电势能和电势-授课课件

4.电势能和电势4.电势能和电势1复习回顾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，重力势能增加复习回顾1、功的计算：2、重力做功的特点：(1)与路径无关,2力学中我们研究问题时，是分别从动力学和能量两个角度来进行的。现在电学中我们要深刻认识电场的性质，也要采用类似的方法。前面三节内容我们已经从电荷在电场中受力的作用，说明电场具有力的性质，建立了电场强度的概念，那么从能量的角度来看，电场又有什么性质呢？

力学中我们研究问题时，是分别从动力学和能量两3

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?我们首先来研究静电力做功的问题一个试探电荷在电场中某点由静止释放,将如何运动?E4M一、静电力在匀强电场中做功有什么特点EW=F·|AB|cosθ=qE·|AM|1.将电荷q从A沿直线移至B:ABө+q+qFM一、静电力在匀强电场中做功有什么特点EW=F·|AB|5MөEAB2.将电荷q从A沿折线移至B:对AM:W1=qE·|AM|对MB:W2=0对全程:W=W1+W2=qE·|AM|+qF+qFMөEAB2.将电荷q从A沿折线移至B:对AM:W1=q63.将电荷q从A沿曲线移至B:MөEAB+qFEAB+qF+qF+qF+qFW=W1+W2+W3+…

=qE·|AM|W1=qE·x1W2=qE·x2W3=qE·x3…………Mx1+x2+x3+…=?X1x2x33.将电荷q从A沿曲线移至B:MөEAB+qFEAB+qF+7MEW=F·|AB|cos（180-θ）=-qE·|AM|ABө-qF4.如果移动负电荷，结论又如何？MEW=F·|AB|cos（180-θ）=-qE8结论：静电力做功的特点

在匀强电场中移动电荷时,静电力做的功与电荷经过的路径无关,与电荷的起始位置和终止位置有关思考：这个结论适合于其它电场吗？结论：静电力做功的特点在匀强电场中移动电荷时,静电力做9由于移动电荷时静电力做的功与移动的路径无关，电荷在电场中具有跟位置相关的能，这种能叫做电势能，用EP表示。二、电势能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10电场力做正功，电势能减少；1、电场力做功与电势能变化的关系电场力做负功，电势能增加。与重力做功跟重力势能变化关系相类比电场力做正功，电势能减少；1、电场力做功与电势能变化的关系电11讨论:下列电荷在电场中移动时,静电力做什么功?电荷的电势能如何变化?EABAB+若在电场中移动的是负电荷呢?FF+E--FF讨论:下列电荷在电场中移动时,静电力做什么功?电荷的电势能如12重力做的功等于重力势能的减少量静电力做的功等于电势能的减少量ABE+重力势能的减少量电势能的减少量重力做的功等于重力势能的减少量静电力做的功等于电势能的减少量13ABE+设EPB=0

电荷在某点的电势能，等于把它从该点移到零势能位置时静电力所做的功。零势能参考点ABE+设EPB=0电荷在某点的电势能，等于把它从该点移14ABE+设EPB=0

电荷在某点的电势能，等于把它从该点移到零势能位置时静电力所做的功。ABE+设EPB=0电荷在某点的电势能，等于把15ABE-设EPB=0电荷在某点的电势能，等于把它从该点移到零势能位置时静电力所做的功。负号表示电势能的大小ABE-设EPB=0电荷在某点的电势能，等于把它从该点移到16

例1.如图,在场强E=103N/C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EqFAB设A点的电势能WAB=EPA－EPB=103J+如果零势能点不在A点，则B点的电势能还是这么大吗？例1.如图,在场强E=103N/C的匀强电场中,17

电势能为负表示电荷在该处的电势能比零还要小.3、电势能是电荷和电场所共有的，具有系统性2、电势能是相对的，与零势能面有关4、电势能是标量（正负表示大小，不表示方向）

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。电势能为负表示电荷在该处的电势能比零还要小.3、电势能18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EPEp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=EP初-EP末W电=EP初-EP末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19右图中MN为某电场中一条电场线，方向向右，在MN上取两点a、b，今将一正点电荷q从a移到b则（）A.电场力做正功，q的电势能增加；B.电场力做负功，q的电势能增加；C.电场力做正功，q的电势能减少；D.电场力做负功，q的电势能减少。

