電勢能和電勢課件-新人教版選修3-1

1、一個(gè)一個(gè)試探電荷試探電荷在在電場中電場中某點(diǎn)由靜止釋放某點(diǎn)由靜止釋放, ,將如何運(yùn)動(dòng)將如何運(yùn)動(dòng)? ?E 在電場力作用下在電場力作用下電荷做加速運(yùn)動(dòng)電荷做加速運(yùn)動(dòng), ,一段時(shí)間后獲一段時(shí)間后獲得一定的得一定的速度速度, ,試探電荷的試探電荷的動(dòng)能動(dòng)能增加增加. .+F什么能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能的呢什么能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能的呢BMAFq q W甲甲= F|AB|cos=qE|AM|把正電荷沿不同路徑從把正電荷沿不同路徑從A A點(diǎn)移到點(diǎn)移到B B電場力做功？電場力做功？+甲甲乙乙丙丙沿甲路徑電場力做功沿甲路徑電場力做功: :沿乙路徑電場力做功沿乙路徑電場力做功: :沿丙路徑電場力做功沿丙路徑電場力做功: : W乙乙=

2、 qE|AM| W丙丙= qE|AM|沿任意路徑電場力做功沿任意路徑電場力做功: : W任意任意=qE|AM|靜電力做功靜電力做功與路徑無關(guān)與路徑無關(guān), ,由由初末位置初末位置來決定來決定. .做功的過程是一個(gè)能量轉(zhuǎn)做功的過程是一個(gè)能量轉(zhuǎn)化的過程?；倪^程。重力做功的過程是重力重力做功的過程是重力勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的過程勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的過程. .那么電場力做功的過程那么電場力做功的過程是什么能轉(zhuǎn)化為什么能是什么能轉(zhuǎn)化為什么能呢？呢？與重力做功情況相似。與重力做功情況相似。ABE+vABE+v電荷在電場中也具有勢能，這種勢能叫電荷在電場中也具有勢能，這種勢能叫電勢能電勢能。電勢能符號(hào)：電勢能符號(hào)：手

3、寫體：手寫體： pE Ep 正電荷從正電荷從A A點(diǎn)移到點(diǎn)移到B B點(diǎn)時(shí)點(diǎn)時(shí), ,靜電力做正功靜電力做正功, ,電荷電荷的電勢能減少的電勢能減少. . 正電荷從正電荷從B B點(diǎn)移到點(diǎn)移到A A點(diǎn)時(shí)點(diǎn)時(shí), ,靜電力做負(fù)功靜電力做負(fù)功, , 電荷電荷的電勢能增加的電勢能增加. .電場力對(duì)電荷做電場力對(duì)電荷做正功正功，電荷的電勢能，電荷的電勢能減小減小電場力對(duì)電荷做電場力對(duì)電荷做負(fù)功負(fù)功，電荷的電勢能，電荷的電勢能增大增大電場力做的功等于電勢能的電場力做的功等于電勢能的減少量減少量PBPAABEEW如圖如圖, ,在場強(qiáng)在場強(qiáng)E=10E=103 3N/CN/C的勻強(qiáng)電場中的勻強(qiáng)電場中, ,點(diǎn)電荷點(diǎn)電荷

4、q=+1cq=+1c從從A A移動(dòng)到移動(dòng)到B,ABB,AB相距相距L=1m,L=1m,電場力做功為多少電場力做功為多少? ?電勢能如電勢能如何變化何變化? ?電勢能減少電勢能減少JWAB310EqFAB+電荷在電荷在B B點(diǎn)具有的電勢能多大？點(diǎn)具有的電勢能多大？WAB = EPAEPB =103JJJWEEABPAPB3310100設(shè)設(shè)A A點(diǎn)的電勢能點(diǎn)的電勢能0PAE電荷在電荷在B B點(diǎn)具有的電勢能多大？點(diǎn)具有的電勢能多大？ 通常把電荷在離場源電荷通常把電荷在離場源電荷無限遠(yuǎn)處無限遠(yuǎn)處的電勢能的電勢能規(guī)定為規(guī)定為零零，或把電荷在，或把電荷在大地表面大地表面上電勢能規(guī)定為上電勢能規(guī)定為零零。

