物理电势能和电势幻灯片.ppt
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1、物理电势能和电势第1页,共57页,编辑于2022年,星期日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,一段一段时间后获得一定的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增加加.+F什么能转换为动能的呢什么能转换为动能的呢?第2页,共57页,编辑于2022年,星期日四种功能关系:四种功能关系:重力做功引起重力做功引起重力势能重力势能变化变化弹力做功引起弹力做功引起弹性势能弹性势能变化变化合外力做功引起合外力做功引起动能动能变化变化除了重力以外的其他力(非重力)做功引起除了重力
2、以外的其他力(非重力)做功引起机机械能械能变化变化功是能量转化的量度!功是能量转化的量度!第3页,共57页,编辑于2022年,星期日一、静电力做功的特点一、静电力做功的特点 正电荷正电荷q q在电场在电场强度为强度为E E的匀强电的匀强电场中由场中由A A运动到运动到M M电电场力做功吗?做了场力做功吗?做了多少功?多少功?E E+q+qq q受力吗?受力吗?方向、大小方向、大小A AM MW=qEW=qEAMAMF F F F第4页,共57页,编辑于2022年,星期日 求试探电荷求试探电荷q q沿直线沿直线ABAB移动到移动到B B时电场时电场力做的功:力做的功:E+qABMF F第5页,共
3、57页,编辑于2022年,星期日E+qABM第6页,共57页,编辑于2022年,星期日一、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7页,共57页,编辑于2022年,星期日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
4、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8页,共57页,编辑于2022年,星期日重力做功与路径无关重力做功与路径无关,由初末位置的高由初末位置的高度差来决定度差来决定.重力做功的过程是重力势能转化动能的重力做功的过程是重力势能转化动能的过程过程.那么电场力做功的过程是什么能转化为那么电场力做功的过程是什么能转化为电荷的动能呢?电荷的动能呢?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势能:重力势能:物体在重力场中由于被举高具物体在重力场中由于被举高具
5、有的能量有的能量第9页,共57页,编辑于2022年,星期日二、电势能二、电势能电场力做功与电势能有什么关系?(联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)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,叫电荷在电场中具有的与电荷位置有关的能,叫电势能电势能。物体由于被举高具有重力势能。物体由于被举高具有重力势能。1 1、电荷在电场中具有电势能。、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重力对物体做正功,物体的重力势能减小 2 2、电场力对电荷做正功,电荷的电势能减、电场力对电荷做正功,电荷的电势能减小小重力对物体做负功,物体的重力势能增
6、大重力对物体做负功,物体的重力势能增大 3 3、电场力对电荷做负功,电荷的电势能增、电场力对电荷做负功,电荷的电势能增大大第10页,共57页,编辑于2022年,星期日 重力做多少功,物体重力势能就变化重力做多少功,物体重力势能就变化多少。多少。4 4、电场力做多少功,电荷电势能就变化多少。、电场力做多少功,电荷电势能就变化多少。第11页,共57页,编辑于2022年,星期日例例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,点点电荷电荷q=+1cq=+1c从从A A移动到移动到B,ABB,AB相距相距L=1m,L=1m,电场力做电场力做功为多少功为多少?
7、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+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?第12页,共57页,编辑于2022年,星期日物体在物体在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重力重力做功做功第13页,共57页,编辑于2022年,星期日例例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=+1c
8、q=+1c从从A A移动到移动到B,ABB,AB相距相距L=1m,L=1m,电场力做功为电场力做功为多少多少?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14页,共57页,编辑于2022年,星期日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把它从
9、该处移动到零势能位置所做的功WAB=EPAEP0 EPA=WABWAB=EPAEPB设B点为零势能点EqFAB+第15页,共57页,编辑于2022年,星期日 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.7 7、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5 5、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6 6、电势能是、电势能是标量标量第16页,共57页,编辑于2022年,星期日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
10、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,叫有电场力就有相应的能,叫电势能电势能EPEp由物体和地面间的相对由物体和地面间的相对位置决定位置决定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
