1.4电势能和电势(第一节)

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,4,节 电势能和电势,电场的力的性质,1,、场强：定义式 真空中点电荷的决定式,两个公式的使用情景,2,、电场的力的性质,场强,电场力,加速度,速度位移,思考：电场力作用下的电荷的移动，,电场力是否做功？正负功怎么判断？,功的物理意义？,电场与电场中的电荷具有由电场力的功,来量度的能量,电势能,研究电势能的方法,利用电场力做功来研究,求功的方法,功的公式,W=,FLcos,使用条件,恒力做功,方法：研究匀强电场中电场力对点电荷做功,探究：匀强电场中，静电力对点电荷做功的特点,匀强电场场强为,E,，点电荷质量,m,，电量,q.,从,A,点到,B,点沿路径的移动中，电场力做功,_,。,沿路径的移动中，电场力做功,_.,沿路径,的移动中，电场力做功,_.,A,B,结论：,电场力对电荷做的功与电荷运动路径无关；,非匀强电场中，结论相同。,d,h,Eqd,Eqd,Eqd,练习：,AB,间间距为,10cm,，匀强电场的,E=1000N/C,，,AB,连线与电场线夹角为,37,，当,q=-10,4,C,从,A,移,到,C,再移到,B,，电场力做功是多少？,A,B,C,A,B,从,A,到,B,移动正电荷，,电场力做功,210,-4,J,的功；,若换路径到,B,，电场力做,功多大？,计算电场力的功的方法,1,）公式计算，计算出正负数；,2,）用大小计算，判断正负功,电场力做功特点,电场力对电荷做的功与电荷运动路径无关；,非匀强电场中，结论相同。,一,静电力做功,1.,计算公式,:W=FScos=,Eqd,单位：,J,标量,适用匀强电场,正功与负功的判断方,法,:,F,与,V,同,向正，反向负,2.,特点,:,静电力对电荷所做的功,与电荷的起始位置和终止位置有关,而,与,电荷经过的,路径无关,.,该结论适用于一切电场,思考：,重力做功特点与之相同，量度重力势能的变化；,电场力做功，量度什么能的变化？,由系统内相对位,置相互作用力决,定的能量,-,势能,电场、电荷构成的系统，具有电势能,二,电势能,1.,电势能,:,由于移动电荷时静电力做的功与移动的路径无关,电荷在电场中具有,由相对位置和相互作用力决定的势能,这种势能叫做电势能,.,2.,电场力做功与电势能变化的,关系,(,类比,),(1)结论:,静电力做的功等于电势能的,减少量,.,(2)关系式:,W,A-B,=E,pA,-E,pB,=-E,p,AB,电场力做,正功,，电势能减少；做,负功,，电势能,增加,；,|W,电场力,|=|,Ep,|,E,p,AB,=E,pB,-E,pA,=,-,W,A-B,3.,电势能的变化,：电荷,q,从,A,到,B,位置的过程中，,电势能的变化,例、将带电量为,610,-6,C,的负电荷从电场中的,A,点移到,B,点，克服电场力做了,310,-5,J,的功，再从,B,移到,C,，电场力做了,1.210,-5,J,的功，则,（,1,）电荷从,A,移到,B,，再从,B,移到,C,的过程中,电势能的变化,E,AB,和,E,BC,是多少？,（,2,）上述过程的电势能如何变化的？分别变化了多少？共变化了多少？,增加了,1.810,-5,J,.,增加了,310,-5,J,.,减少了,1.210,-5,J,.,E,AB,=3,10,-5,J,E,BC,=-1.210,-5,J,（,3,）,A,到,C,全过程电场力做了多少功？电势能变化了多少？,计算电势能变化的方法,E,p,AB,=E,pB,-E,pA,=,-,W,A-B,1,）代入正负号计算；,2,）先计算绝对值后判断大小,W,AC,=-1.810,-5,J,增加,E,P,=1.8,10,-5,J,注意：,W,AC,=W,AB,+W,BC,W,AC,=-W,CA,计算电势能变化的方法,E,p,AB,=E,pB,-E,pA,=,-,W,A-B,1,）代入正负号计算；,2,）先计算绝对值后判断大小,思考：怎样利用“功”，计算电荷在某处的电势能呢？