高二-粵教版-物理-必修3第一章第四節(jié)《電勢(shì)能與電勢(shì)》課件

高二—粵教版—物理—必修3第一章第四節(jié)電勢(shì)能與電勢(shì)想一想一個(gè)正電荷在勻強(qiáng)電場(chǎng)中只受到靜電力F的作用，它在電場(chǎng)中由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，靜電力做了正功WAB.從能量轉(zhuǎn)化的角度，同學(xué)們可以展開哪些思考呢？BAFqE+BAFqE動(dòng)能定理：該電荷的動(dòng)能增加了WAB能量守恒定律：某種形式的能量減少了WAB+BAFqE這是一種什么形式的能量呢？動(dòng)能通過靜電力做功+重力——重力做功與路徑無關(guān)滑動(dòng)摩擦力——滑動(dòng)摩擦力做功與路徑有關(guān)一、靜電力做功的特點(diǎn)BMA

甲乙丙Eθ┌+一、靜電力做功的特點(diǎn)甲：將正電荷q從A沿直線移至BBMA甲Eθ┌

+qF一、靜電力做功的特點(diǎn)乙：將電荷q從A沿折線移至B對(duì)AM:對(duì)全程:BMA乙Eθ┌+qF對(duì)MB:

+qF一、靜電力做功的特點(diǎn)丙：將電荷q從A沿曲線移至BBMA丙E┌

對(duì)全程:

一、靜電力做功的特點(diǎn)勻強(qiáng)電場(chǎng)中，把正電荷沿不同路徑從A點(diǎn)移到B電場(chǎng)力做功沿甲路徑靜電力做功:沿乙路徑靜電力做功:沿丙路徑靜電力做功:沿任意路徑靜電力做功:BMA甲乙丙Eθ┌

一、靜電力做功的特點(diǎn)

在勻強(qiáng)電場(chǎng)中移動(dòng)電荷時(shí)，靜電力做的功與電荷經(jīng)過的路徑無關(guān)，只與電荷的起始位置和終止位置有關(guān)。★此結(jié)論對(duì)于非勻強(qiáng)電場(chǎng)也適用結(jié)論這與什么力做功像似呢？類比：重力做功WG＝mgh1－mgh2定義：重力勢(shì)能Ep＝mgh重力做的功等于重力勢(shì)能的減少量重力做功的特點(diǎn)（A→B）類比：重力做功和重力勢(shì)能BAFqE+電勢(shì)能動(dòng)能通過靜電力做功類比重力做功靜電力做的功=電勢(shì)能的減少量二、電勢(shì)能１、定義：電荷在電場(chǎng)中受到電場(chǎng)力而具有的與位置有關(guān)的勢(shì)能叫做電勢(shì)能。２、標(biāo)量：有正負(fù)，表大小表示方式：Ep例如：EpA=3J比0勢(shì)能點(diǎn)多3JEpB=-3J比0勢(shì)能點(diǎn)低3JEpA＞EpB二、電勢(shì)能３、電場(chǎng)力做的功等于電勢(shì)能的減少量WAB=EpA-EpB=-ΔEp（增量的負(fù)值）問題:如圖所示，電荷在電場(chǎng)中從A向B移動(dòng)時(shí)，靜電力做什么功?EABABE左圖：正電荷：靜電力做正功負(fù)電荷：靜電力做負(fù)功右圖：正電荷：靜電力做負(fù)功負(fù)電荷：靜電力做正功BAFqE+

靜電力做的功:

電荷在A點(diǎn)的電勢(shì)能是多大呢？BAFqE+三、電勢(shì)能的大小

電荷在B點(diǎn)的電勢(shì)能為0

BAFqE+三、電勢(shì)能的大小

電荷在A點(diǎn)的電勢(shì)能為0

零勢(shì)能位置的選取是任意的。

BAFqE+三、電勢(shì)能的大小

電勢(shì)能具有相對(duì)性。大小與零勢(shì)能點(diǎn)的選取有關(guān)。電荷在某點(diǎn)的電勢(shì)能,等于靜電力把它從該點(diǎn)移動(dòng)到零勢(shì)能位置時(shí)所做的功。通常把離場(chǎng)源無限遠(yuǎn)處或大地表面的電勢(shì)能規(guī)定為零。BAFqE+三、電勢(shì)能的大小

電荷在某兩點(diǎn)之間的電勢(shì)能之差與零勢(shì)能點(diǎn)的選取無關(guān)。電勢(shì)能是相互作用的電荷所共有的，或者說是電荷和及對(duì)它作用的電場(chǎng)所共有的，具有系統(tǒng)性。我們說某個(gè)電荷的電勢(shì)能，只是一種簡略的說法。1.將電荷q從A點(diǎn)移到B點(diǎn)。若取B點(diǎn)的電勢(shì)能為零，則A點(diǎn)的電勢(shì)能為多少？2.若電荷的電量為2q、3q…則A點(diǎn)的電勢(shì)能為多少?3.求EpA/q，比值是否與電荷量有關(guān)？

