高中物理電勢能和電勢1課件人教版選修3-1

1、復習回顧,1、功的計算：,2、重力做功有什么特點？,(1)與路徑無關(guān),由初末位置的高度差來決定.,(2)WG與重力勢能的關(guān)系.,(3)重力勢能是相對的,有零勢能面.(人為選定) 重力勢能具有系統(tǒng)性,功是能量轉(zhuǎn)化的量度！,,一、靜電力做功的特點,正電荷q在電場強度為E的勻強電場中由A運動到M電場力做功嗎？做了多少功？,,q,,A,M,W=qE·｜AM｜,,F,求試探電荷＋q沿直線AB移動到B時電場力做的功：,,F,,,M

2、,結(jié)論：在勻強電場中移動電荷時，靜電力做的功與電荷的起始位置和終止位置有關(guān)，但與電荷經(jīng)過的路徑無關(guān)。,(對于非勻強電場也適用),將+q由A移到B的過程電場力對電荷做功為：,將-q由A移到B的過程，電場力對電荷做功為：,做功的過程是一個能量轉(zhuǎn)化的過程，那么電場力做功的過程是什么能轉(zhuǎn)化為什么能呢？,二、電勢能,電場力做功與電勢能有什么關(guān)系？（聯(lián)系重力做功與重力勢能的關(guān)系）,電荷在電場中具有的與電荷位置有關(guān)的能，叫電勢能。,物體被

3、舉高具有重力勢能。,1、電荷在電場中具有電勢能。,重力對物體做正功，物體的重力勢能減小,2、電場力對電荷做正功，電荷的電勢能減小,重力對物體做負功，物體的重力勢能增大,3、電場力對電荷做負功，電荷的電勢能增大,重力做多少功，物體重力勢能就變化多少。,4、電場力做多少功，電荷電勢能就變化多少。,重力勢能是相對的，與零勢能面有關(guān),5、電勢能是相對的，與零電勢能面有關(guān),通常把電荷在離場源電荷無限遠處的電勢能規(guī)定為零，或把電荷在大地表面上電勢能

4、規(guī)定為零。,電荷在某點的電勢能，等于靜電力把它從該處移動到零勢能位置所做的功,重力勢能是物體和地球所共有的，具有系統(tǒng)性,6、電勢能是電荷和電場所共有的，具有系統(tǒng)性,7、電勢能是標量,由此可見，電場力做功與重力做功，電勢能與重力勢能都很相似，所以大家在學習電勢能過程中應該多聯(lián)系重力做功與重力勢能的關(guān)系幫助理解電勢能。,,重力勢能和電勢能類比,重力場中，重力：地球和物體之間存在的吸引力,電場中，電場力：電荷之間的作用力,有重力就有重力勢能E

5、p= mgh,有電場力就有相應的能，叫電勢能EP,Ep由物體和地面間的相對位置決定,EP由電荷間的相對位置決定,W重 = EP1-EP2,W電 = EPA-EPB,盡管重力做功與電場力做功很相似，但還是存在很大差異,正電荷順電場線移動，電場力做正功，電勢能減少 負電荷順電場線移動，電場力做負功，電勢能增加 正電荷逆電場線移動，電場力做負功，電勢能增加 負電荷逆電場線移動，電場力做正功，電勢能減少,—存在兩種電荷,例1．

6、右圖中MN為電場中某一條電場線方向向右，在線取兩點a、b 今將一電荷＋q從a移到b則（ ）A.電場力做正功，＋q的電勢能增加；B.電場力做負功，＋q的電勢能增加；C.電場力做正功，＋q的電勢能減少；D.電場力做負功，＋q的電勢能減少。,C,例2：A和B為電場中某條電場線上的點，如圖：將q=4×10-9的正電荷從A點移到B點需克服電場力做功5 ×10-7J，則 ⑴電場方向由A→B還

7、是B→A？ ⑵電荷在哪點時電勢能大？大多少？,,,,A,B,電場的力的性質(zhì)我們必須用場強E來描述，那么電場的能的性質(zhì)我們又應該用什么物理量來描述呢？能否用“電勢能”呢？,電場的能的性質(zhì)也是電場本身的一種屬性，它只能由場源本身所決定，而與電場中有無放入試探電荷無關(guān)。而電勢能的大小是與試探電荷的電量q有關(guān)的（因q越大，其所受電場力就越大，具有的做功本領大，電勢能也就大），故不能用“電勢能”來描述電場的能的性質(zhì)，我們引入一個新的物理量——

8、“電勢”來表示它。,電勢：描述電場的能的性質(zhì)的物理量。,如圖所示，設想把一試探電荷+q 放在電場中某處A或B。它們在電場力F的作用下均移至無限遠處。則有：WA>WB,那么怎樣去衡量電場的能的性質(zhì)、怎樣去定義“電勢”呢？,,EpA-0>EpB-0,,同理可知：若試探電荷為-q，也有：,也就是說，比值EpA/q的大小與試探電荷的正負及電量q均無關(guān)，只與電場中該點在電場中的位置有關(guān)，故其可衡量電場的性質(zhì)。,三. 電勢,取O點的電勢

