电势能和电势（高中物理教学课件）完整版5

第10章静电场中的能量01.电势能和电势图片区知识回顾：问题：重力做功有什么特点？答：与路径无关，只与初末状态的高度差有关。问题：重力做功与重力势能的关系是什么？答重力做正功，重力势能减少，重力做负功，重力势能增加，表达式为：求以下几种情况静电力做的功1.把q沿AB直线从A移动到B2.把q沿AMB折线从A移动到B3.把q沿ANB曲线从A移动到B一.静电力做功的特点结论：静电力（电场力）做功的多少与路径无关，只与电荷在电场中的始、末位置有关。注意：这个结论适用于一切电场（匀强非匀强电场）。功是能转化的量度，电荷在电场中具有由位置决定的能量，这个能量与电场力做功有关，叫电势能，用EP表示。这个过程电场力做了正功，动能增加，电势能必然减少，那静电力做功与电势能存在什么关系？一.静电力做功的特点1.电势能：电荷在电场中具有由位置决定的能量。用EP表示问题：电场力做正功，电势能怎么变？负功呢？答：能量是守恒的，电场力做正功，动能增加，电势能减少，即电场力做的功等于电势能的减少量。电场力做负功电势能增加。2.静电力做功与电势能的关系静电力做正功，电势能减少，静电力做负功，电势能增加。与重力做功与重力势能变化类似。注意：电势能是电荷与对它作用的电场共有的，说某个电荷的电势能是简略的说法。二.电势能3.零电势能的规定：电势能是相对的，要确定电场中某点的电势能还需要规定零电势能点（面）。注意：零电势能点的位置选取是任意的，通常把无限远处或大地表面的电势能规定为零。思考：若规定B点电势能为零，A点的电势能是多少？4.电势能大小：电荷在某点的电势能数值上等于把它从该点移动到零势能位置时静电力所做的功。二.电势能问题：正（负）电荷顺（逆）着电场线运动，电场力做什么功，电势能如何变？正电荷顺着电场线运动，电场力做正功，电势能减少。正电荷逆着电场线运动，电场力做负功，电势能增加。负电荷顺着电场线运动，电场力做负功，电势能增加。负电荷逆着电场线运动，电场力做正功，电势能减少。注意：电势能的变化只与静电力做功有关，与电荷正负无关。但是正负电荷受力情况不同须注意。AB问题：若规定B为零电势能面，不同性质的电荷在A点的电势能一样吗？注意：某点的电势能与电荷正负有关。数值上等于把它从这点移动到零势能位置时静电力所做的功。ABdABAB如图：正电荷从A移动到B，电势能如何变化？若负电荷呢？左图：正电荷电势能减小，负电荷电势能增加右图：正电荷电势能增加，负电荷电势能减小例1.下列说法中错误的是（）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。例2.(多选)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5×10-6JDCD例3.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有一个电场强度为E的匀强电场规定电荷在O点的电势能为0。A为电场中的任意一点，求下列情况电荷在A点的电势能。（1）A点电荷电量为q（2）

A点电荷电量为2q（2）

A点电荷电量为-3q问题：不同电荷在电场中同一处受力不一样，我们用什么物理量来描述电场力的性质？是直接用“电场力F”来表示的吗？如何定义的？答：定义电场强度E=F/q来描述电场。注意：场强与试探电荷无关由电场本身性质决定问题：不同电荷在电场中同一处电势能也不一样，我们用什么物理量来描述电场能的性质？能否直接用“电势能EP”来表示呢？如何定义？答：反映电场能的性质的物理量也应该与试探电荷无关由电场本身性质决定。我们发现EP/q为定值，用它来定义反映电场能的性质的物理量。1.电势：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量之比，叫作电场在这一点的电势。用φ表示。2.表达式：3.单位：伏特，符号：V。1V＝1J/C4.标量：只有大小，没有方向，有正负。5.相对性：电势是相对的，与参考点选取有关，通常选大地或无穷远处电势为零。6.物理意义：反映电场能的性质的物理量。由电场本身性质决定，与试探电荷无关。注意：①比值法定义②该表达式里q需代入正负号三.电势例4.有一电荷量q=-3×10-6C的点电荷，从电场中的A点移到B点时，克服静电力做功6×10-4J.问：以B为零电势能点，电荷在A点时的电势能是多少？A点电势多高？问题：正（负）电荷顺（逆）着电场线运动，电场力做什么功，电势能如何变？电势如何变？正.顺

