电势能和电势-授课课件

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,*,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,W,G,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?E,4,M,一、静电力在匀强电场中做功有什么特点,E,W=F,|AB|,cos,=,q E,|AM|,1.,将电荷,q,从,A,沿直线移至,B:,A,B,+,q,+,q,F,M一、静电力在匀强电场中做功有什么特点EW=F|AB|,5,M,E,A,B,2.,将电荷,q,从,A,沿折线移至,B:,对,AM:,W,1,=q E,|AM|,对,MB:,W,2,=0,对全程,:,W=W,1,+W,2,=q E,|AM|,+,q,F,+,q,F,MEAB2.将电荷q从A沿折线移至B:对AM:W1=q,6,3.,将电荷,q,从,A,沿曲线移至,B:,M,E,A,B,+,q,F,E,A,B,+,q,F,+,q,F,+,q,F,+,q,F,W=W,1,+W,2,+W,3,+,=q E,|AM|,W,1,=q E,x,1,W,2,=q E,x,2,W,3,=q E,x,3,M,x,1,+,x,2,+,x,3,+=?,X,1,x,2,x3,3.将电荷q从A沿曲线移至B:MEAB+qFEAB+qF+,7,M,E,W=F,|AB|,cos,（,180-,）,=-,q E,|AM|,A,B,-,q,F,4.,如果移动负电荷，结论又如何？,MEW=F|AB|cos（180-）=-q E,8,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,E,P,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,?,E,A,B,A,B,+,若在电场中移动的是负电荷呢,?,F,F,+,E,-,-,F,F,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,A,B,E,+,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,13,A,B,E,+,设,E,PB,=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,14,A,B,E,+,设,E,PB,=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,15,A,B,E,-,设,E,PB,=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=10,3,N/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,E,q,F,A,B,设,A,点的电势能,W,AB,=E,PA,E,PB,=10,3,J,+,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,E,p,=mgh,有电场力就有相应的能，叫电势能,E,P,E,p,由物体和地面间的相对位置决定,E,P,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,=E,P,初,-E,P,末,W,电,=E,P,初,-E,P,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,+,v,F,q,F,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；A,22,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,1.810,-5,J,.,E,PC,=1.810,-5,J,E,PC,=-1.210,-5,J,E,PB,=310,-5,J,E,PA,=-310,-5,J,课堂练习二,将带电量为610-6C的负电荷从电场中的A点移到B点，克服,23,1,、一个电荷只在电场力作用下从电场中的,A,点移到,B,点时，电场力做了,510,6,J,的功，那么,(),A,电荷在,B,处时将具有,510,6,J,的电势能,B,电荷在,B,处将具有,510,6,J,的动能,C,电荷的电势能减少了,510,6,J,D,电荷的动能增加了,510,6,J,CD,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,25,E,PA,=q E L COS,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,?,M,E,A,B,L,2.,正点电荷的电量为,2q,、,3q,、,3.,分析,E,PA,/q,一定吗？,E,PA,/,q,=E L COS,4.,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？,+,q,F,EPA=q E L COS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,1 V=1 J/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1 V=1 J/C三、电势1,27,例,.,试探电荷,q,1,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,q,1,换成试探电荷,q,2,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(,28,1.,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,.),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,P A,电场力做的功,PA,E,W,-,=,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,30,2.,电势是,标量,但有正负。（,负电势表示该处的,电势,比,零电势处,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?,32,3.,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,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,?,15V,E,p2,310,