9、能為零, 則:,EPA = q E L COSθ,,討論電勢能與電荷的比值?,電荷在電場中某一點的電勢能與它的電荷量的比值,2. 公式:,3. 單位: 伏特 符號為V,,1 V = 1 J/C,三. 電勢,1. 定義:,對電勢的理解,1：電勢的相對性：某點電勢的大小是相對于零點電勢而言的。零電勢的選擇是任意的，一般選地面和無窮遠為零勢能面。2：電勢的固有性：電場中某點的電勢的大小是由電場本身的性質(zhì)決定的，與放不放電荷及放什么電

10、荷無關(guān)。3：電勢是標量4：計算時EP,q, 都帶正負號。,,1.沿著電場線方向,電勢將怎樣變化?,,,,1. 電場線指向電勢降低的方向,,,,2.如何確定電場中某點的電勢?,,,,(提示:類比于電勢能的確定.),1. 電場線指向電勢降低的方向,2.與電勢能的情況相似,應先確定電場中某點的電勢為零.(通常取離場源電荷無限遠處或大地的電勢為零.),,,例3. 將一電量為 的點電荷從電場外一

11、點P移至電場中某點A, 電場力做 功 ,求A點的電勢.,解:,設場外一點P的電勢為,點評:電勢的確定首先要確定零電勢處,且電勢可以為負.,3.電勢為負數(shù)時,負號表示方向嗎?,1. 電場線指向電勢降低的方向,2.與電勢能的情況相似,應先確定電場中某點的電勢為零.(通常取離場源電荷無限遠處或大地的電勢為零.),,3.電勢是標量,只有大小,沒有方向.(負電勢表示該處的電勢比零電勢處電勢低.),,思考,在上面關(guān)于電

12、勢能和電勢的討論及插圖中,我們一直把試探電荷q當作正電荷處理.請把q當做負電荷,重復以上討論.其結(jié)果與上面的結(jié)果是否一致?,高度和電勢,重力場中，同一物體在不同位置，Ep不同。,電場中，同一電荷在電場中的不同位置,EP不同。,不同物體在同一位置，Ep正比于質(zhì)量m,不同電荷在同一位置，EP正比于電量q,Ep/m = gh，h只與相對位置有關(guān),EP/q 叫做電勢 ， 只與相對位置有關(guān),,,等勢面,地理上，等高線表示地勢的高低。在電場

13、中常用等勢面來表示電勢的高低。電場中電勢相同的各點構(gòu)成的面叫做等勢面,等勢面,等勢面的特點：1、等勢面一定跟電場線垂直，在同一等勢面上的任意兩點間移動電荷，電場力不做功；2、電場線總是從電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面，任意兩個等勢面都不會相交；3、等差等勢面越密的地方電場強度越大,等勢面,幾種典型電場的等勢面：,1、點電荷電場中的等勢面：以點電荷為球心的一簇球面,等勢面,2、等量異種點電荷電場中的等勢面：兩簇對稱曲面,等勢

14、面,3、等量同種點電荷電場中的等勢面：兩簇對稱曲面,等勢面,5、勻強電場中的等勢面：垂直于電場線的一簇平面,4、形狀不規(guī)則的帶電導體附近的電場線及等勢面,等勢面,如圖所示，虛線a、b和c是某靜電場中的三個等勢面，它們的電勢分別為 、 和 ，一帶正電粒子射入電場中，其運動軌跡如實線KLMN所示。由圖可知：A、粒子從K到L的過程中，電場力做負功B、粒子從L到M的過程中，電場力做負功C、粒子從K到L的過程中，電勢

15、能增加D、粒子從L到M的過程中，動能減少,等勢面,如圖所示，三個等差等勢面上有a、b、c、d四點，若將一個正電荷由c經(jīng)a移動到d電場力做正功W1，若由c經(jīng)b移動到d電場力做正功W2，則：,1.如圖所示，a、b、c、d為某電場中的等勢面，一帶正電粒子飛入電場后只在電場力作用下沿M點到N點的虛線運動．由圖可知，四個等勢面電勢Ua、Ub、Uc、Ud由高到低的排列順序是_______，帶電粒子在M、N兩點中，電勢能較大的是_________點

16、．,能力提升:,2.圖一表示等量異種電荷P和Q形成的電場內(nèi)的一簇等勢面，求,(1)P、Q各帶何種電荷？(2)把q=10－7C的正點電荷從A移到B，電場力做多少功？(3)把q從B移到C電場力做多少功？(4)把q從C移到A電場力做多少功？(5)q從A出發(fā)經(jīng)過B和C回到A的過程中電場力對電荷做的總功為多少？,,3.如圖所示，細線一端系著一個帶電量為+q、質(zhì)量為m的小球，另一端固定于O點，加一勻強電場后可使小球靜止于圖示位置，此時懸線與