11、=E=EP1P1-E-EP2P2WW电电 =E=EPAPA-E-EPBPB第17页,共57页,编辑于2022年,星期日尽管重力做功与电场力做功很相似,但尽管重力做功与电场力做功很相似,但还是存在很大差异还是存在很大差异正电荷顺电场线移动,正电荷顺电场线移动,电场力做正功,电势能减少电场力做正功,电势能减少负电荷顺电场线移动,负电荷顺电场线移动,电场力做负功,电势能增加电场力做负功,电势能增加正电荷逆电场线移动,正电荷逆电场线移动,电场力做负功,电势能增加电场力做负功,电势能增加负电荷逆电场线移动,负电荷逆电场线移动,电场力做正功,电势能减少电场力做正功,电势能减少存在两种电荷存在两种电荷存在两
12、种电荷存在两种电荷在同一电场中,在同一电场中,同样从同样从A点到点到B点,移动正点,移动正电荷与移动负电荷与移动负电荷,电荷的电荷,电荷的电势能的变化电势能的变化是相反的是相反的第18页,共57页,编辑于2022年,星期日例例2.右图中右图中MNMN为电场中某一条电场线方向向为电场中某一条电场线方向向右,在线取两点右,在线取两点a a、b b 今将一电荷今将一电荷-q q从从a a移到移到b b则则()A.A.电场力做正功,电场力做正功,-q q的电势能增加;的电势能增加;B.B.电场力做负功,电场力做负功,-q q的电势能增加;的电势能增加;C.C.电场力做正功,电场力做正功,-q q的电势
13、能减少;的电势能减少;D.D.电场力做负功,电场力做负功,-q q的电势能减少。的电势能减少。B B第19页,共57页,编辑于2022年,星期日ABBABA例例3 3:A A和和B B为电场中某条电场线上的点,如图:为电场中某条电场线上的点,如图:将正电荷从将正电荷从A A点移到点移到B B点需克服电场力做功,则点需克服电场力做功,则电场方向由电场方向由ABAB还是还是BABA?该电荷在哪点时电势能大?该电荷在哪点时电势能大?第20页,共57页,编辑于2022年,星期日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.所以电荷位所以电荷位于电场中具有能于电场
14、中具有能.这种能为电势能这种能为电势能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第21页,共57页,编辑于2022年,星期日a和和b为电场中的两点为电场中的两点,如果把如果把q=-2X10-8C的负电的负电荷从荷从a点移动到点移动到b点点,电场力对该电荷做了电场力对该电荷做了4X10-7J的的正功正功,则该电荷的电势能则该电荷的电势能()A.增加了增加了4X10-7JB.增加了
15、增加了2X10-7JC.减少了减少了4X10-7JD.减少了减少了8X10-7JC第22页,共57页,编辑于2022年,星期日如图所示,是负点电荷产生的电场如图所示,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(不计重中的一条电场线。一个带正电的粒子(不计重力)从力)从a到到b穿越这条电场线的轨迹如图中虚穿越这条电场线的轨迹如图中虚线所示,则该带电粒子在线所示,则该带电粒子在a点的加速度一定点的加速度一定在在b点的加速度。带电粒子在点的加速度。带电粒子在a点的电势能一点的电势能一定定在在b点的电势能。(填点的电势能。(填“大于大于”、“小小于于”式式“等于等于”)。)。ENba小于小于
16、大于大于F-第23页,共57页,编辑于2022年,星期日如图所示如图所示,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,它们连线的中垂面它们连线的中垂面ab上上,有一电子有一电子,从静止开从静止开始由始由a运动到运动到b的过程中的过程中(a、b相对相对O对称对称),下下列说法正确的是列说法正确的是()A.电子的电势能始终增多电子的电势能始终增多B.电子的电势能始终减少电子的电势能始终减少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.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+-第24页,共57页,编辑于2022年,星期日如图所示,点电荷的静电场中电场线用实线表如
17、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。电场区域时的运动轨迹。a、b是轨迹上的两点。若是轨迹上的两点。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作出正确判断的是()A.带电粒子所带电荷的性质带电粒子所带电荷的性质B.带电粒子在带电粒子在a、b两点的受力方向两点的受力方向C.带电粒子在带电粒子在a、b两点的速度何处较大两点的速度何处较大D.带电粒子在带电粒子在a、b两点的电势能何处较大两点的电势能何处较大EabBCD第25页,
18、共57页,编辑于2022年,星期日如图所示,是负点电荷产生的电场中的如图所示,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)从一条电场线。一个带正电的粒子(不计重力)从a到到b穿越这条电场线的轨迹如图中虚线所示,则该穿越这条电场线的轨迹如图中虚线所示,则该带电粒子在带电粒子在a点的加速度一定点的加速度一定在在b点的加速点的加速度。带电粒子在度。带电粒子在a点的电势能一定点的电势能一定在在b点的点的电势能。(填电势能。(填“大于大于”、“小于小于”式式“等于等于”)。)。ENba小于小于大于大于F-第26页,共57页,编辑于2022年,星期日一带电油滴在匀强电场一带电油滴在匀强
19、电场E中的运动轨迹如图虚中的运动轨迹如图虚线所示线所示,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,则此则此带电油滴从带电油滴从a运动到运动到b的过程中的过程中,能量变化情况为能量变化情况为()A.动能减小动能减小B.电势能增加电势能增加C.动能和电势能之和减少动能和电势能之和减少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EabC第27页,共57页,编辑于2022年,星期日a和和b为电场中的两点为电场中的两点,如果把如果把q=-2X10-8C的的负电荷从负电荷从a点移动到点移动到b点点,电场力对该电荷做了电场力对该电荷做了4X10-7J的正功的正功,则该电荷的电势
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