5、電荷在某點(diǎn)的電勢能，等于靜電力把它從電荷在某點(diǎn)的電勢能，等于靜電力把它從該處移動(dòng)到零勢能位置所做的功。該處移動(dòng)到零勢能位置所做的功。WAB = EPA - EP0 EPA = WAB電勢能為電勢能為負(fù)負(fù)表示電荷在該處的電勢能比選取的表示電荷在該處的電勢能比選取的勢能零點(diǎn)的電勢能還要小勢能零點(diǎn)的電勢能還要小. .2 2、電勢能是電荷和電場所共有的，具有、電勢能是電荷和電場所共有的，具有系統(tǒng)性系統(tǒng)性1 1、電勢能是、電勢能是相對(duì)相對(duì)的，與零電勢能面有關(guān)的，與零電勢能面有關(guān)3 3、電勢能是、電勢能是標(biāo)量標(biāo)量重力勢能和電勢能類比重力勢能和電勢能類比 重力場中，重力：地球和重力場中，重力：地球和物體之間

6、存在的吸引力物體之間存在的吸引力電場中，電場力：電荷之電場中，電場力：電荷之間的作用力間的作用力有重力就有重力勢能有重力就有重力勢能Ep= mgh有電場力就有相應(yīng)的能，有電場力就有相應(yīng)的能，叫電勢能叫電勢能EPEp由物體和地面間的相對(duì)由物體和地面間的相對(duì)位置決定位置決定EP由電荷間的相對(duì)位置決定由電荷間的相對(duì)位置決定電場力做正功，電勢能就減少電場力做正功，電勢能就減少電場力做負(fù)功，電勢能就增加電場力做負(fù)功，電勢能就增加電場力作功，電勢能改變電場力作功，電勢能改變重力做功，重力勢能改變重力做功，重力勢能改變重力做正功，重力勢能就減少重力做正功，重力勢能就減少重力做負(fù)功，重力勢能就增加重力做負(fù)功，

7、重力勢能就增加WW重重 = E= EP P初初-E-EP P末末WW電電 = E= EP P初初-E-EP P末末下列說法中正確的是（下列說法中正確的是（ ）A.A.當(dāng)兩正點(diǎn)電荷相互靠近時(shí)，它們的電勢能增大當(dāng)兩正點(diǎn)電荷相互靠近時(shí)，它們的電勢能增大B.B.當(dāng)兩負(fù)點(diǎn)電荷相互靠近時(shí)，它們的電勢能增大當(dāng)兩負(fù)點(diǎn)電荷相互靠近時(shí)，它們的電勢能增大C.C.一個(gè)正電荷與另一個(gè)負(fù)電荷相互靠近時(shí)，它們的一個(gè)正電荷與另一個(gè)負(fù)電荷相互靠近時(shí)，它們的電勢能減小電勢能減小D.D.一個(gè)正電荷與另一個(gè)負(fù)電荷相互靠近時(shí)，它們的一個(gè)正電荷與另一個(gè)負(fù)電荷相互靠近時(shí)，它們的電勢能增大。電勢能增大。ABCABC一個(gè)電荷只在電場力作用下從

8、電場中的一個(gè)電荷只在電場力作用下從電場中的A A點(diǎn)移到點(diǎn)移到B B點(diǎn)時(shí)，電場點(diǎn)時(shí)，電場力做了力做了5 510106 6J J的功，那么的功，那么 ( )( )A A電荷在電荷在B B處時(shí)將具有處時(shí)將具有5 510106 6J J 的電勢能的電勢能B B電荷在電荷在B B處將具有處將具有5 510106 6J J 的動(dòng)能的動(dòng)能C C電荷的電勢能減少了電荷的電勢能減少了5 510106 6J J D D電荷的動(dòng)能增加了電荷的動(dòng)能增加了5 510106 6J J CDCD將帶電量為將帶電量為6 61010-6-6C C的負(fù)電荷從電場中的的負(fù)電荷從電場中的A A點(diǎn)移到點(diǎn)移到B B點(diǎn)，克點(diǎn)，克服電場力做