與電荷量無關(guān)BMA甲乙丙Eθ┌+

…想一想四、電勢(shì)1、定義：

1V=1J/C2、EP及q含符號(hào)3、相對(duì)性：一般選取無窮遠(yuǎn)或大地電勢(shì)為零。4、沿電場(chǎng)線(場(chǎng)強(qiáng))方向電勢(shì)越來越低AB四、電勢(shì)5、正電荷的電場(chǎng)中電勢(shì)為正，負(fù)電荷的電場(chǎng)中電勢(shì)為負(fù)6、電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)的大小是由電場(chǎng)本身的性質(zhì)決定的，與放不放電荷及放什么電荷無關(guān).7、電勢(shì)是標(biāo)量，在規(guī)定了零電勢(shì)后，電場(chǎng)中各點(diǎn)的電勢(shì)可以是正值，也可以是負(fù)值。正值表示該點(diǎn)電勢(shì)比零高，負(fù)值表示該點(diǎn)電勢(shì)比零低。例題如圖所示，在同一條電場(chǎng)線上有A、B、C三點(diǎn)，三點(diǎn)的電勢(shì)分別是φA＝5V、φB＝－2V、φC＝0，將電荷量q＝－6×10－6C的點(diǎn)電荷從A移到B，再移到C.(1)該電荷在A點(diǎn)、B點(diǎn)、C點(diǎn)具有的電勢(shì)能各是多少？

所以該電荷在A點(diǎn)、B點(diǎn)、C點(diǎn)具有的電勢(shì)能分別為：EpA＝qφA＝－6×10－6×5J＝－3×10－5JEpB＝qφB＝－6×10－6×(－2)J＝1.2×10－5JEpC＝qφC＝－6×10－6×0J＝0例題如圖所示，在同一條電場(chǎng)線上有A、B、C三點(diǎn)，三點(diǎn)的電勢(shì)分別是φA＝5V、φB＝－2V、φC＝0，將電荷量q＝－6×10－6C的點(diǎn)電荷從A移到B，再移到C.(2)將該電荷從A移到B和從B移到C，電勢(shì)能分別變化了多少？將該電荷從A移到B，電勢(shì)能的變化量為ΔEpAB＝EpB－EpA＝1.2×10－5J－(－3×10－5)J＝4.2×10－5J即電勢(shì)能增加了4.2×10－5J將該電荷從B移到C，電勢(shì)能的變化量為ΔEpBC＝EpC－EpB＝0－1.2×10－5J＝－1.2×10－5J即電勢(shì)能減少了1.2×10－5J例題如圖所示，在同一條電場(chǎng)線上有A、B、C三點(diǎn)，三點(diǎn)的電勢(shì)分別是φA＝5V、φB＝－2V、φC＝0，將電荷量q＝－6×10－6C的點(diǎn)電荷從A移到B，再移到C.(3)將該電荷從A移到B和從B移到C，電場(chǎng)力做功分別是多少？將該電荷從A移到B，電場(chǎng)力做的功為WAB＝EpA－EpB＝－4.2×10－5J將該電荷從B移到C，電場(chǎng)力做的功為WBC＝EpB－EpC＝1.2×10－5J.五、等勢(shì)面(3)電場(chǎng)線總是由電勢(shì)高的等勢(shì)面指向電勢(shì)低的等勢(shì)面。1.定義：電場(chǎng)中電勢(shì)相同的各點(diǎn)構(gòu)成的面。2.等勢(shì)面的特點(diǎn)(1)在同一等勢(shì)面上移動(dòng)電荷時(shí)靜電力不做功，電荷的電勢(shì)能不變。(2)等勢(shì)面一定跟電場(chǎng)線垂直，即跟電場(chǎng)強(qiáng)度的方向垂直。(4)任意兩個(gè)等勢(shì)面都不相交。2.幾種常見電場(chǎng)的等勢(shì)面(1)點(diǎn)電荷的等勢(shì)面是以點(diǎn)電荷為球心的一簇球面。(2)等量異號(hào)點(diǎn)電荷的等勢(shì)面：點(diǎn)電荷的連線上，從正電荷到負(fù)電荷電勢(shì)越來越低，兩點(diǎn)電荷連線的中垂線是一條等勢(shì)線.2.幾種常見電場(chǎng)的等勢(shì)面(3)等量正點(diǎn)電荷的等勢(shì)面等量正點(diǎn)電荷連線的中點(diǎn)電勢(shì)最低，兩點(diǎn)電荷連線的中垂線上該點(diǎn)的電勢(shì)最高，從中點(diǎn)沿中垂線向兩側(cè)，電勢(shì)越來越低。(4)勻強(qiáng)電場(chǎng)的等勢(shì)面是垂直于電場(chǎng)線的一簇平行等間距的平面。例題某電場(chǎng)的等勢(shì)面如圖所示，圖中a、b、c、d、e為電場(chǎng)中的5個(gè)點(diǎn)，則（1）一正電荷從b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到e點(diǎn)，電場(chǎng)力做功為多少？解析：因?yàn)閎、e兩點(diǎn)在同一個(gè)等勢(shì)面上，所以φb

