第4节电势能电势课件

复习回顾复习回顾做功的过程伴随着能量的转化做功的过程伴随着能量的转化1、功的计算：、功的计算：cosWF L 2、重力做功与重力势能、重力做功与重力势能:(1)重力做功与路径无关重力做功与路径无关,由初末位置的高度差由初末位置的高度差来决定来决定.(2)WG与重力势能的关系与重力势能的关系.12GPPPWEEE(3)重力势能是相对的重力势能是相对的,有零势能面有零势能面.(人为选定人为选定)重力势能具有系统性重力势能具有系统性功是能量转化的量度！功是能量转化的量度！一个一个试探电荷试探电荷在在电场中电场中某点由静止某点由静止释放释放,将如何运动将如何运动?E 在电场力作用下在电场力作用下电荷做加速运电荷做加速运动动,一段时间后获得一定的一段时间后获得一定的速度速度,试试探电荷的探电荷的动能动能增加增加.+F什么能转换为动能的呢什么能转换为动能的呢?M一、静电力做功有什么特点一、静电力做功有什么特点?EW=F|AB|cos=q Eq E|AM|AM|1.1.将电荷将电荷q q从从A A沿直线移至沿直线移至B:B:AB+q q+q qFMEAB2.2.将电荷将电荷q q沿折线沿折线AMBAMB从从A移至移至B:B:对对AM:W1=q E|AM|对对MB:W2=0对全程对全程:W=W1+W2=q E|AM|+q qF+q qF3.3.将电荷将电荷q q沿任意曲线沿任意曲线从从A移至移至B:B:MEAB+q qFEAB+q qF+q qF+q qF+q qFW=W1+W2+W3+=q E|AM|W1=q E x1W2=q E x2W3=q E x3 Mx1+x2+x3+=?X1x24.4.将电荷将电荷q q沿其它曲线沿其它曲线从从A移至移至B B，静电力做功？，静电力做功？5.5.如果移动负电荷，如果移动负电荷，1414结论又如何？结论又如何？MEABq qFB+MAFq q+6.6.静电力做功有什么特点？静电力做功有什么特点？在在匀强电场匀强电场中移动电荷时中移动电荷时,静电力做的功静电力做的功与电荷经过的与电荷经过的路径无关路径无关,与电荷的与电荷的起始起始位置和位置和终止终止位置有关位置有关与初、末两点在与初、末两点在电场线上的距离电场线上的距离有关有关这与什么力做功像似呢？7.7.这个结论适合于其它电场吗？这个结论适合于其它电场吗？(对于非匀强电场也适用对于非匀强电场也适用)h回顾回顾:重力做功的特点是什么重力做功的特点是什么?ABCmg mg mg 1.1.在这三次情况下在这三次情况下重力做功关系？重力做功关系？2.WG=m g h3.3.可以引进重力势可以引进重力势能的概念能的概念 做功的过程是一个能量转化的过做功的过程是一个能量转化的过程，那么电场力做功的过程是什么程，那么电场力做功的过程是什么能转化为什么能呢？能转化为什么能呢？二、电势能二、电势能1.1.定义：电场力做功可以引起能量的定义：电场力做功可以引起能量的变化变化,所以电荷在电场中具有所以电荷在电场中具有电势能电势能.用用EP表示表示2、电势能的单位：、电势能的单位：J3、电势能：标量、电势能：标量讨论讨论:下列电荷在电场中移动时下列电荷在电场中移动时,静电力静电力做什么功做什么功?电荷的电势能如何变化电荷的电势能如何变化?EABAB+若在电场中移动的是负电荷呢若在电场中移动的是负电荷呢?FF+E-FF 正电荷从正电荷从A A点移到点移到B B点时点时,静电力做正功静电力做正功,电荷的电势电荷的电势能减少能减少.正电荷从正电荷从B B点移到点移到A A点时点时,静电力做负功静电力做负功,即电荷克服即电荷克服静电力做功静电力做功,电荷的电势能增电荷的电势能增加加.电场力对电荷做电场力对电荷做正功正功，电荷的电势能电荷的电势能减小减小 电场力对电荷做电场力对电荷做负功负功，电荷的电势能电荷的电势能增大增大PBPAABEEW静电力做的功等于电势能的静电力做的功等于电势能的减少量减少量.二、电势能二、电势能4 4、电场力做功与电势能变化的关系、电场力做功与电势能变化的关系 例例1.1.如图如图,在场强在场强 的匀强电场中的匀强电场中,点点电荷电荷q=+1cq=+1c从从A A移动到移动到B,ABB,AB相距相距L=1m,L=1m,电场力电场力做功为多少做功为多少?电势能如何变化电势能如何变化?CNE310JWAB310电势能减少电势能减少EqFAB若规定若规定EPA=0电荷在电荷在B B点具有的电势能多大？点具有的电势能多大？电势能为负表示的物电势能为负表示的物理意义是什么？理意义是什么？设设A A点的电势能点的电势能0PAEWAB=EPAEPB=103JJJWEEABPAPB3310100 通常把电荷在离场源电荷通常把电荷在离场源电荷无限远处无限远处的电势能规定为的电势能规定为零零，或把电荷在，或把电荷在大地大地表面表面上电势能规定为上电势能规定为零零。电荷在某点的电势能，等于静电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该处移动到零势能位电力把它从该处移动到零势能位置所做的功置所做的功5 5、电势能是、电势能是相对相对的，与零电势能面有关的，与零电势能面有关 电势能为电势能为负负表示电荷在该处的表示电荷在该处的电势能比零还要小电势能比零还要小.6 6、电势能是电荷和电场所共有的，具、电势能是电荷和电场所共有的，具 有有系统性系统性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力就有重力势能有重力就有重力势能Ep=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WW重重 =E=EP1P1-E-EP2P2WW电电 =E=EPAPA-E-EPBPB三、电势能三、电势能1.1.