若q为负点电荷呢？例2+vFqF做正功C右图中MN为某电场中一条电场线，方向向右，在MN上取两点a、20尽管重力做功与电场力做功很相似，但还是存在很大差异—存在两种电荷正电荷顺电场线移动，电场力做正功，电势能减少负电荷顺电场线移动，电场力做负功，电势能增加正电荷逆电场线移动，电场力做负功，电势能增加负电荷逆电场线移动，电场力做正功，电势能减少尽管重力做功与电场力做功很相似，但还是存在很大差异—存在两种21下列说法中正确的是（）A.当两正点电荷相互靠近时，它们的电势能增大B.当两负点电荷相互靠近时，它们的电势能增大C.一个正电荷与另一个负电荷相互靠近时，它们的电势能减小D.一个正电荷与另一个负电荷相互靠近时，它们的电势能增大。电场力做正功，电势能减少；电场力做负功，电势能增加。。与重力做功类比ABC课堂练习一下列说法中正确的是（）电场力做正功，电势能减少；A22将带电量为6×10-6C的负电荷从电场中的A点移到B点，克服电场力做了3×10-5J的功，再从B移到C，电场力做了1.2×10-5J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1.8×10-5J.EPC=1.8×10-5J

EPC=-1.2×10-5JEPB=3×10-5J

EPA=-3×10-5J

课堂练习二将带电量为6×10-6C的负电荷从电场中的A点移到B点，克服231、一个电荷只在电场力作用下从电场中的A点移到B点时，电场力做了5×10－6J的功，那么()A．电荷在B处时将具有5×10－6J的电势能B．电荷在B处将具有5×10－6J的动能C．电荷的电势能减少了5×10－6JD．电荷的动能增加了5×10－6JCD课堂练习三1、一个电荷只在电场力作用下从电场中的A点移到B点时，电场力24思考与讨论：如果电荷沿不同路径移动时静电力做的功不一样，还能建立电势能的概念吗？思考与讨论：如果电荷沿不同路径移动时静电力做的功不一样，还能25EPA

=qELCOSθ讨论:1.若取B点的电势能为零,则正电荷q在A点的电势能为多少?MөEABL2.正点电荷的电量为2q、3q、3.分析EPA/q一定吗？EPA/q

=ELCOSθ4.点电荷的电量为-q、-2q、-3q、…则A点的电势能为多少?……则它们分别在A点的电势能为多少?电势能与电量的比值为多少？+qFEPA=qELCOSθ讨论:1.若取B点的电势能为26电荷在电场中某一点的电势能与1V=1J/C三、电势1.定义:它的电荷量的比值2.公式:3.单位:伏特(V)(计算时要代入正负号)电荷在电场中某一点的电势能与1V=1J/C三、电势127

例.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).若现在不取无限远处电势能为零,A点的电势还是吗?例.试探电荷q1放在电场中的A点,电势能为E(281.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.)电势中应注意的几点1.电势具有相对性,确定电势,应先规定电场中某处的电势为零29例.将一电量为的点电荷从电场外一点P移至电场中某点A,电场力做功为，求A点的电势(取P点电势为零）.解:

场外一点P的电势为从PA,电场力做的功PAEW-=点评:计算电势首先要规定零电势处,且电势可以为负.例.将一电量为302.电势是标量,但有正负。（负电势表示该处的电势比零电势处电势低.)电势中应注意的几点1.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.)2.电势是标量,但有正负。（负电势表示该处的电势比零电势处31沿着电场线方向,电势将怎样变化?

沿着电场线方向,电势将怎样变化?323.沿电场线方向电势降低电势中应注意的几点1.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.(通常取离场源电荷无限远处或大地的电势为零.)2.电势是标量,有正负,数值取决于零电势的选取.(负电势表示该处的电势比零电势处电势低.)3.沿电场线方向电势降低电势中应注意的几点1.电势具有相对性33

把的试探电荷放在电场中的A点,具有的电势能,求A点的电势.若把的试探电荷放在电场中的A点,电荷所具有的电势能是多少?

若把的试探电荷放在电场中的A点,电荷所具有的电势能又是多少?

