高二物理电势能和电势课件_人教版_选修3-1

1、第一章第一章 静电场静电场 物理物理 选修选修3-13-1 静电力做功的特点静电力做功的特点 在电场强度为在电场强度为E的匀强电场中，试探电荷的匀强电场中，试探电荷q沿几条不同路径从沿几条不同路径从A 点移动到点移动到B点，这几种情况下静电力对电荷所做的功分别是多点，这几种情况下静电力对电荷所做的功分别是多 少？少？ MA B E q F q所受的静电力：所受的静电力： qEF = 静电力对静电力对q所做的功：所做的功： ABFWcos= AMqE= 静电力做功的特点静电力做功的特点 MA B E q F 电荷电荷q沿折线沿折线AMB从从A点移往点移往B点：点： 在线段在线段AM上静电力对上静

2、电力对q所所 做的功：做的功： AMqEW 1 = 在线段在线段MB上静电力对上静电力对q所所 做的功：做的功： 0 2 =W AMqEWWW 21 =+= 静电力做功的特点静电力做功的特点 电荷电荷q沿任意曲线沿任意曲线ANB从从A点移动到点移动到B点：点： A B E N q F 可以用无数组跟静电力垂直可以用无数组跟静电力垂直 和平行的折线来逼近曲线和平行的折线来逼近曲线 ANB 只要只要q移动方向与静电力平移动方向与静电力平 行，静电力都做功行，静电力都做功 与静电力平行的短折线的长与静电力平行的短折线的长 度之和等于度之和等于 AM AMqEW = 静电力做功的特点静电力做功的特点

3、不论不论q经由什么路径从经由什么路径从A点移动到点移动到B点，静电力做的功点，静电力做的功 都是一样的都是一样的 在匀强电场中移动电荷时，静电力做的功与电荷的起在匀强电场中移动电荷时，静电力做的功与电荷的起 始位置和终止位置有关，但与电荷经过的路径无关始位置和终止位置有关，但与电荷经过的路径无关 这个结论对非匀强电场适用吗？这个结论对非匀强电场适用吗？ 这个结论虽然是从匀强电场中推导出来的，但是可以这个结论虽然是从匀强电场中推导出来的，但是可以 证明对于非匀强电场也是适用的证明对于非匀强电场也是适用的 重力势能重力势能 h A B C mg mg mg 1、物体沿着这三种路径、物体沿着这三种路

4、径 移动的过程中，重力做功移动的过程中，重力做功 一样吗？一样吗？ 重力做的功与路径无关重力做的功与路径无关 2、WG=mgh1-mgh2 Ep=mgh 物体的重力势能等于它所物体的重力势能等于它所 受重力与所处高度的乘积受重力与所处高度的乘积 电势能电势能 1、由于移动电荷时静电力做的功与移动的路径无关，、由于移动电荷时静电力做的功与移动的路径无关， 电荷在电场中也具有势能，这种势能叫做电荷在电场中也具有势能，这种势能叫做电势能电势能，用，用 Ep表示。表示。 21PpG EEW 物体下降时，重力做正功，重力势物体下降时，重力做正功，重力势 能减少能减少 物体上升时，重力做负功，重力势物体上

5、升时，重力做负功，重力势 能增加能增加 类比于重力做功与重力势能的关系，静电力做功与电势能有什类比于重力做功与重力势能的关系，静电力做功与电势能有什 么关系呢？么关系呢？ 电势能电势能 E A B E A B 正电荷在电场中从正电荷在电场中从A点移动到点移动到B 点时，静电力做正功，电荷的点时，静电力做正功，电荷的 电势能减少电势能减少 正电荷在电场中从正电荷在电场中从B点移动到点移动到A 点时，静电力做负功，电荷的点时，静电力做负功，电荷的 电势能增加电势能增加 电势能电势能 功是能量转化的量度功是能量转化的量度 2、静电力做的功等于电势能的减少量、静电力做的功等于电势能的减少量 ppBpA