因为在电场中移动电荷时因为在电场中移动电荷时静电力做功静电力做功与与移动移动路径无关路径无关,所以电荷在电场中有所以电荷在电场中有电势能电势能(E(EP P)2.2.静电力对电荷做静电力对电荷做正功正功 ,电荷的电势能电荷的电势能减少减少(负功负功)WWF F =E =EP1P1 -E -EP2P2 =-E =-EP P(增加增加)静电力做的功等于电势能的静电力做的功等于电势能的减少量减少量.3.3.电势能具有相对性电势能具有相对性,电荷在某点的电势能电荷在某点的电势能,等于静电等于静电力把它从该点移动力把它从该点移动到零势能位置时所做的功到零势能位置时所做的功(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电势能规定为零的电势能规定为零)E EPAPA =q E L COS=q E L COS讨论讨论:2.2.若取若取B B点的电势能为零点的电势能为零,则则A A点的电势能为多少点的电势能为多少?1.1.若在若在ABAB两点间分别移动正、负电荷，请两点间分别移动正、负电荷，请比较电荷电势能的变化比较电荷电势能的变化MEABL3.3.点电荷的电量为点电荷的电量为2q2q、3q3q、4.4.分析分析E EPAPA/q/q一定吗？一定吗？E EPAPA/q q =E L COS=E L COS5.5.点电荷的电量为点电荷的电量为-q-q、-2q-2q、-3q-3q、则则A A点的电势能为多少点的电势能为多少?则则A A点的电势能为多少点的电势能为多少?电势能与电量的比值为多少电势能与电量的比值为多少?+q qF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qEP1 V=1 J/C四、电势四、电势1.1.定义定义:它的它的电荷量的比值电荷量的比值2.2.公式公式:3.3.单位单位:伏特伏特(V)(V)(计算时要代入正负号计算时要代入正负号)例例2.试探电荷试探电荷q1放在电场中的放在电场中的A点点,电势能为电势能为E(规定规定无限远处电势能为零无限远处电势能为零),A点的电势为点的电势为_,若把试探若把试探电荷电荷q1换成试探电荷换成试探电荷q2放在电场中的放在电场中的A点点,A点的电势为点的电势为_(仍规定无限远处电势能为零仍规定无限远处电势能为零).1qE1qE若现在不取无限远处电势能为零若现在不取无限远处电势能为零,A点点的电势还是的电势还是 吗吗?1qE1.电势具有电势具有相对性相对性,确定电势确定电势,应先规定应先规定电场中某处的电势为零电场中某处的电势为零.(.(通常规定离场通常规定离场源电荷源电荷无限远处无限远处或或大地大地的电势为零的电势为零.).)例例3.将一电量为将一电量为 的点电荷的点电荷从电场外一点从电场外一点P移至电场中某点移至电场中某点A,电场力电场力做做 功功 ,求求A点的电势点的电势.cq6102J5104解解:场外一点场外一点P的电势为的电势为0pJWEPA5104VVqEPAA2010210465从从P A,电场力做的功电场力做的功 PAEW 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,且且电势可以为负电势可以为负.2.电势是电势是标量标量,有正负有正负,数值取决于数值取决于零电零电势势的选取的选取.(.(负电势表示该处的负电势表示该处的电势电势比比零电势处零电势处电势电势低低.).)1.电势具有电势具有相对性相对性,确定电势确定电势,应先规定应先规定电场中某处的电势为零电场中某处的电势为零.(.(通常规定离场通常规定离场源电荷源电荷无限远处无限远处或或大地大地的电势为零的电势为零.).)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?3.3.沿电场线方向电势沿电场线方向电势降低降低1.电势具有电势具有相对性相对性,确定电势确定电势,应先规定电应先规定电场中某处的电势为零场中某处的电势为零.(.(通常取离场源电通常取离场源电荷荷无限远处无限远处或或大地大地的电势为零的电势为零.).)2.电势是电势是标量标量,有正负有正负,数值取决于数值取决于零电零电势势的选取的选取.(.(负电势表示该处的负电势表示该处的电势电势比比零电势处零电势处电势电势低低.).)小结小结:认识了电势能和电势认识了电势能和电势学会了电势能和电势的计算学会了电势能和电势的计算清楚了电势能和电势的相对性清楚了电势能和电势的相对性知道了电场性质另一描述知道了电场性质另一描述作业作业:P22 1 ,2 例例4.把把 的试探电荷放在电场中的的试探电荷放在电场中的A点点,cq91104具有具有 的电势能的电势能,求求A点的电势点的电势.J8106若把若把 的试探电荷放在电场中的的试探电荷放在电场中的A点点,电电cq102102荷所具有的电势能是多少荷所具有的电势能是多少?1232 10qc 若把若把 的试探电荷放在电场中的的试探电荷放在电场中的A点点,电电荷所具有的电势能又是多少荷所具有的电势能又是多少?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?cq6106VA5VC20BABC