,选定电势能的,零势能参考点,，就可以计算电势能,（,1,）电势能具有,相对性,，与,零势能参考面,的选择有关：,通常：,1,）点电荷电场，以无穷远为零势能参考面。,2,）大地或电场中的接地点,3,）人为规定的点或面,（,2,）电势能是有正负的标量，代表电势能的大小；,1J0-1J,（,3,）电势能属于电荷与电场组成的系统（,系统性,），,常说成,电荷的电势能,3,、电势能的计算：,电荷,在,某点,的,电势能,等于把它从,该点,移动到,零势能,位置时，静电力做的功,.,利用“功”求电势能,：（,方法一）带正负号计算,E,PA,=W,A-0,=,W,0-A,W,AB,0,E,PA,E,PB,W,AB,0,E,PA,E,PB,(4),判定电荷在不同位,置,A,、,B,处,的电势能的,高低,:,做,功,法：移动电荷看电场力做功的正负,A,O,C,问题：将,+q,从,A,移到,O,，再移到,C,，电场力做,什么功？电势能怎么变？,以,O,为零势能点，电荷在,A,、,C,处电势能的,正负如何？,以,A,为零势能点，电荷在,O,、,C,处的电势能,的大小关系如何？,判定电荷在,A,位置处的电势能的,正负,：,做功法：,将,电荷从,A,移到零势,能点,，电场力做正功时，电荷在,A,处电势能为正（负功时，为负）；,将电荷从,零势能点移到,A,，电场力做正功时，电荷在,A,处电势能为负（负功时，为正）；,例、将带电量为,6,10,-6,C,的负电荷从电场中的,A,点移到,B,点，克服电场力做了,3,10,-5,J,的功，再从,B,移到,C,，电场力做了,1.2,10,-5,J,的功，,则如果规定,A,点的电势能为零，则,（,1,）该电荷在,B,点和,C,点的电势能分别为多少？,（,2,）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？,（,3,）如果规定,C,点的电势能为零，则该电荷在,A,点和,B,点的电势能分别为多少？,E,PC,=1.810,-5,J,E,PC,=-1.210,-5,J,E,PB,=310,-5,J,利用“功”求电势能,：（,方法二）,计算绝对值，判断正负,值,；E,PA,=,W,A0,利用“功”求电势能,：（,方法一）带正负号计算,E,PA,=W,A-0,=,W,0-A,E,PA,=-310,-5,J,注意：,W,AC,=W,AB,+W,BC,W,AC,=-W,CA,E,PA,=-1.810,-5,J,E,PB,=-1.210,-5,J,例、将带电量为,3,10,-6,C,的正电荷从电场中的,A,点移到,B,点，电场力做了,3,10,-6,J,的功，以,B,为零电势能,参考面，,（,1,）该电荷在,A,点的电势能多大？,（,2,）电荷,6,10,-6,C,从,A,移到,B,，电场力做多少功？,该电荷在,A,点的电势能多大？,（,3,）电荷,1,10,-6,C,在,A,点电势能多大？,思考：怎样量度电场使电荷具有电势能的本领？,A,B,1.4,电势能和电势,第二节,回顾,电场力做功,“,量度电势能的变化”,W,AB,=E,pA,-E,pB,电势能的变化,E,p,AB,=E,pB,-E,pA,=,-,W,AB,规定零势能参考面,确定电势能,E,PA,=E,PA,-0=,W,A0,=,W,0-A,例、将带电量为,3,10,-6,C,的正电荷从电场中的,A,点移到,B,点，电场力做了,3,10,-6,J,的功，以,B,为零电势能,参考面，,（,1,）该电荷在,A,点的电势能多大？,（,2,）电荷,6,10,-6,C,从,A,移到,B,，电场力做多少功？,该电荷在,A,点的电势能多大？,（,3,）电荷,1,10,-6,C,在,A,点电势能多大？,思考：怎样量度电场使电荷具有电势能的本领？