6、AB EEEWT= WAB表示电荷从表示电荷从A点移动到点移动到B点的过程中静电力做的功点的过程中静电力做的功 EpA和和EpB分别表示电荷在分别表示电荷在A点和点和B点的电势能点的电势能 如果知道了在两点间移动电荷时，静电力做的功，那么这两个如果知道了在两点间移动电荷时，静电力做的功，那么这两个 位置的电势能知道吗？位置的电势能知道吗？ 电势能电势能 pBpAAB EEW 静电力做的功只能决定电势能的变化量，而不能决定电荷在电静电力做的功只能决定电势能的变化量，而不能决定电荷在电 场中某点的电势能的数值。场中某点的电势能的数值。 0 pB E pAAB EW 如果规定电荷在如果规定电荷在B点

7、的电势能为零，则电荷在点的电势能为零，则电荷在A点的电势能等于点的电势能等于 WAB 3、电势能具有相对性：要确定电荷在电场中某点的电势能的数、电势能具有相对性：要确定电荷在电场中某点的电势能的数 值，必须先确定零电势能参考位置。值，必须先确定零电势能参考位置。 电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该点移动到零势能位电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该点移动到零势能位 置时所做的功。置时所做的功。 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 荷在大地表面上的电势能规定为零。荷在大地表面上的电势能规定为零。 电势能电势能 4、电

8、势能是电荷和电场所共有的，具有系统性、电势能是电荷和电场所共有的，具有系统性 5、电势能是标量、电势能是标量 由此可见，电场力做功与重力做功，电势能与重力势由此可见，电场力做功与重力做功，电势能与重力势 能都很相似，所以大家在学习电势能过程中应该多联能都很相似，所以大家在学习电势能过程中应该多联 系重力做功与重力势能的关系帮助理解电势能。系重力做功与重力势能的关系帮助理解电势能。 电势能电势能 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：地球和重力场中，重力：地球和 物体之间存在的吸引力物体之间存在的吸引力 电场中，电场力：电荷之电场中，电场力：电荷之 间的作用力间的作用力 有重

9、力就有重力势能有重力就有重力势能Ep= mghEp= mgh 有电场力就有相应的能，有电场力就有相应的能， 叫电势能叫电势能EP 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 W W重 重 = E = EP1 P1-E -

10、EP2 P2 W W电 电 = E = EPA PA-E -EPB PB 电势能电势能 尽管重力做功与电场力做功很相似，但还是存在很大尽管重力做功与电场力做功很相似，但还是存在很大 差异差异存在两种电荷存在两种电荷 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 电势能电势能 1

11、、下列说法中，正确的是：、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、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、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、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、把两个异种点电荷间的距离减小一些，电荷的电 势能一定增加势能一定增加 BC 电势电势 A O 场 E l 规定规定O点的电势能为零点的电势能为零 电

12、荷电荷q在在A点的电势能点的电势能EpA： coslqEE pA场 如果在如果在A点放的是点放的是2q的电荷呢？的电荷呢？ EpA/q是相同的是相同的 对电场中的不同位置，这个比对电场中的不同位置，这个比 值一般是不同的值一般是不同的 电势电势 1、电势：、电势：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量 的比值的比值 2、公式：、公式： q E p 3、单位：、单位：在国际单位制中，电势的单位是伏特，符号在国际单位制中，电势的单位是伏特，符号 是是V 1V=1J/C 电势电势 沿着电场线方向，电势如何变化呢？沿着电场线方向，电势如何变化呢？ 4、沿着电场线的

13、方向，电势越来越低沿着电场线的方向，电势越来越低 如何确定电场中某点的电势呢？如何确定电场中某点的电势呢？ 5、电势具有相对性，、电势具有相对性，先规定电场中某处的电势为零，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然后才能确定电场中其他各点的电势。（通常取离场（通常取离场 源电荷无限远处或大地的电势为零）源电荷无限远处或大地的电势为零） 电势电势 3、将一电量为、将一电量为q=210-6C的点电荷从电场外一点的点电荷从电场外一点P移移 至电场中某点至电场中某点A，电场力做功，电场力做功410-5J，求，求A点的电势。点的电势。 解解: 场外一点场外一点P的电势为的电势为0

