电势能电势与电势差资料课件

电势能 电势与电势差1功的计算：功的计算：2重力做功的特点：重力做功的特点：（1）与路径无关，由初末位置的高度差决定）与路径无关，由初末位置的高度差决定;（4）WG与重力势能的关系与重力势能的关系.（2）重力势能是相对的，有零势能面（人为选定）重力势能是相对的，有零势能面（人为选定）;复习回顾：复习回顾：（3）重力势能具有系统性，）重力势能具有系统性，由地球和物体组成的系统共有由地球和物体组成的系统共有;一、电场力做功的特点一、电场力做功的特点EFWqEAMAM检验电荷检验电荷q沿着电场线从沿着电场线从A移动到移动到M时，时，电场力做的功：电场力做的功：检验电荷检验电荷q沿直线沿直线AB移动到移动到B时，电场力做的功：时，电场力做的功：E+q ABMF F一、电场力做功的特点一、电场力做功的特点F+q AB一、电场力做功的特点一、电场力做功的特点EW=qEAM检验电荷检验电荷q沿折线沿折线AB移动到移动到B时电场力做的功：时电场力做的功：M结论：结论：在在匀强电场匀强电场中移动电荷时，电场力做功中移动电荷时，电场力做功只与移动电荷的电荷量以及只与移动电荷的电荷量以及起点和终点的位起点和终点的位置置有关，而与有关，而与路径路径无关无关（对于非匀强电场也适用）（对于非匀强电场也适用）这与什么力做功像似呢？一、电场力做功的特点一、电场力做功的特点将将+q由由A移到移到B的过程，的过程，电场力对电荷做功为：电场力对电荷做功为：将将-q由由A移到移到B的过程，的过程，电场力对电荷做功为：电场力对电荷做功为：d做功的过程是一个能量转化的过程，那么电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能转化为什么能呢？场力做功的过程是什么能转化为什么能呢？ElAB+qqE二、电势能二、电势能二、电势能二、电势能 电场力做功与电势能有什么关系？电场力做功与电势能有什么关系？（联系重力做功与重力势能的关系）（联系重力做功与重力势能的关系）电荷在电场中具有的与电荷位置有关的能，电荷在电场中具有的与电荷位置有关的能，叫做叫做电势能电势能物体被举高具有重力势能物体被举高具有重力势能1电荷在电场中具有电势能；电荷在电场中具有电势能；重力对物体做正功，物体的重力势能减小重力对物体做正功，物体的重力势能减小 2电场力对电荷做正功，电荷的电势能减小；电场力对电荷做正功，电荷的电势能减小；重力对物体做负功，物体的重力势能增大重力对物体做负功，物体的重力势能增大 3电场力对电荷做负功，电荷的电势能增大电场力对电荷做负功，电荷的电势能增大 重力做多少功，物体重力势能就变化多少重力做多少功，物体重力势能就变化多少 4电场力做多少功，电荷电势能就变化多少电场力做多少功，电荷电势能就变化多少重力势能是相对的，与零势能面有关重力势能是相对的，与零势能面有关5电势能是相对的，与零电势能面有关电势能是相对的，与零电势能面有关 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，或把电荷在大地表面大地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，等于电场力把它从电荷在某点的电势能，等于电场力把它从该处移动到零势能位置所做的功该处移动到零势能位置所做的功二、电势能二、电势能 WGEp1Ep2Ep WABEpAEpB E p WA =EpAEp =E p A重力势能是物体和地球所共有的，具重力势能是物体和地球所共有的，具有系统性有系统性6电势能是电荷和电场所共有的，具有电势能是电荷和电场所共有的，具有 系统性；系统性；由此可见，电场力做功与重力做功，电由此可见，电场力做功与重力做功，电势能与重力势能都很相似，所以在学习电势势能与重力势能都很相似，所以在学习电势能过程中应该多联系重力做功与重力势能的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关系帮助理解电势能重力势能是标量重力势能是标量7电势能是标量；电势能是标量；二、电势能二、电势能重力势能的单位：重力势能的单位：J8电势能的单位：电势能的单位：J电势能高低的判定：电势能高低的判定：离场源正电荷越近，离场源正电荷越近，正检验电荷的电势能越大，正检验电荷的电势能越大，负检验电荷的电势能越小；负检验电荷的电势能越小；离场源负电荷越近，离场源负电荷越近，正检验电荷的电势能越小，正检验电荷的电势能越小，负检验电荷的电势能越大负检验电荷的电势能越大正电荷顺着电场线移动，正电荷顺着电场线移动，电场力做正功，电势能减少；电场力做正功，电势能减少；负电荷顺着电场线移动，负电荷顺着电场线移动，电场力做负功，电势能增大；电场力做负功，电势能增大；正电荷逆着电场线移动，正电荷逆着电场线移动，电场力做负功，电势能增大；电场力做负功，电势能增大；负电荷逆着电场线移动，负电荷逆着电场线移动，电场力做正功，电势能减少电场力做正功，电势能减少1如图：如图：A和和B为电场中某条电场线上的点，将为电场中某条电场线上的点，将 q=410-9的正电荷从的正电荷从A点移到点移到B点需克服电场力点需克服电场力 做功做功5 10-7J，则则（1）电场方向由）电场方向由AB还是还是BA？