＝

φe，所以正電荷從b到e，電場(chǎng)力不做功。例題某電場(chǎng)的等勢(shì)面如圖所示，圖中a、b、c、d、e為電場(chǎng)中的5個(gè)點(diǎn)，則（2）一電子從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到d點(diǎn)，電場(chǎng)力做正功嗎？解析：根據(jù)箭頭所指，電勢(shì)降低，由a到d電場(chǎng)強(qiáng)度方向向左，電子所受電場(chǎng)力向右，電場(chǎng)力做正功。例題某電場(chǎng)的等勢(shì)面如圖所示，圖中a、b、c、d、e為電場(chǎng)中的5個(gè)點(diǎn)，則（3）b點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度向哪里？解析：根據(jù)沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐漸降低，則b點(diǎn)處場(chǎng)強(qiáng)垂直于該點(diǎn)所在等勢(shì)面，方向向左。例題某電場(chǎng)的等勢(shì)面如圖所示，圖中a、b、c、d、e為電場(chǎng)中的5個(gè)點(diǎn)，則（4）a、b、c、d四個(gè)點(diǎn)中，哪一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度最大？解析：由于電場(chǎng)線與等勢(shì)面處處垂直，則可近似畫出電場(chǎng)線分布如下圖所示?？梢钥闯?，b點(diǎn)電場(chǎng)線最密集，則b點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)最大。課堂小結(jié)電勢(shì)能動(dòng)能通過靜電力做功研究方法：類比能量觀念科學(xué)思維電勢(shì)、等勢(shì)面謝謝觀看！高二—粵教版—物理—必修3第一章第四節(jié)電勢(shì)能與電勢(shì)答疑解析WAC＝WAB＋WBC＝－3×10－5J＋1.2×10－5J＝－1.8×10－5J，電勢(shì)能增加了1.8×10－5J.例1

將帶電荷量為6×10－6C的負(fù)電荷從電場(chǎng)中的A點(diǎn)移到B點(diǎn)，克服靜電力做了3×10－5J的功，再從B點(diǎn)移到C點(diǎn)，靜電力做了1.2×10－5J的功，則：(1)電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，再從B點(diǎn)移到C點(diǎn)的過程中電勢(shì)能共改變了多少？(2)如果規(guī)定A點(diǎn)的電勢(shì)能為零，則該電荷在B點(diǎn)和C點(diǎn)的電勢(shì)能分別為多少？解析如果規(guī)定A點(diǎn)的電勢(shì)能為零，由WAB＝EpA－EpB得該電荷在B點(diǎn)的電勢(shì)能為EpB＝EpA－WAB＝0－WAB＝3×10－5J，同理，C點(diǎn)的電勢(shì)能為EpC＝EpA－WAC＝0－WAC＝1.8×10－5J.例1

將帶電荷量為6×10－6C的負(fù)電荷從電場(chǎng)中的A點(diǎn)移到B點(diǎn)，克服靜電力做了3×10－5J的功，再從B點(diǎn)移到C點(diǎn)，靜電力做了1.2×10－5J的功，則：(1)電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，再從B點(diǎn)移到C點(diǎn)的過程中電勢(shì)能共改變了多少？(2)如果規(guī)定A點(diǎn)的電勢(shì)能為零，則該電荷在B點(diǎn)和C點(diǎn)的電勢(shì)能分別為多少？例1

將帶電荷量為6×10－6C的負(fù)電荷從電場(chǎng)中的A點(diǎn)移到B點(diǎn)，克服靜電力做了3×10－5J的功，再從B點(diǎn)移到C點(diǎn)，靜電力做了1.2×10－5J的功，則：(1)電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，再從B點(diǎn)移到C點(diǎn)的過程中電勢(shì)能共改變了多少？(3)如果規(guī)定B點(diǎn)的電勢(shì)能為零，則該電荷在A點(diǎn)和C點(diǎn)的電勢(shì)能分別為多少？解析如果規(guī)定B點(diǎn)的電勢(shì)能為零，則該電荷在A點(diǎn)的電勢(shì)能為：EpA′＝EpB′＋WAB＝0＋WAB＝－3×10－5J，C點(diǎn)的電勢(shì)能為EpC′＝EpB′－WBC＝0－WBC＝－1.2×10－5J.例2