电场力做正功，电势能减少，电势降低。正.逆

电场力做负功，电势能增加，电势升高。负.顺

电场力做负功，电势能增加，电势降低。负.逆

电场力做正功，电势能减少，电势升高。结论：顺着电场线电势逐渐降低即：电场线指向电势降低的方向三.电势问题：把初速度为零的正（负）电荷放入电场中，向电势高的地方跑还是电势低的地方跑？向电势能高的地方跑还是电势能低的地方跑？答：初速度为零的电荷放入电场中：正电荷向电势低处跑，负电荷向电势高处跑。不管是正电荷还是负电荷，跑动过程中电场力都做正功，电势能都减少，故都向电势能低处跑。注意：若有初速度以上结论不适用，可以向任何地方跑。三.电势7.几种典型电场中电势分布：正电荷周围电势大于零负电荷周围电势小于零等量同种正电荷周围电势大于零等量异种电荷中垂线右边电势大于零左边电势小于零三.电势例5.如图所示，A、B是点电荷电场中同一条电场线上的两点，把电荷量q1为10-9C的试探电荷从无穷远移到A点，静电力做的功为4×10-8J；把q2为-2×10-9C的试探电荷从无穷远移到B点，静电力做的功为-6×10-8J。判断：场源电荷是正电荷还是负电荷？场源电荷的位置是在A、B的左边还是右边？8.等量电荷电势分布特点：等量同种正电荷中垂线上中点电势最高，往两侧电势逐渐降低等量同种负电荷中垂线上中点电势最低，往两侧电势逐渐升高等量异种电荷中垂线上电势处处为零注意：①顺着电场线电势逐渐降低（本质看电场线方向）②对称点的电势具有对称性（具体情况具体分析）三.电势思考：电场强度大的地方电势一定高吗？电场强度小的地方电势一定低吗？电场强度为零的地方电势一定为零吗？他们有什么关系吗？电场强度与电势没必然联系，以上说法都不成立。例6.如图，A、B为一对等量同种电荷连线上的两点（其中B为中点），C为连线中垂线上的一点。今将一个电荷量为q的负点电荷自A沿直线移到B再沿直线移到C，请分析在此过程中该电荷的电势能的变化情况。答：AB电场力做负功，电势能增加，BC电场力做负功，电势能增加。例7.如图所示，为电场某区域的电场线分布情况，由图可知（）A.A点电势低于B点电势B.A点场强大于B点场强C.若正电荷由A点移动到B点，则电场力做负功D.负电荷在A点电势能大于B点的电势能B例8.(多选)如图甲，直线MN表示某电场中一条电场线，a、b是线上的两点，将一带负电荷的粒子从a点处由静止释放，粒子从a运动到b过程中的v-t图象如图乙所示，设a、b两点的电势分别为φa、φb，场强大小分别为Ea、Eb，粒子在a、b两点的电势能分别为EPa、EPb，不计重力，则有(

)A.φa>φbB.Ea

>EbC.Ea<EbD.EPa>EPbBD例9.如图所示，A、B、C三点为等边三角形的三个顶点，把电荷量为+Q的正点电荷固定在A点。下列说法正确的是（）A．B、C两点的电势相等B．B、C两点的电场强度相同C．把电荷量为+q的正点电荷从B点移动到C点，电场力对+q做正功D．把电荷量为-q的负点电荷从B点移动到C点，点电荷-q的电势能增加A例10.如图所示，两等量同种正点电荷固定在真空中。在它们连线的中垂线上有A、B两点，O为连线中点，C为连线上一点，下列结论正确的是（）A．B点场强一定大于A点场强B．B点电势一定高于A点电势C．若电荷仅受电场力从O点运动到C点，电势能一定减小D．若电荷仅受电场力从O点运动到C点，加速度不一定增大B例11.一球面均匀带有正电荷,球内的电场强度处处为零.如图所示，O为球心，A、B为直径上的两点,OA=OB.现垂直于AB将球面均分为左右两部分,C为截面上的一点，移去左半球面，右半球面所带电荷仍均匀分布则（

）A.O、C两点电势相等B.A点的电场强度大于B点C.沿直线从A到B电势先升高后降低D.沿直线从A到B电场强度逐渐增大A提示：补偿法Αα：阿尔法Alpha

Ββ：贝塔Beta

Γγ：伽玛Gamma

Δδ：德尔塔Delte

Εε：艾普西龙Epsilon

ζ：捷塔Zeta

Ζη：依塔Eta

Θθ：西塔Theta

Ιι：艾欧塔Iota

Κκ：喀帕Kappa

∧

λ：拉姆达Lambda

Μμ：缪MuΝν：拗NuΞξ：克西Xi

Οο：欧麦克轮Omicron

∏π：派Pi

Ρρ：柔Rho

∑σ：西格玛Sigma

Ττ：套Tau

Υυ：宇普西龙Upsilon

Φφ：faiPhi

Χχ：器Chi

Ψψ：普赛Psi

Ωω：欧米伽Omega1、Α

α

阿尔法2、Β

β

贝塔3、Γ

γ

伽马4、Δ

δ

德尔塔5、Ε

ε

伊普西龙6、Ζ

ζ

截塔7、Η

η

艾塔8、Θ

θ

西