（2）电荷在哪点时电势能大？大多少）电荷在哪点时电势能大？大多少？AB课堂练习：课堂练习：2下列说法中正确的是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；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；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；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势能增大ABC课堂练习：课堂练习：3一个电荷只在电场力作用下从电场中的一个电荷只在电场力作用下从电场中的A点移到点移到B点时，电场力做了点时，电场力做了5106J的功，那么的功，那么 （）A电荷在电荷在B处时将具有处时将具有5106J 的电势能；的电势能；B电荷在电荷在B处将具有处将具有5106J 的动能；的动能；C电荷的电势能减少了电荷的电势能减少了5106J；D电荷的动能增加了电荷的动能增加了5106JCD 课堂练习：课堂练习：4将带电量为将带电量为610-6C的负电荷从电场中的的负电荷从电场中的A点移到点移到B点，克服电点，克服电场力做了场力做了310-5J的功，再从的功，再从B移到移到C，电场力做了，电场力做了1.210-5J的的功，则功，则（1）电荷从）电荷从A移到移到B，再从，再从B移到移到C的过程中，改变的电势能；的过程中，改变的电势能；（2）如果规定）如果规定A点的电势能为零，则该电荷在点的电势能为零，则该电荷在B点和点和C点的电势能点的电势能分别为多少？分别为多少？（3）如果规定）如果规定B点的电势能为零，则该电荷在点的电势能为零，则该电荷在A点和点和C点的电势能点的电势能分别为多少？分别为多少？增加了增加了1.810-5J.EPC=1.810-5 J EPC=-1.210-5 JEPB=310-5 J EPA=-310-5 J 课堂练习：课堂练习：COab+-5如图，在等量正点电荷形成的电场中，它们连线如图，在等量正点电荷形成的电场中，它们连线 的中垂面的中垂面ab上有一电子，从静止开始由上有一电子，从静止开始由a运动到运动到b的的 过程中（过程中（a、b关于关于O对称），下列说法正确的是对称），下列说法正确的是 A电子的电势能始终增大；电子的电势能始终增大；B电子的电势能始终减少；电子的电势能始终减少；C电子的电势能先减少后增加；电子的电势能先减少后增加；D电子的电势能先增加后减少电子的电势能先增加后减少课堂练习：课堂练习：EabC6一带电油滴在匀强电场一带电油滴在匀强电场E中的运动轨迹如图虚线中的运动轨迹如图虚线 所示，电场方向竖直向下若不计空气阻力，则此所示，电场方向竖直向下若不计空气阻力，则此 带电油滴从带电油滴从a运动到运动到b的过程中，能量变化情况为的过程中，能量变化情况为 ()A动能减小；动能减小；B电势能增加；电势能增加；C动能和电势能之和减少；动能和电势能之和减少；D重力势能和电势能之和增加重力势能和电势能之和增加课堂练习：课堂练习：7如图所示，点电荷的静电场中电场线用实线表示，但其如图所示，点电荷的静电场中电场线用实线表示，但其 方向未标明，虚线是某一带电粒子通过该电场方向未标明，虚线是某一带电粒子通过该电场 区域时的区域时的 运动轨迹运动轨迹a、b是轨迹上的两点若带电粒子在运动中只是轨迹上的两点若带电粒子在运动中只 受到电场力作用，根据此图可作出正确判断的是受到电场力作用，根据此图可作出正确判断的是（）A带电粒子所带电荷的性质；带电粒子所带电荷的性质；B带电粒子在带电粒子在a、b两点的受力方向；两点的受力方向；C带电粒子在带电粒子在a、b两点的速度何处较大；两点的速度何处较大；D带电粒子在带电粒子在a、b两点的电势能何处较大两点的电势能何处较大BCDab课堂练习：课堂练习：电场的电场的力的性质力的性质我们用我们用场强场强E E来描述，那么电场的来描述，那么电场的能能的性质的性质我们又应该用什么物理量来描述呢？