15VEp2＝3×10－9JEp2＝－3×10－9J课堂训练1把34课堂训练2有关电场中某点的电势，下列说法中正确的是（）A、由放在该点的电荷所具有的电势能的多少决定B、由放在该点的电荷的电量多少来决定C、与放在该点的电荷的正负有关D、是电场本身的属性，与放入该点的电荷情况无关D课堂训练2有关电场中某点的电势，下列说法中正确的是（35四、等势面电势相等的点所构成的面。匀强电场的等势面四、等势面电势相等的点所构成的面。匀强电场的等势面361、等势面的特点（1）在同一等势面上的任意两点间移动电荷，电场力不做功（2）电场线跟等势面垂直，且由电势较高的等势面指向电势较低的等势面（4）等势面密处场强大、电场线密，等势面疏处场强小、电场线疏（3）不同等势面在空间不相交、不相切1、等势面的特点（1）在同一等势面上的任意两点间移动电荷，电37点电荷的电场的等势线2、典型电场的等势面点电荷的电场的等势线2、典型电场的等势面38等量异种电荷电场的等势面等量异种电荷电场的等势面39等量同种电荷电场的等势面等量同种电荷电场的等势面40带电导体周围电场的等势面带电导体周围电场的等势面411、关于等势面正确的说法是（

）

A．电荷在等势面上移动时不受电场力作用，所以不做功

B．等势面上各点的场强大小相等

C．等势面一定跟电场线垂直

D．两等势面不能相交CD1、关于等势面正确的说法是（

）CD422,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2,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434.电势能和电势4.电势能和电势44复习回顾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，重力势能增加复习回顾1、功的计算：2、重力做功的特点：(1)与路径无关,45力学中我们研究问题时，是分别从动力学和能量两个角度来进行的。现在电学中我们要深刻认识电场的性质，也要采用类似的方法。前面三节内容我们已经从电荷在电场中受力的作用，说明电场具有力的性质，建立了电场强度的概念，那么从能量的角度来看，电场又有什么性质呢？

力学中我们研究问题时，是分别从动力学和能量两46

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?我们首先来研究静电力做功的问题一个试探电荷在电场中某点由静止释放,将如何运动?E47M一、静电力在匀强电场中做功有什么特点EW=F·|AB|cosθ=qE·|AM|1.将电荷q从A沿直线移至B:ABө+q+qFM一、静电力在匀强电场中做功有什么特点EW=F·|AB|48MөEAB2.将电荷q从A沿折线移至B:对AM:W1=qE·|AM|对MB:W2=0对全程:W=W1+W2=qE·|AM|+qF+qFMөEAB2.将电荷q从A沿折线移至B:对AM:W1=q493.将电荷q从A沿曲线移至B:MөEAB+qFEAB+qF+qF+qF+qFW=W1+W2+W3+…

=qE·|AM|W1=qE·x1W2=qE·x2W3=qE·x3…………Mx1+x2+x3+…=?X1x2x33.将电荷q从A沿曲线移至B:MөEAB+qFEAB+qF+50MEW=F·|AB|cos（180-θ）=-qE·|AM|ABө-qF4.如果移动负电荷，结论又如何？MEW=F·|AB|cos（180-θ）=-qE51结论：静电力做功的特点

在匀强电场中移动电荷时,静电力做的功与电荷经过的路径无关,与电荷的起始位置和终止位置有关思考：这个结论适合于其它电场吗？结论：静电力做功的特点在匀强电场中移动电荷时,静电力做52由于移动电荷时静电力做的功与移动的路径无关，电荷在电场中具有跟位置相关的能，这种能叫做电势能，用EP表示。二、电势能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53电场力做正功，电势能减少；1、电场力做功与电势能变化的关系电场力做负功，电势能增加。与重力做功跟重力势能变化关系相类比电场力做正功，电势能减少；1、电场力做功与电势能变化的关系电54讨论:下列电荷在电场中移动时,静电力做什么功?电荷的电势能如何变化?EABAB+若在电场中移动的是负电荷呢?FF+E--FF讨论:下列电荷在电场中移动时,静电力做什么功?电荷的电势能如55重力做的功等于重力势能的减少量静电力做的功等于电势能的减少量ABE+重力势能的减少量电势能的减少量重力做的功等于重力势能的减少量静电力做的功等于电势能的减少量56ABE+设EPB=0

电荷在某点的电势能，等于把它从该点移到零势能位置时静电力所做的功。零势能参考点ABE+设EPB=0电荷在某点的电势能，等于把它从该点移57ABE+设EPB=0

电荷在某点的电势能，等于把它从该点移到零势能位置时静电力所做的功。ABE+设EPB=0电荷在某点的电势能，等于把58ABE-设EPB=0电荷在某点的电势能，等于把它从该点移到零势能位置时静电力所做的功。负号表示电势能的大小ABE-设EPB=0电荷在某点的电势能，等于把它从该点移到59

