教科版高中物理选修3-1课件：1.4 电势能电势和电势差.ppt

1、第四节 电势能 电势和电势差 1、功的计算： 2、重力做功的特点： (1)与路径无关,由初末位置的高度差来决定. (2)重力做功WG与重力势能变化的关系 (3)重力势能是相对的,须选定零势能参考面 功是能量转化的量度！ 重力做正功，重力势能减少 重力做负功，重力势能增加 复习引入： 一个试探电荷在电场中某点由静止 释放,将如何运动? E 在电场力作用下电荷做加速运动 ,一段时间后获得一定的速度,试探电 荷的动能增加. +F 什么能转换为动能的呢? 一、电场力做功的特点 在匀强电场中移动电荷时，电场力做的功 与电荷经过的路径无关,只与电荷的起始位置 和终止位置有关。 对于非匀强电场也适用 B +

2、 M AF q + WAB = F|AB|cos=qE|AM| 把正电荷沿不 同路径从A点移 到B电场力做功 ？ 将+q由A移 到B的过程电 场力对电荷做 功为： 将-q由A移到B的过程，电场 力对电荷做功为： d A B +q E L 做功的过程是一个 能量转化的过程， 那么电场力做功的 过程是什么能转化 为什么能呢？ 二、电势能 电场中的电荷由于受 到电场力作用而具有的 势能。 正电荷从A点移到B点 时,电场力做正功,电荷的 电势能减少. 正电荷从B点移到A点 时, 电场力做负功,即电荷 克服静电力做功,电荷的 电势能增加. AB E + v A B E + v 如果是负电荷情况相同 二、

3、电势能 1、电荷在电场中具有与其位置有关的能量 叫电势能。 2、电场力对电荷做正功，电荷的电势能减 小 3、电场力对电荷做负功，电荷的电势能 增加 电场力做的功等于电势能变化量的负值 例1. 如图,在场强 的匀强电场中,点电 荷q=+1c从A移动到B,AB相距L=1m,电场力做 功为多少?电势能如何变化? 电荷在B点具有的电势能多大？ 电势能减少 E q F AB 设A点的电势能 WAB = EPAEPB =103J 电势能为负表示 的物理意义是什 么？ + 通常把电荷在离场源电荷无限远处 的电势能规定为零，或把电荷在大地 表面上电势能规定为零。 电荷在某点的电势能，等于电 场力把它从该处移动

4、到零势能位 置所做的功 电势能为负表示电荷在该处的电势能比 零 还要小. 电势能是标量 电势能是相对的，与零势能面的选择有关 。 电势能是电荷和电场所共有的，具有系统 性 重力势能和电势能类比 重力场中，重力：地球和 物体之间存在的吸引力 电场中，电场力：电荷之 间的作用力 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EP Ep由物体和地面间的相对 位置决定 EP由电荷间的相对位置决定 电场力做正功，电势能就减少 电场力做负功，电势能就增加 电场力作功，电势能改变 重力做功，重力势能改变 重力做正功，重力势能就减少 重力做负功，重力势能就增加 W重 = EP1-EP2W电

5、 = EPA-EPB 1、下列说法中，正确的是： A、把两个同种点电荷间的距离增大一些，电荷的电势 能一定增加 B、把两个同种点电荷间的距离减小一些，电荷的电势 能一定增加 C、把两个异种点电荷间的距离增大一些，电荷的电势 能一定增加 D、把两个异种点电荷间的距离减小一些，电荷的电势 能一定增加 课堂训练： 2、把电量q1=510-5C的电电荷从电场电场 中的A点移到B点 ，电场电场 力做功W1=10-3J，则电则电 荷q1在A、B两点的电势电势 能EA1与EB1之差EA1-EB1=_J； 若把q2=-110-4C的电电荷从A点移到B点，电场电场 力做功 W2=_J，电电荷q2从A到B电势电势

6、 能的变变化量为为多少 ？ 3、将带电量为610-6C的负电荷从电场中的A点移 到B点，克服电场力做了310-5J的功，再从B移 到C，电场力做了1.210-5J的功，则 （1）电荷从A移到B，再从B移到C的过程中电势能 共改变了多少？ （2）如果规定A点的电势能为零，则该电荷在B点 和C点的电势能分别为多少？ （3）如果规定B点的电势能为零，则该电荷在A点 和C点的电势能分别为多少？ 增加了1.810-5J. EPC=1.810-5 J EPC=-1.210-5 J EPB=310-5 J EPA= -310-5 J A 0 l E + 该比值是一个与q无关，仅与电场 及A点的位置有关的量。

