的大小。第20页，本讲稿共37页四四.等势面等势面1、电场中电势相同的各点构成的面叫、电场中电势相同的各点构成的面叫等势面等势面。在同一等势面上移动电荷时电场

13、力不做功。在同一等势面上移动电荷时电场力不做功。等势面处处和电场线垂直，电场线由电势高的等势面指向电等势面处处和电场线垂直，电场线由电势高的等势面指向电势低的等势面。势低的等势面。处于静电平衡状态的导体是一个等势体，它的表面是一处于静电平衡状态的导体是一个等势体，它的表面是一个等势面。个等势面。2、等势面的特点、等势面的特点等差等势面的疏密能反映电场强度的大小。等差等势面的疏密能反映电场强度的大小。等势面不相交、不相切。等势面不相交、不相切。第21页，本讲稿共37页3、等势面举例、等势面举例+匀强电场的等势面为一组匀强电场的等势面为一组平行平面。平行平面。点电荷电场的等势面是以点点电荷电场的等

14、势面是以点电荷为球心的一簇球面。电荷为球心的一簇球面。第22页，本讲稿共37页第23页，本讲稿共37页孤立电荷是球面，孤立电荷是球面，匀强电场是平面，匀强电场是平面，同种电荷像花生，同种电荷像花生，异种电荷两只眼。异种电荷两只眼。第24页，本讲稿共37页第25页，本讲稿共37页小结1、电场力做功的特点、电场力做功的特点2、电势能的概念、电势能的概念3、电势的定义、定义式、单位、正负、物理意义、电势的定义、定义式、单位、正负、物理意义4、等势面、等势面第26页，本讲稿共37页不带正负号不带正负号带正负号带正负号第27页，本讲稿共37页1 1某电场电场线分布如图所示，电场中某电场电场线分布如图所示

15、，电场中a a、b b两点的电场强度大小分别为两点的电场强度大小分别为E Ea a和和E Eb b，电势分，电势分别为别为 ，则，则()()AEaEb BEaEb C abD课堂训练课堂训练第28页，本讲稿共37页2 2如图如图1 1所示，所示，a a、b b为某电场线上的两点，那么以下的结论为某电场线上的两点，那么以下的结论正确的是正确的是 （）A A把正电荷从把正电荷从a a移到移到b b，电场力做正功，电荷的电势能减，电场力做正功，电荷的电势能减少少B B把正电荷从把正电荷从a a移到移到b b，电场力做负功，电荷的电势能增，电场力做负功，电荷的电势能增加加 C C把负电荷从把负电荷从a

16、 a移到移到b b，电场力做正功，电荷的电势能增加，电场力做正功，电荷的电势能增加D D 从从a a到到b b电势逐渐降低电势逐渐降低ADAD第29页，本讲稿共37页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

17、能增加了电荷的动能增加了5105106 6J J CDCD第30页，本讲稿共37页4 4、有关电场中某点的电势，下列说法中正确的是（、有关电场中某点的电势，下列说法中正确的是（）A A、由放在该点的电荷所具有的电势能的多少决定、由放在该点的电荷所具有的电势能的多少决定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况无关、是电场本身的属性，与放入该点的电荷情况无关D D第31页，本讲稿共37页5.如图所示，实线为某电场中的电场线，虚如图所示，实线为某电场中的电场线

18、，虚线为一带电粒子运动的轨迹，则下列说法正确线为一带电粒子运动的轨迹，则下列说法正确的是的是()A.粒子带负电粒子带负电B.粒子在粒子在A点具有的电势能点具有的电势能E EPAPA小于粒子在小于粒子在B点具有点具有的电势能的电势能E EPBPBC.粒子在粒子在A点具有的动能点具有的动能EKA小于在小于在B点具有的动能点具有的动能EKBD.粒子在粒子在A点的加速度小于在点的加速度小于在B点的加速度点的加速度ABD第32页，本讲稿共37页6如图所示，一带电粒子以一定速度进入正点如图所示，一带电粒子以一定速度进入正点电荷电荷Q形成的电场中，粒子仅在电场力作用下形成的电场中，粒子仅在电场力作用下运动的

19、轨迹如图中实线所示，图中虚线是以运动的轨迹如图中实线所示，图中虚线是以Q为圆心的同心圆，为圆心的同心圆，M、N是运动轨迹与同心圆的是运动轨迹与同心圆的交点。下列说法正确的是交点。下列说法正确的是 A粒子带负电粒子带负电B图中三个同心圆中，图中三个同心圆中，N点所在圆的电势最高点所在圆的电势最高C粒子从粒子从M到到N的过程中，速率先增大后减小的过程中，速率先增大后减小D粒子从粒子从M到到N的过程中，电势能先增大后减小的过程中，电势能先增大后减小D第33页，本讲稿共37页A粒子带负电粒子带负电B图中三个同心圆中，图中三个同心圆中，N点所在圆的电势最高点所在圆的电势最高C粒子从粒子从M到到N的过程的

20、过程中，速率先增大后减小中，速率先增大后减小D粒子从粒子从M到到N的过程的过程中，电势能先增大后减中，电势能先增大后减小小MNQ第34页，本讲稿共37页作业作业1 1、一个、一个负负电荷电荷只在只在电场力的作用下从电场力的作用下从A A点运动点运动到到B B点，电场力做功点，电场力做功W WABAB=510=510-5-5J J，则电势能，则电势能 了了 J J；动能；动能 了了 J J；A A、B B两点的电势两点的电势 ；若规定它在；若规定它在B B点时的电势能点时的电势能E EPBPB=0=0，则在，则在A A点时的电势能点时的电势能E EPAPA=。第35页，本讲稿共37页2.如图所示，是某电场中的一条直电场线，如图所示，是某电场中的一条直电场线，一电子从一电子从a点由静止释放，它将沿直线向点由静止释放，它将沿直线向b点点运动，下列有关该电场情况的判断正确的是运动，下列有关该电场情况的判断正确的是()A.该电场一定是匀强电场该电场一定是匀强电场B.场强场强Ea一定小于一定小于EbC.电子具有的电势能电子具有的电势能E EPaPa一定大于一定大于E EPbPbD.电势电势a一定低于一定低于b第36页，本讲稿共37页第37页，本讲稿共37页