物理选修3-1电势能和电势完整版

1、 思考：试探电荷静止的放入电场中思考：试探电荷静止的放入电场中,将如何运动将如何运动? E 电荷做加速运动电荷做加速运动,一段时间后获一段时间后获 得一定的速度得一定的速度,试探电荷的动能增加试探电荷的动能增加. +F 试探正电荷试探正电荷q在电场强度在电场强度 为为E的匀强电场中沿几条不同的匀强电场中沿几条不同 路径从路径从A点移动到点移动到B点点,静电力静电力 对电荷做功分别为多少对电荷做功分别为多少? 甲甲 E M W=F cos|AB|=q E |AM|AB|=q E |AM| A AB B 沿沿 直直 线线 A B q F 甲甲 E A AB B 沿沿 折折 线线AMB M A B

2、A MW1=qE |AM| W2=0 M B 所以：全过程做功所以：全过程做功 W=W1+W2=q E|AM| q F q F E N A B 乙乙 沿曲线沿曲线ANB呢呢? F 用无数组跟静电力垂直和平行的折线来逼近用无数组跟静电力垂直和平行的折线来逼近ANBANB M W = q E|AM| 由以上的推导我们发现了什么由以上的推导我们发现了什么? E 乙乙 在匀强电场中移动电荷时在匀强电场中移动电荷时,静电力做静电力做 的功与电荷的起始位置和终止位置有关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但与电荷经过的路径无关. 推广推广:非匀强电场也适用非匀强电场也适用. 一一.

3、 .静电力做功的特点静电力做功的特点 W=Eqd (适合匀强电场，适合匀强电场，d为沿电为沿电 场线方向距离场线方向距离) 二二.电势能电势能 电场中的电荷由于受到电场力电场中的电荷由于受到电场力 作用而具有的势能。作用而具有的势能。 重力做功与重力势能的关系重力做功与重力势能的关系? 1. 定义定义: 思考思考 重力做功与重力势能的关系重力做功与重力势能的关系 WG = EP1 - EP2 = -EP 1. 重力做正功重力做正功,重力势能减少重力势能减少. 重力做负功重力做负功,即物体克服重力做功即物体克服重力做功, 重力势能增加重力势能增加. 重力做的功等于重力势能的减少量重力做的功等于重

4、力势能的减少量. 正电荷从正电荷从A点移到点移到B 点时点时,静电力做正功静电力做正功,电荷电荷 的电势能减少的电势能减少. 正电荷从正电荷从B点移到点移到A 点时点时,静电力做负功静电力做负功,即电即电 荷克服静电力做功荷克服静电力做功,电荷电荷 的电势能增加的电势能增加. AB E + v A B E + v 电场力做功与电势能的关系电场力做功与电势能的关系 如果放在电场中的不是正如果放在电场中的不是正 电荷而是负电荷电荷而是负电荷,情况又是怎么情况又是怎么 样样? 二二.电势能电势能 电荷在电场中由相对位置决定的电荷在电场中由相对位置决定的 能量叫电势能。能量叫电势能。 1. 定义定义:

5、 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 WAB = EPA - EPB 电荷在某点的电势能电荷在某点的电势能,在数值上等于把它在数值上等于把它 从该点移动到零势能位置时电场力所做的功从该点移动到零势能位置时电场力所做的功. (通常把离场源通常把离场源无限远处无限远处或或大地表面大地表面的的 电势能规定为零电势能规定为零) 4.理解：理解： （1）电荷在电场中每一个位置都有一定的电势能）电荷在电场中每一个位置都有一定的电势能 （2）电势能大小具有相对性，与参考平面有关；电）电势能大小具有相对性，与参考平面有关；电 势能的变化是绝对的与零电势能位置的选择无关。势能的变

6、化是绝对的与零电势能位置的选择无关。 （3）电势能是标量，但有正负。）电势能是标量，但有正负。 （4）电势能是属于电荷和电场所共有。）电势能是属于电荷和电场所共有。 （5）电势能的变化仅由电场力做功引起，与其他力）电势能的变化仅由电场力做功引起，与其他力 做功无关。做功无关。 例例1. 如图如图,在场强在场强 的匀强电场的匀强电场 中中,点电荷点电荷q=+1c从从A移动到移动到B,AB相距相距L=1m, 电场力做功为多少电场力做功为多少?电势能如何变化电势能如何变化? C N E 3 10 E 即电势能减少即电势能减少 J 3 10 q q F AB 沿电场线方向电势逐点降低。沿电场线方向电势

7、逐点降低。 取取O点的电势能为零点的电势能为零, 则则: EPA = q E L COSELCOS q EPA 讨论电势能与电荷的比值讨论电势能与电荷的比值? A L O E + 比值与试探电荷无关，反应电场本身的性质。比值与试探电荷无关，反应电场本身的性质。 电荷在电场中某一点的电势能与电荷在电场中某一点的电势能与 它的电荷量的比值（它的电荷量的比值（标量标量） 2. 公式公式: q EP 3. 单位单位: 伏特伏特 符号为符号为V 1 V = 1 J/C 三三. 电势电势 1. 定义定义: 带符号运算带符号运算 不能说不能说与与q q成反比，与成反比，与E EP P成正比成正比 4、理解：