9、了服電場力做了3 31010-5-5J J的功，再從的功，再從B B移到移到C C，電場力做了，電場力做了1.21.21010-5-5J J的功，則的功，則（1 1）電荷從）電荷從A A移到移到B B，再從，再從B B移到移到C C的過程中電勢能共改變了的過程中電勢能共改變了多少？多少？（2 2）如果規(guī)定）如果規(guī)定A A點(diǎn)的電勢能為零，則該電荷在點(diǎn)的電勢能為零，則該電荷在B B點(diǎn)和點(diǎn)和C C點(diǎn)的電點(diǎn)的電勢能分別為多少？勢能分別為多少？（3 3）如果規(guī)定）如果規(guī)定B B點(diǎn)的電勢能為零，則該電荷在點(diǎn)的電勢能為零，則該電荷在A A點(diǎn)和點(diǎn)和C C點(diǎn)的電點(diǎn)的電勢能分別為多少？勢能分別為多少？增加了增加了

10、1.810-5J. EPC=1.810-5 J EPC=-1.210-5 JEPB=310-5 J EPA= -310-5 J 1.1.電場力能夠?qū)Ψ湃肫渲械碾姾勺龉﹄妶隽δ軌驅(qū)Ψ湃肫渲械碾姾勺龉? .所以電荷位于所以電荷位于電場中具有能電場中具有能. .這和能為電勢能這和能為電勢能3.3.電勢能具有相對(duì)性電勢能具有相對(duì)性5.5.電場力做正功電場力做正功, ,電勢能減少電勢能減少電場力做負(fù)功電場力做負(fù)功, ,電勢能增大電勢能增大末P初P電場力EEW4.4.電勢能是標(biāo)量電勢能是標(biāo)量, ,但有正負(fù)但有正負(fù)2.2.電勢能由電荷和電荷在電場中的相對(duì)位置決定電勢能由電荷和電荷在電場中的相對(duì)位置決定a a

11、和和b b為電場中的兩點(diǎn)為電場中的兩點(diǎn), ,如果把如果把q=-2X10q=-2X10-8-8C C的負(fù)的負(fù)電荷從電荷從a a點(diǎn)移動(dòng)到點(diǎn)移動(dòng)到b b點(diǎn)點(diǎn), ,電場力對(duì)該電荷做了電場力對(duì)該電荷做了4X104X10-7-7J J的正功的正功, ,則該電荷的電勢能則該電荷的電勢能( )( )A.A.增加了增加了4X104X10-7-7J B.J B.增加了增加了2X102X10-7-7J JC.C.減少了減少了4X104X10-7-7J D.J D.減少了減少了8X108X10-7-7J JC如圖所示如圖所示, ,在等量正點(diǎn)電荷形成的電場中在等量正點(diǎn)電荷形成的電場中, ,它們連它們連線的中垂面線的中垂

12、面abab上上, , 有一電子有一電子, ,從靜止開始由從靜止開始由a a運(yùn)動(dòng)到運(yùn)動(dòng)到b b的的過程中過程中(a(a、b b相對(duì)相對(duì)O O對(duì)稱對(duì)稱),),下列說法正確的是下列說法正確的是( )( )A.A.電子的電勢能始終增多電子的電勢能始終增多B.B.電子的電勢能始終減少電子的電勢能始終減少C.C.電子的電勢能先減少后增加電子的電勢能先減少后增加D.D.電子的電勢能先增加后減少電子的電勢能先增加后減少COab+-如圖所示，點(diǎn)電荷的靜電場中電場線用實(shí)線表示，但其方向如圖所示，點(diǎn)電荷的靜電場中電場線用實(shí)線表示，但其方向未標(biāo)明，虛線是某一帶電粒子通過該電場區(qū)域時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡。未標(biāo)明，虛線是某一帶電粒