(多選)如圖所示，在正點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)中的一條電場(chǎng)線上依次有A、B、C三點(diǎn)，分別把帶電荷量為＋q和－q的試探點(diǎn)電荷依次放在這三個(gè)點(diǎn)上，關(guān)于它們所具有的電勢(shì)能，下列說法中正確的是A.放上＋q的試探點(diǎn)電荷時(shí)，試探點(diǎn)電荷在各點(diǎn)的

電勢(shì)能大小關(guān)系為EpA＞EpB＞EpCB.放上＋q的試探點(diǎn)電荷時(shí)，試探點(diǎn)電荷在各點(diǎn)的

電勢(shì)能大小關(guān)系為EpA＜EpB＜EpCC.放上－q的試探點(diǎn)電荷時(shí)，試探點(diǎn)電荷在各點(diǎn)的電勢(shì)能大小關(guān)系為EpA＞EpB＞EpCD.放上－q的試探點(diǎn)電荷時(shí)，試探點(diǎn)電荷在各點(diǎn)的電勢(shì)能大小關(guān)系為EpA＜EpB＜EpC√√例3如果把電荷量為q＝1.0×10－8C的電荷從無限遠(yuǎn)處移到電場(chǎng)中的A點(diǎn)，需要克服靜電力做功W＝1.2×10－4J，那么：(1)q在A點(diǎn)的電勢(shì)能和A點(diǎn)的電勢(shì)各是多少？解析取無限遠(yuǎn)處的電勢(shì)為零，電荷在無限遠(yuǎn)處的電勢(shì)能也為零，即φ∞＝0，Ep∞＝0由W∞A＝Ep∞－EpA得EpA＝Ep∞－W∞A＝0－(－1.2×10－4J)＝1.2×10－4J例3如果把電荷量為q＝1.0×10－8C的電荷從無限遠(yuǎn)處移到電場(chǎng)中的A點(diǎn)，需要克服靜電力做功W＝1.2×10－4J，那么：(1)q在A點(diǎn)的電勢(shì)能和A點(diǎn)的電勢(shì)各是多少？(2)q未移入電場(chǎng)前，A點(diǎn)的電勢(shì)是多少？解析A點(diǎn)的電勢(shì)是由電場(chǎng)本身決定的，跟A點(diǎn)是否有電荷存在無關(guān)，所以q未移入電場(chǎng)前，A點(diǎn)的電勢(shì)仍為1.2×104V.例4如圖所示，勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線與AC平行，把帶電荷量為－1×10－8C的電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，靜電力做功6×10－8J.B處電勢(shì)為1V，求：(1)場(chǎng)強(qiáng)方向；解析將負(fù)電荷從A點(diǎn)移至B點(diǎn)，靜電力做正功，則負(fù)電荷所受靜電力方向由A點(diǎn)指向C點(diǎn).又因?yàn)槭秦?fù)電荷，場(chǎng)強(qiáng)方向與負(fù)電荷受力方向相反，所以場(chǎng)強(qiáng)方向由C點(diǎn)指向A點(diǎn).例4如圖所示，勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線與AC平行，把帶電荷量為－1×10－8C的電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，靜電力做功6×10－8J.B處電勢(shì)為1V，求：(1)場(chǎng)強(qiáng)方向；(2)A點(diǎn)電勢(shì)；解析由靜電力做功與電勢(shì)能的關(guān)系可知WAB＝EpA－EpB＝q(φA－φB)，例4如圖所示，勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線與AC平行，把帶電荷量為－1×10－8C的電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，靜電力做功6×10－8J.B處電勢(shì)為1V，求：(1)場(chǎng)強(qiáng)方向；(2)A點(diǎn)電勢(shì)；(3)電子在A點(diǎn)的電勢(shì)能.解析電子在A點(diǎn)的電勢(shì)能EpA′＝(－e)×(－5V)＝8×10－19J.例5如圖所示，實(shí)線表示一簇關(guān)于x軸對(duì)稱的等勢(shì)面，在x軸上有A、B兩點(diǎn)，則A.A點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)小于B點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)B.A點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向指向x軸負(fù)方向C.A點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大于B點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)D.A點(diǎn)電勢(shì)低于B點(diǎn)電勢(shì)√解析由電場(chǎng)線與等勢(shì)面的關(guān)系可知，電場(chǎng)線一定與等勢(shì)面垂直，且從電勢(shì)較高的等勢(shì)面指向電勢(shì)較低的等勢(shì)面，作出相對(duì)應(yīng)的電場(chǎng)線分布圖，如圖所示，可知A、B兩點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)方向應(yīng)與x軸同向，由等差等勢(shì)面的疏密可