7、 三、电势 设EP0 =0 该比值称为 A点的电势 零势能参考点 电荷电场中在某一点的电势能与 它的电荷量的比值 1 V = 1 J/C 1. 定义: 2. 公式: 3. 单位: 伏特(V) (计算时要代入正负号) 4. 标量 (有正负) 5. 电势具有相对性：确定电势,应先规定电 场中某处的电势为零.(通常规定离场源电荷 无限远处或大地的电势为零.) 例1. 试探电荷q1放在电场中的A点,电 势能为E(规定无限远处电势能为零),A 点的电势为_,若把试探电荷q1 换成试探电荷q2放在电场中的A点,A 点的电势为_ (仍规定无限 远处电势能为零). 例2. 将一电量为 的点电荷从 电场外一点P

8、移至电场中某点A, 电场力做 功 ,求A点的电势. 解: 场外一点P的电势为 从P A,电场力做的功 PA EW -= 注意:计算电势首先要规定零电势处,且 电势可以为负. 沿着电场线方向,电势将 怎样变化? 沿电场线方向电势降低 1、沿着电场线方向，电势如何变化呢？ 2、沿着电场线的方向，电势越来越低 如何确定电场中某点的电势呢？ 3、电势具有相对性，先规定电场中某处的电势 为零，然后才能确定电场中其他各点的电势。 （通常取离场源电荷无限远处或大地的电势为 零） 四、等势面 电场中电势相同的各点构成的面 等势面与电场线的关系： （1）电场线与等势面垂直，并且由电势高 的等势面指向电势低的等势

9、面 问题：等势面能相交、相切吗？ （2）等差等势面越密的地方，电场强度 E越大 如图所示，虚线a、b和c是某静电场中的三个等势面，它们的电 势分别为 、 和 ，一带正电粒子射入电场中，其运动轨迹 如实线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 如图所示，三个等差等势面上有a、b、c、d四点，若 将一个正电荷由c经a移动到d电场力做正功W1，若由c 经b移动到d电场力做正功W2，则： 1、电势差：电场中两点间的电势之差。俗称电压。 （1）计算式： , （2）单

10、位：伏特（V） UAB=-UBA a.电场中某点的电势，就是该点相对于零势点的电势差。 b.电池的电压为1.5V，就是说其正极的电势比负极高1.5V ；灯泡获得1V的电压就是说其两端间的电势之差为1V。 c.若电场中有A、B两点，A=4V、B=-2V，则A、B两点 的电势差是多少？ UAB=6V 或UBA=-6V 五、电势差 （3）电势差是标量。其正负表示大小。 用公式WAB=qUAB 时，WAB、q、UAB都有正负，计算时都要带正负号 。 2、电场力做的功（电功）： 如图所示，电荷q从电场中的A移动到B时，电 场力做的功为： 我们知道，处于静电平衡状态的导体是一个等势体，若导体 上各点存在电

11、势差，则电荷就要定向移动，电场力就要作功。可 见，电势差与电功有一定的关系。 A B 猜想：电势差的大小与零电势点的选取有关吗？无关 小结：小结： 1、电势差 能的性质的物理量，他们的大小都跟有无试 探电荷无关；而电势能的大小则与试探电荷 的电荷量有关（ 和电势都是描述电场的 大，-q在高处Ep小）。 2、电势的高低与参考点的选取有关，但电势差电势的高低与参考点的选取有关，但电势差 与参考点的选取无关。（这一关系类似于高度与参考点的选取无关。（这一关系类似于高度 与参考平面的选取有关，高度差与参考平面的选与参考平面的选取有关，高度差与参考平面的选 取无关。）取无关。） ；+q在高处Ep 如图所

12、示，匀强电场中A、B、 C三点构成一个直角三角形， AB=4cm，BC=3cm。把电荷量 q=-210-10C的点电荷由A点移 到B点，电场力做功4.810-8J； 再由B点移到C点克服电场力做 功4.810-8J。若取B点的电势为 零，求A、C两点的电势和场强 方向。 A B C 解：把电荷从A点移到B点时： UAB=WAB/q=4.810-8/(-210-10)V=-240V 因B=0, 故A=UAB+ B=-240V 把电荷从B点移到C点时： UBC=WBC/q=4.810-8/(-210-10)V=-240V 因B=0, 故C=UBC+ B=-240V 因A= C，故A、C在同一等势线上。从而 电场线的方向垂直于AC斜向上。如图所示. A BC