13、子通過該電場區(qū)域時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡。a a、b b是軌跡上的兩點(diǎn)。若帶電粒子在運(yùn)動(dòng)中只受到電場力作是軌跡上的兩點(diǎn)。若帶電粒子在運(yùn)動(dòng)中只受到電場力作用，根據(jù)此圖可作出正確判斷的是用，根據(jù)此圖可作出正確判斷的是( )( )A.A.帶電粒子所帶電荷的性質(zhì)帶電粒子所帶電荷的性質(zhì)B.B.帶電粒子在帶電粒子在a a、b b兩點(diǎn)的受力方向兩點(diǎn)的受力方向C.C.帶電粒子在帶電粒子在a a、b b兩點(diǎn)的速度何處較大兩點(diǎn)的速度何處較大D.D.帶電粒子在帶電粒子在a a、b b兩點(diǎn)的電勢能何處較大兩點(diǎn)的電勢能何處較大BCDab如圖所示，是負(fù)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場中的一條電場線。如圖所示，是負(fù)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場中的一條電場線。一個(gè)

14、帶正電的粒子（不計(jì)重力）從一個(gè)帶正電的粒子（不計(jì)重力）從a a到到b b穿越這條電場線的軌跡如穿越這條電場線的軌跡如圖中虛線所示，則該帶電粒子在圖中虛線所示，則該帶電粒子在a a點(diǎn)的加速度一定點(diǎn)的加速度一定在在b b點(diǎn)的點(diǎn)的加速度。帶電粒子在加速度。帶電粒子在a a點(diǎn)的電勢能一定點(diǎn)的電勢能一定在在b b點(diǎn)的電勢能。點(diǎn)的電勢能。（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-一帶電油滴在勻強(qiáng)電場一帶電油滴在勻強(qiáng)電場E E中的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖虛中的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖虛線所示線所示, ,電場方向豎直向下電場方向豎直向下. .若不計(jì)空氣阻力若不計(jì)空氣阻力, ,則此則此帶電油滴

15、從帶電油滴從a a運(yùn)動(dòng)到運(yùn)動(dòng)到b b的過程中的過程中, ,能量變化情況為能量變化情況為( )( )A.A.動(dòng)能減小動(dòng)能減小B.B.電勢能增加電勢能增加C.C.動(dòng)能和電勢能之和減少動(dòng)能和電勢能之和減少D.D.重力勢能和電勢能之和增加重力勢能和電勢能之和增加EabC盡管重力做功與電場力做功很相似，但還是存在很大差異盡管重力做功與電場力做功很相似，但還是存在很大差異存存在兩種電荷在兩種電荷ABE電荷由電荷由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的B點(diǎn)點(diǎn)正電荷正電荷負(fù)電荷負(fù)電荷電場力電場力做功做功正功正功負(fù)功負(fù)功電勢能電勢能變化變化減少減少增加增加電勢能的大小是與試探電荷的電性和電量電勢能的大小是與試探電荷的電性和電量q

16、q都有關(guān)，都有關(guān)，故不能用故不能用“電勢能電勢能”來描述電場的能的性質(zhì)。來描述電場的能的性質(zhì)。A0lE- -cos0qElWAcosqElEPAcosElqEPA則有：該比值是一個(gè)與該比值是一個(gè)與q q無關(guān)，僅與無關(guān)，僅與電場及電場及A A點(diǎn)的位置有關(guān)的量。點(diǎn)的位置有關(guān)的量。設(shè)設(shè)E EP0 P0 =0=0該比值稱為該比值稱為A A點(diǎn)的點(diǎn)的電勢電勢零勢能零勢能參考點(diǎn)參考點(diǎn)qEP1 1、定義：、定義： 電荷在電場中某一點(diǎn)的電勢能與它的電荷量電荷在電場中某一點(diǎn)的電勢能與它的電荷量的比值，叫做這一點(diǎn)的的比值，叫做這一點(diǎn)的電勢電勢。2 2、定義式：、定義式：（E EP P及及q q含符號(hào)）含符號(hào)）qEP