,A,B,复习：,1,、匀强电场中，求功的方法,2,、静电力做功的特点：,3,、判断电势能大小的方法：,4,、判断电势能正负的方法：,5,、利用“功”求电势能的方法：,+,-,总结电荷在电场中移动时，静电力做功情况,A,0,l,E,+,该比值是一个与,q,无关，仅与电场及,A,点的位置有关的量。,三、电势,设,E,P0,=0,该比值称为,A,点的,电势,零势能,参考点,三,电势,1.,定义,:,电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值,叫做这一点的电势,用,表示,.,2.,定义式,:,A,=,计算方法一：带正负号计算。,3.,在国际单位制中,电势的单位是伏特,(V),1 V=1 J/C.4.,电势是标量,只有大小,没有方向,.,有正负值。,例：某电场中，,-110,-4,C,点电荷在,A,处电势能,为,410,-2,J,，则电场中,A,点的电势多大？,没有电荷时，,A,处电势多大？,5.,电势是,描述电场本身性质,的，由,场源决定,。,利用电势能求电势,利用电场力功求电势,沿着电场线,移动,正电荷,，电场力做,_,功，,正电荷的,电势能,_,，,电场的,电势,_;,正,减少,减少,6,、电势具有,相对性,，,大小与,零电势,的选择,有关。,零势能,参考面就是,零电势,参考面，常见的有：,1,、,点电荷,电场，以,无穷远为零电势,参考面。,2,、大地、电场中的接地点,3,、人为规定的点或面,电势有正负，正负代表电势的大小（高低）,结论：沿着电场线的方向，电势减少；,高于零电势的值是正值，低于零电势的值是负值。,+10v+1v0v-1v-10v,+,o,=0,A,B,沿着电场线,移动,负电荷,，电场力做,_,功，,负电荷的,电势能,_,，,电场的,电势,_;,负,增加,减少,6,、电势具有,相对性,，,大小与,零电势,的选择,有关。,零势能,参考面就是,零电势,参考面。,结论：沿着电场线的方向，电势减少；,高于零电势的值是正值，低于零电势的值是负值。,结论：从,高电势,向,低电势,移动电荷，,正,电荷的,电势能,减少,，,负,电荷的电势能,增加,。,-,o,=0,A,B,7,、真空中、点电荷形成电场，电场中,某点的电势的计算法方法：,零电势参考面,-,选,无穷远,时：,A,B,计算方法：代入场源电荷的正负号计算；,正电荷周围电场的电势大于零，,负电荷周围电场的电势小于零,多点电荷空间某点电势，求,代数和（含正负号加）,孤立点电荷的电势：,无穷远处,=0,，则,正电荷周围，,0,负电荷周围，,0,负电荷一侧，,0,C,=,-,+,+,补充：真空中、均匀带电球壳形成的电场,球壳外的某点电势：,球壳、壳内的某点电势：,R,是球壳半径,r,R,例：某电场中，,-110,-4,C,点电荷从,A,处移到,无穷远克服电场力,410,-2,J,，从无穷远移到,B,，,电场力做功,210,-2,J,，则电场中,A,点的电势多大？,B,处电势多大？,结论：沿着电场线的方向，电势减少；,高于零电势的值是正值，低于零电势的值是负值。,利用电势能、功求电势,：,方法（二）绝对值计算，正负判断,A,=,=,8,、,电势的数值意义：某点的电势，数值上等于,+1C,电荷在该点具有的电势能，等于,-1C,电荷具有的电势能的负数,电势是描述电场,“能的性质”,的物理量,，与检验电 荷无关。电势用来计算电势能及电场力做功,方法：带正负计算,利用“电势”求电势能,：,E,PA,=,A,q,例：某电场中，,-110,-4,C,点电荷在,A,处电势能,为,410,-2,J,，则在,A,点放入,+310,-4,C,的电荷，,该电荷具有的电势能多大？,练习：,已知,:,匀强电场场强中有点电荷,Q,1,=,410,5,C,从,A,移到,O,电场力做功,-6,10,-4,J,，再从,O,移到,B,电场,力做功,-210,-4,J,。,A,B,O,以,B,点为零电势参考点，,Q,1,在,A,、,O,、,B,三点时，,具有的电势能分别是多少？匀强电场中，,A,、,O,、,B,三点的电势是多少？与,Q,1,是否有关？,以,O,为零电