能否用我们又应该用什么物理量来描述呢？能否用“电势电势能能”呢？呢？电场的能的性质也是电场本身的一种属性，它只能电场的能的性质也是电场本身的一种属性，它只能由场源本身所决定，而与电场中有无放入检验电荷无关由场源本身所决定，而与电场中有无放入检验电荷无关而电势能的大小是与检验电荷的电量而电势能的大小是与检验电荷的电量q有关的（因有关的（因q越大，越大，其所受电场力就越大，具有的做功本领大，电势能也就大）其所受电场力就越大，具有的做功本领大，电势能也就大），故不能用，故不能用“电势能电势能”来描述电场的能的性质，我们引入来描述电场的能的性质，我们引入一个新的物理量一个新的物理量“电势电势”来表示它来表示它三、三、电势电势电势：电势：描述电场的能的性质的物理量描述电场的能的性质的物理量+ABEpA0EpB0同理：若检验电荷为同理：若检验电荷为-q，也有：，也有：因此，比值因此，比值EpA/q的大小与检验电荷的正负及电量的大小与检验电荷的正负及电量q均无关，只均无关，只与电场中该点在电场中的位置有关，故其可衡量电场的性质与电场中该点在电场中的位置有关，故其可衡量电场的性质三、三、电势电势如图所示，设想把一检验电荷如图所示，设想把一检验电荷+q 放在电场中某处放在电场中某处A或或B它们在电场力它们在电场力F的作用下均移至无限远处则的作用下均移至无限远处则有：有：WAWB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2.公式公式:3.单位单位:伏特伏特 符号为符号为V1 V=1 J/C三、电势三、电势1.定义定义:对电势的理解 1电势的相对性：某点电势的大小是相对于零电势而言的零电势电势的相对性：某点电势的大小是相对于零电势而言的零电势的选择是任意的，一般选的选择是任意的，一般选无穷远或地面无穷远或地面为零电势点；为零电势点；2电势的固有性：电场中某点的电势的大小是由电场本身的性质决电势的固有性：电场中某点的电势的大小是由电场本身的性质决定的，与放不放电荷及放什么电荷无关；定的，与放不放电荷及放什么电荷无关；3电势的物理意义：电场中某点的电势，等于电势的物理意义：电场中某点的电势，等于单位正电荷单位正电荷由该点移由该点移动到零电势点时电场力所做的功动到零电势点时电场力所做的功4场源场源正正电荷周围的电场中各点的电势都为电荷周围的电场中各点的电势都为正正的；的；场源场源负负电荷周围的电场中各点的电势都为电荷周围的电场中各点的电势都为负负的的5正正电荷在电势高的地方电势能电荷在电势高的地方电势能大大；负负电荷在电势高的地方电势能电荷在电势高的地方电势能小小6电势是标量；电势是标量；7计算时计算时EP，q，都带正负号都带正负号1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?电场线指向电势降低的方向；电场线指向电势降低的方向；场强方向是电势场强方向是电势降落最快降落最快的方向的方向.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?（提示：提示：类比于电势能的确定类比于电势能的确定.）与电势能的情况相似，应先确定电场中某点的电势为零与电势能的情况相似，应先确定电场中某点的电势为零.（通常取离场源电荷无限远处或大地的电势为零（通常取离场源电荷无限远处或大地的电势为零.）3电势为负数时，负号表示方向吗电势为负数时，负号表示方向吗?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 （负电势表示该处的电势比零电势处电势低）（负电势表示该处的电势比零电势处电势低）三、电势三、电势1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 移至电场中某点移至电场中某点A，电场力做，电场力做 功功410-5J求：求：A点的电势点的电势.解：设场外一点解：设场外一点P的电势为的电势为 课堂练习：课堂练习：三、电势差三、电势差UAB=A B定义：规定定义：规定A、B两点的电势之差两点的电势之差A B为为A、B 两点的电势差两点的电势差电势差只跟电场中这两点的位置有关，而与是否存在电势差只跟电场中这两点的位置有关，而与是否存在检验电荷无关检验电荷无关电势差的物理意义：电场中电势差的物理意义：电场中A、B点的电势差，等于单位点的电势差，等于单位 正电荷由正电荷由A点移动到点移动到B点时电场力所做的功点时电场力所做的功1从做功的角度，叙述高度差从做功的角度，叙述高度差hAB=3m的物理意义的物理意义2从做功的角度，叙述电势差从做功的角度，叙述电势差UAB=3V的物理意义的物理意义答：重为答：重为1N的物体从的物体从A点移动到点移动到B点重力做功为点重力做功为3J答：电荷量为答：电荷量为1C的的正正电荷从电荷从A点移动到点移动到B点电场力点电场力 做功为做功为3JhAB=WAB/GUAB=WAB/q思考：若移动的是思考：若移动的是负负电荷呢？