17、電勢能電勢能重力勢能重力勢能mghEP電勢電勢高度高度h3 3、單位：、單位：，符號(hào)為，符號(hào)為 4 4、電勢只有大小，沒有方向，是、電勢只有大小，沒有方向，是標(biāo)量標(biāo)量5 5、電勢具有相對(duì)性、電勢具有相對(duì)性電勢是相對(duì)于零勢能參考點(diǎn)的，電勢是相對(duì)于零勢能參考點(diǎn)的，一般選取無窮遠(yuǎn)電勢為一般選取無窮遠(yuǎn)電勢為0 0，實(shí)際應(yīng)用中常取大地電勢為，實(shí)際應(yīng)用中常取大地電勢為0 06.6.沿電場線沿電場線 ( (場強(qiáng)場強(qiáng)) )方向電勢方向電勢越來越低越來越低 即即電場線指向電勢降低的方向電場線指向電勢降低的方向如何比較電勢的高低？如何比較電勢的高低？ABE電荷由電荷由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的B點(diǎn)點(diǎn)正電荷正電荷負(fù)電荷負(fù)電

18、荷電場力電場力做功做功正功正功負(fù)功負(fù)功電勢能電勢能變化變化減少減少增加增加電勢電勢變化變化減少減少減少減少如果把如果把q=1.0q=1.01010-8-8C C的電荷從無窮遠(yuǎn)處移至電場中的的電荷從無窮遠(yuǎn)處移至電場中的A A點(diǎn)，需克服電場力做功點(diǎn)，需克服電場力做功W=1.2W=1.21010-4-4J.J.那么那么 q q在在A A點(diǎn)的電勢能和在點(diǎn)的電勢能和在A A點(diǎn)的電勢各是多少？點(diǎn)的電勢各是多少？ q q未移入電場前未移入電場前A A點(diǎn)的電勢是多少點(diǎn)的電勢是多少 ？VCJqEJEJEWPAAPAPAA48444102 . 1100 . 1102 . 1102 . 1102 . 10如圖所示，

19、電場中有如圖所示，電場中有A A、B B兩點(diǎn)，則下列說法中正確的兩點(diǎn)，則下列說法中正確的是（是（ ）A A、電勢、電勢A A B B 場強(qiáng)場強(qiáng)E EA AEEB BB B、電勢、電勢A A B B 場強(qiáng)場強(qiáng)E EA AEEEpBpBA AB BE EBC1 1、定義：、定義：電場中電勢相同的各點(diǎn)構(gòu)成的面，叫做電場中電勢相同的各點(diǎn)構(gòu)成的面，叫做等勢面等勢面。與與等高線等高線類比類比（1 1）在同一等勢面上的任意兩點(diǎn)間移動(dòng)電荷，電場力不做功）在同一等勢面上的任意兩點(diǎn)間移動(dòng)電荷，電場力不做功（2 2）電場線跟等勢面垂直，且由電勢較高的等勢面指向電）電場線跟等勢面垂直，且由電勢較高的等勢面指向電勢較低的等勢面勢較低的等勢面 （3 3）等勢面密處場強(qiáng)大、電場線密，等勢面疏處場強(qiáng)小、電）等勢面密處場強(qiáng)大、電場線密，等勢面疏處場強(qiáng)小、電場線疏場線疏 （4 4）不同等勢面在空間不相交、不相切）不同等勢面在空間不相交、不相切2 2、等勢面的特點(diǎn)：、等勢面的特點(diǎn)：類比地理等高線類比地理等高線等勢面以點(diǎn)電荷為球心的一簇球面，越向外越稀疏。等勢面以點(diǎn)電荷為球心的一簇球面，越向外越稀疏。是兩簇對(duì)稱曲面，兩點(diǎn)電荷連線的中垂面是一個(gè)是兩簇對(duì)稱曲面，兩點(diǎn)電荷連線的中垂面是一個(gè)等勢面（電勢為零），從正電荷到負(fù)電荷的連線等勢面（電勢為零），從正電荷到負(fù)電荷的連線上電勢逐漸降低。上電勢逐