8、、理解： （1）电势是标量，但有正负。）电势是标量，但有正负。 （2）电势具有相对性，电势的值与零电势的选取）电势具有相对性，电势的值与零电势的选取 有关。有关。 （3）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。 （4）电势由电场本身决定，与试探电荷无关。）电势由电场本身决定，与试探电荷无关。 2、关于公式、关于公式 可知：（可知：（ ） A、电场中某点的电势，与放在该点电荷具、电场中某点的电势，与放在该点电荷具 有的电势能成正比有的电势能成正比 B、电场中某点的电势，与放在该点电荷的、电场中某点的电势，与放在该点电荷的 电荷量成反比电荷量成反比 C、电场中某点的电势，

9、与该点是否有电荷、电场中某点的电势，与该点是否有电荷 ，电荷的正负及电荷量的大小无关，电荷的正负及电荷量的大小无关 D、放入电场中某点的点电荷不同，电势能、放入电场中某点的点电荷不同，电势能 也不同，但电势能与电荷量的比值保持不也不同，但电势能与电荷量的比值保持不 变变 q EP CD 1.沿着电场线方向沿着电场线方向,电势将怎样变化电势将怎样变化? 2.如何确定电场中某点的电势如何确定电场中某点的电势? 3.电势为负数时电势为负数时,负号表示方向吗负号表示方向吗? cq 6 102 例例3. 将一电量为将一电量为 的点电的点电 荷从电场外一点荷从电场外一点P移至电场中某点移至电场中某点A,

10、电电 场力做场力做 功功 ,求求A点的电势点的电势.J 5 104 解解:设场外一点设场外一点P的电势为的电势为0 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: :电势的确定首先要确定零电势处电势的确定首先要确定零电势处, 且电势可以为负且电势可以为负. 思考电势高低判断方法？思考电势高低判断方法？ 1.电场线法电场线法 2.计算法计算法 练习练习. 如图所示如图所示,在同一条电场线上有在同一条电场线上有A . B .C 三点三点,将将 的点电荷由的点电荷由A点移点移 动到动到B点点,电场力做什么功

11、电场力做什么功?做多少功做多少功?电势能电势能 变化了多少变化了多少?在将该电荷由在将该电荷由B点移到点移到C点点,电场电场 力做什么功力做什么功?做多少功做多少功?电势能变化了多少电势能变化了多少? cq 6 106 V A 5V C 2 0 B A B C 四四.等势面等势面 1.定义：电场中电势相同的个点构成的面定义：电场中电势相同的个点构成的面 认识几种等势面认识几种等势面 2.特点特点 （1）等势面与电场线处处垂直）等势面与电场线处处垂直 （2）电场线由电势高的等势面指向电势）电场线由电势高的等势面指向电势 低的等势面低的等势面 （3）匀强电场中等差等势面间距相等）匀强电场中等差等势

12、面间距相等 小结小结 1.电场力做功特点，匀强电场电场力做功计算电场力做功特点，匀强电场电场力做功计算 3.电势的计算（电势的计算（相对性相对性） 2.电势能和电场力做功与电势能变化关系。电势能和电场力做功与电势能变化关系。 达标训练达标训练 1.一个点电荷，从静电场的一个点电荷，从静电场的a点移到点移到b点，其电点，其电 势变化为零，则（势变化为零，则（ ） A.a、b两点场强一定相等两点场强一定相等 B. 该点电荷一定沿等势面移动该点电荷一定沿等势面移动 C.作用于该点电荷的电场力与其移动方向总是作用于该点电荷的电场力与其移动方向总是 垂直的垂直的 D.a、b两点的电势一定相等两点的电势一

13、定相等 D 2.如图四所示，为电场中心一条电场线，一个如图四所示，为电场中心一条电场线，一个 点电荷由静止开始，只在电场力作用下，从点电荷由静止开始，只在电场力作用下，从A 点移到点移到B点，下面论述正确的是（点，下面论述正确的是（ ） A.A处场强大于处场强大于B处场强；处场强； B. 点电荷在点电荷在A处电势能大于在处电势能大于在B处电势能；处电势能； C.点电荷带负电；点电荷带负电； D.由由A到到B点电荷受到电场力越来越小。点电荷受到电场力越来越小。 B 3、下列说法中正确的是：（、下列说法中正确的是：（ ） A、沿着电场线的方向场强一定越来越弱、沿着电场线的方向场强一定越来越弱 B、沿着电场线的方向电势一定越来越低、沿着电场线的方向电势一定越来越低 C、匀强电场中，各点的场强一定大小相等、匀强电场中，各点的场强一定大小相等 ，方向相同，方向相同 D、匀强电场中，各点的电势一定相等、匀强电场中