14、= p JWEPA 5 104= VV q EPA A 20 102 104 6 5 = = 从从P A,电场力做的功电场力做的功 PA EW 点评点评: :计算计算电势首先要规定电势首先要规定零电势处零电势处,且电势且电势 可以为负可以为负. 使用公式求某点的使用公式求某点的 电势时，必须注意电势时，必须注意 电势能与电荷量的电势能与电荷量的 正、负号正、负号 电势电势 沿着电场线方向，电势如何变化呢？沿着电场线方向，电势如何变化呢？ 4、沿着电场线的方向，电势越来越低沿着电场线的方向，电势越来越低 如何确定电场中某点的电势呢？如何确定电场中某点的电势呢？ 5、电势具有相对性，、电势具有相对

15、性，先规定电场中某处的电势为零，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然后才能确定电场中其他各点的电势。（通常取离场（通常取离场 源电荷无限远处或大地的电势为零）源电荷无限远处或大地的电势为零） 6、电势是标量，只有大小，没有方向。、电势是标量，只有大小，没有方向。(负电势表示负电势表示 该处的电势比零电势处电势低。该处的电势比零电势处电势低。) 等势面等势面 地理上，等高线表示地势的高低。地理上，等高线表示地势的高低。 在电场中常用等势面来表示电势的高低。在电场中常用等势面来表示电势的高低。 电场中电势相同的各点构成的面叫做电场中电势相同的各点构成的面叫做等势面等势面

16、 等势面等势面 等势面的特点：等势面的特点： 1、等势面一定跟电场线垂直，在同一等势面上的任意等势面一定跟电场线垂直，在同一等势面上的任意 两点间移动电荷，电场力不做功两点间移动电荷，电场力不做功； 2、电场线总是从电势高的等势面指向电势低的等势面，电场线总是从电势高的等势面指向电势低的等势面， 任意两个等势面都不会相交任意两个等势面都不会相交； 3、等差等势面越密的地方电场强度越大等差等势面越密的地方电场强度越大 等势面等势面 几种典型电场的等势面：几种典型电场的等势面： 1、点电荷电场中的等势面：、点电荷电场中的等势面： 以点电荷为球心的一簇球以点电荷为球心的一簇球 面面 等势面等势面 2

17、、等量异种点电荷电场中、等量异种点电荷电场中 的等势面：的等势面： 两簇对称曲面两簇对称曲面 等势面等势面 3、等量同种点电荷电场中、等量同种点电荷电场中 的等势面：的等势面： 两簇对称曲面两簇对称曲面 等势面等势面 5、匀强电场中的等势面：、匀强电场中的等势面： 垂直于电场线的一簇平面垂直于电场线的一簇平面 4、形状不规则的带电导、形状不规则的带电导 体附近的电场线及等势体附近的电场线及等势 面面 等势面等势面 如图所示，虚线如图所示，虚线a、b和和c是某静电场中的三个等势面，它们的电是某静电场中的三个等势面，它们的电 势分别为势分别为 、 和和 ，一带正电粒子射入电场中，其运动轨迹，一带正

18、电粒子射入电场中，其运动轨迹 如实线如实线KLMN所示。由图可知：所示。由图可知： A、粒子从、粒子从K到到L的过程中，电场力做负功的过程中，电场力做负功 B、粒子从、粒子从L到到M的过程中，电场力做负功的过程中，电场力做负功 C、粒子从、粒子从K到到L的过程中，电势能增加的过程中，电势能增加 D、粒子从、粒子从L到到M的过程中，动能减少的过程中，动能减少 a b c AC a b c K L M N 等势面等势面 如图所示，三个等差等势面上有如图所示，三个等差等势面上有a、b、c、d四点，若四点，若 将一个正电荷由将一个正电荷由c经经a移动到移动到d电场力做正功电场力做正功W1，若由，若由c 经经b移动到移动到d电场力做正功电场力做正功W2，则：，则： 2121 2121 2121 2121 . . . . ， ， ， ， WWD WWC WWB WWA 1 2 3 c a b d D 课后作业课后作业 两块带电的平行金属板相距两块带电的平行金属板相距2cm，板间有一与板面垂直，板间有一与板面垂直 的匀强电场，一电子从负极板自由释放，经的匀强电场，一电子从负极板自由释放，经1.510-8s打打 到对面极板上，求该