电荷呢？答：电荷量为答：电荷量为1C的的负负电荷从电荷从A点移动到点移动到B点点克服克服 电场力做功为电场力做功为3J三、电势差三、电势差电场力做功、电势能电势、电场力做功、电势能电势、电势差的关系电势差的关系1WABqUAB q（A B）2 WABEpAEpB3 EpA qA 电场力所做的功等于电荷量与电势差的乘积电场力所做的功等于电荷量与电势差的乘积电场力所做的功等于电势能的减少电场力所做的功等于电势能的减少电荷在某点的电势能等于电荷和该点电势的乘积电荷在某点的电势能等于电荷和该点电势的乘积1如图所示，在同一条电场线上有如图所示，在同一条电场线上有A、B、C 三点，将三点，将 q=610-6C的点电荷由的点电荷由A点移动到点移动到B点，电场力做什么点，电场力做什么 功做多少功功做多少功?电势能变化了多少电势能变化了多少?在将该电荷由在将该电荷由B点移到点移到C点点,电场力做了多少功电场力做了多少功?电势能变化了多少电势能变化了多少?ABC课堂练习：课堂练习：310-5J电势能增加电势能增加310-5J1.210-5J电势能减少电势能减少1.210-5J2在电场线上有在电场线上有A、B、C三点，设三点，设C点接地，将点接地，将1C 的正电荷由的正电荷由C移到移到A点，电场力做功为点，电场力做功为5J；再将该电再将该电 荷由荷由A移到移到B，电场力做功为电场力做功为8J，求：，求：A、B 解：由电势的定义式可知解：由电势的定义式可知 A=UAC=WAC/q=（5J）/1C=5V B=UBC=WBC/q=（8 J5J）/1C=3V 或：或：UAB=WAB/q=（8J)）/1C=8V UAB=A BB=AUAB=3V课堂练习：课堂练习：3一电子飞经电场中一电子飞经电场中A、B两点，电子在两点，电子在A点的点的 电势能电势能4.810-17J，动能为，动能为3.210-17J，电子经，电子经 过过B点时的电势能为点时的电势能为3.210-17J，如果电子只受，如果电子只受 电场力作用，则电场力作用，则 （）A电子在电子在B点的动能为点的动能为4.810-17J B由由A点到点到B点电场力做功为点电场力做功为100eV C电子在电子在B点的动能为点的动能为1.610-17J DA、B两点间电势差为两点间电势差为100VABD课堂练习：课堂练习：4如图所示，水平放置的如图所示，水平放置的A、B两平行金属板相距两平行金属板相距 为为d，现有质量为，现有质量为m，电量为，电量为q的小球，从距的小球，从距A板板 高高h处自由下落，通过小孔处自由下落，通过小孔C进入电场，但没能到进入电场，但没能到 达达B板，求板，求AB间电势差的最小值间电势差的最小值hdCBA全过程运用动能定理：全过程运用动能定理：mg（hd）qUmin0课堂练习：课堂练习：1根据场源电荷判定：根据场源电荷判定：离场源离场源正正电荷越近，电势越电荷越近，电势越高高，正正检验电荷的电势能越检验电荷的电势能越大大，负负检验电荷的电势能越检验电荷的电势能越小小；离场源离场源负负电荷越近，电势越电荷越近，电势越低低，正正检验电荷的电势能越检验电荷的电势能越小小，负负检验电荷的电势能越检验电荷的电势能越大大2根据电场线判定：根据电场线判定：顺着顺着电场线的方向，电势逐渐电场线的方向，电势逐渐降低降低，正正检验电荷的电势检验电荷的电势能能减少减少，负负检验电荷的电势能检验电荷的电势能增加增加；逆着逆着电场线的方向，电势逐渐电场线的方向，电势逐渐升高升高，正正检验电荷的电势检验电荷的电势能能增加增加，负负检验电荷的电势能检验电荷的电势能减少减少3根据检验电荷判定：根据检验电荷判定：电场力对电场力对正正电荷做电荷做正正功，功，正正电荷由电荷由高高电势点移向电势点移向低低电势点；电势点；电场力对电场力对正正电荷做电荷做负负功，功，正正电荷由电荷由低低电势点移向电势点移向高高电势点；电势点；电场力对电场力对负负电荷做电荷做正正功，功，负负电荷由电荷由低低电势点移向电势点移向高高电势点；电势点；电场力对电场力对负负电荷做电荷做负负功，功，负负电荷由电荷由高高电势点移向电势点移向低低电势点电势点电势、电势能大小、方向、正负的判定电势、电势能大小、方向、正负的判定