例1.如图,在场强E=103N/C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EqFAB设A点的电势能WAB=EPA－EPB=103J+如果零势能点不在A点，则B点的电势能还是这么大吗？例1.如图,在场强E=103N/C的匀强电场中,60

电势能为负表示电荷在该处的电势能比零还要小.3、电势能是电荷和电场所共有的，具有系统性2、电势能是相对的，与零势能面有关4、电势能是标量（正负表示大小，不表示方向）

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。电势能为负表示电荷在该处的电势能比零还要小.3、电势能61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EPEp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=EP初-EP末W电=EP初-EP末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62右图中MN为某电场中一条电场线，方向向右，在MN上取两点a、b，今将一正点电荷q从a移到b则（）A.电场力做正功，q的电势能增加；B.电场力做负功，q的电势能增加；C.电场力做正功，q的电势能减少；D.电场力做负功，q的电势能减少。

若q为负点电荷呢？例2+vFqF做正功C右图中MN为某电场中一条电场线，方向向右，在MN上取两点a、63尽管重力做功与电场力做功很相似，但还是存在很大差异—存在两种电荷正电荷顺电场线移动，电场力做正功，电势能减少负电荷顺电场线移动，电场力做负功，电势能增加正电荷逆电场线移动，电场力做负功，电势能增加负电荷逆电场线移动，电场力做正功，电势能减少尽管重力做功与电场力做功很相似，但还是存在很大差异—存在两种64下列说法中正确的是（）A.当两正点电荷相互靠近时，它们的电势能增大B.当两负点电荷相互靠近时，它们的电势能增大C.一个正电荷与另一个负电荷相互靠近时，它们的电势能减小D.一个正电荷与另一个负电荷相互靠近时，它们的电势能增大。电场力做正功，电势能减少；电场力做负功，电势能增加。。与重力做功类比ABC课堂练习一下列说法中正确的是（）电场力做正功，电势能减少；A65将带电量为6×10-6C的负电荷从电场中的A点移到B点，克服电场力做了3×10-5J的功，再从B移到C，电场力做了1.2×10-5J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1.8×10-5J.EPC=1.8×10-5J

EPC=-1.2×10-5JEPB=3×10-5J

EPA=-3×10-5J

课堂练习二将带电量为6×10-6C的负电荷从电场中的A点移到B点，克服661、一个电荷只在电场力作用下从电场中的A点移到B点时，电场力做了5×10－6J的功，那么()A．电荷在B处时将具有5×10－6J的电势能B．电荷在B处将具有5×10－6J的动能C．电荷的电势能减少了5×10－6JD．电荷的动能增加了5×10－6JCD课堂练习三1、一个电荷只在电场力作用下从电场中的A点移到B点时，电场力67思考与讨论：如果电荷沿不同路径移动时静电力做的功不一样，还能建立电势能的概念吗？思考与讨论：如果电荷沿不同路径移动时静电力做的功不一样，还能68EPA

=qELCOSθ讨论:1.若取B点的电势能为零,则正电荷q在A点的电势能为多少?MөEABL2.正点电荷的电量为2q、3q、3.分析EPA/q一定吗？EPA/q

=ELCOSθ4.点电荷的电量为-q、-2q、-3q、…则A点的电势能为多少?……则它们分别在A点的电势能为多少?电势能与电量的比值为多少？+qFEPA=qELCOSθ讨论:1.若取B点的电势能为69电荷在电场中某一点的电势能与1V=1J/C三、电势1.定义:它的电荷量的比值2.公式:3.单位:伏特(V)(计算时要代入正负号)电荷在电场中某一点的电势能与1V=1J/C三、电势170

例.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).若现在不取无限远处电势能为零,A点的电势还是吗?例.试探电荷q1放在电场中的A点,电势能为E(711.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.)电势中应注意的几点1.电势具有相对性,确定电势,应先规定电场中某处的电势为零72例.将一电量为的点电荷从电场外一点P移至电场中某点A,电场力做功为，求A点的电势(取P点电势为零）.解:

场外一点P的电势为从PA,电场力做的功PAEW-=点评:计算电势首先要规定零电势处,且电势可以为负.例.将一电量为732.电势是标量,但有正负。（负电势表示该处的电势比零电势处电势低.)电势中应注意的几点1.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.)2.电势是标量,但有正负。（负电势表示该处的电势比零电势处74沿着电场线方向,电势将怎样变化?

沿着电场线方向,电势将怎样变化?753.沿电场线方向电势降低电势中应注意的几点1.电势具有相对性,确定电势,应先规定电场中某处的电势为