《電勢(shì)能和電勢(shì)》PPT課件.ppt

第一章靜電場(chǎng) 物理選修3 1 4電勢(shì)能和電勢(shì) 復(fù)習(xí)回顧 1 功的計(jì)算 2 重力做功有什么特點(diǎn) 1 與路徑無(wú)關(guān) 由初末位置的高度差來(lái)決定 2 WG與重力勢(shì)能的關(guān)系 3 重力勢(shì)能是相對(duì)的 有零勢(shì)能面 人為選定 重力勢(shì)能具有系統(tǒng)性 功是能量轉(zhuǎn)化的量度 力學(xué)中我們研究問(wèn)題時(shí) 是分別從動(dòng)力學(xué)和能量?jī)蓚€(gè)角度來(lái)進(jìn)行的 現(xiàn)在電學(xué)中我們要深刻認(rèn)識(shí)電場(chǎng)的性質(zhì) 也要采用類(lèi)似的方法 前面三節(jié)內(nèi)容我們已經(jīng)從電荷在電場(chǎng)中受力的作用 說(shuō)明電場(chǎng)具有力的性質(zhì) 建立了電場(chǎng)強(qiáng)度的概念 那么從能量的角度來(lái)看 電場(chǎng)又有什么性質(zhì)呢 一個(gè)試探電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)由靜止釋放 將如何運(yùn)動(dòng) 在電場(chǎng)力作用下電荷做加速運(yùn)動(dòng) 一段時(shí)間后獲得一定的速度 試探電荷的動(dòng)能增加 什么能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能的呢 我們首先來(lái)研究電場(chǎng)力做功的問(wèn)題 二 靜電力做功的特點(diǎn) 一 靜電力做功的特點(diǎn) F q 把正電荷沿不同路徑從A點(diǎn)移到B電場(chǎng)力做功 在電場(chǎng)中移動(dòng)電荷時(shí) 靜電力做的功與電荷的起始位置和終止位置有關(guān) 但與電荷經(jīng)過(guò)的路徑無(wú)關(guān) 與重力做功特點(diǎn)相類(lèi)比 靜電力做功的特點(diǎn) 對(duì)于非勻強(qiáng)電場(chǎng)也適用 重力勢(shì)能 A B C 1 物體沿著這三種路徑移動(dòng)的過(guò)程中 重力做功一樣嗎 重力做的功與路徑無(wú)關(guān)2 WG mgh1 mgh2Ep mgh物體的重力勢(shì)能等于它所受重力與所處高度的乘積 電勢(shì)能 1 由于移動(dòng)電荷時(shí)靜電力做的功與移動(dòng)的路徑無(wú)關(guān) 電荷在電場(chǎng)中也具有勢(shì)能 這種勢(shì)能叫做電勢(shì)能 用Ep表示 類(lèi)比于重力做功與重力勢(shì)能的關(guān)系 靜電力做功與電勢(shì)能有什么關(guān)系呢 電場(chǎng)力做正功 電勢(shì)能減少 三 電勢(shì)能 電場(chǎng)力做負(fù)功 電勢(shì)能增加 與重力做功跟重力勢(shì)能變化關(guān)系相類(lèi)比 重力做的功等于重力勢(shì)能的減少量 靜電力做的功等于電勢(shì)能的減少量 重力勢(shì)能的減少量 電勢(shì)能的減少量 小結(jié) 電場(chǎng)力做多少功 電荷電勢(shì)能就變化多少 2 電勢(shì)能是相對(duì)的 與零電勢(shì)能面有關(guān) 通常把電荷在離場(chǎng)源電荷無(wú)限遠(yuǎn)處的電勢(shì)能規(guī)定為零 或把電荷在大地表面上電勢(shì)能規(guī)定為零 3 電勢(shì)能是電荷和電場(chǎng)所共有的 具有系統(tǒng)性 4 電勢(shì)能是標(biāo)量 電勢(shì)能為負(fù)表示電荷在該處的電勢(shì)能比零還要小 設(shè)EPB 0 電荷在某點(diǎn)的電勢(shì)能 等于把它從該點(diǎn)移到零勢(shì)能位置時(shí)靜電力所做的功 零勢(shì)能參考點(diǎn) 設(shè)EPB 0 電荷在某點(diǎn)的電勢(shì)能 等于把它從該點(diǎn)移到零勢(shì)能位置時(shí)靜電力所做的功 設(shè)EPB 0 1 電荷在某點(diǎn)的電勢(shì)能 等于把它從該點(diǎn)移到零勢(shì)能位置時(shí)靜電力所做的功 負(fù)號(hào)表示電勢(shì)能的高低 正電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)時(shí) 靜電力做正功 電荷的電勢(shì)能減少 正電荷從B點(diǎn)移到A點(diǎn)時(shí) 靜電力做負(fù)功 即電荷克服靜電力做功 電荷的電勢(shì)能增加 重力勢(shì)能和電勢(shì)能類(lèi)比 重力場(chǎng)中 重力 地球和物體之間存在的吸引力 電場(chǎng)中 電場(chǎng)力 電荷之間的作用力 有重力就有重力勢(shì)能Ep mgh 有電場(chǎng)力就有相應(yīng)的能 叫電勢(shì)能EP Ep由物體和地面間的相對(duì)位置決定 EP由電荷間的相對(duì)位置決定 W重 EP1 EP2 W電 EPA EPB 盡管重力做功與電場(chǎng)力做功很相似 但還是存在很大差異 存在兩種電荷 正電荷順電場(chǎng)線移動(dòng) 電場(chǎng)力做正功 電勢(shì)能減少負(fù)電荷順電場(chǎng)線移動(dòng) 電場(chǎng)力做負(fù)功 電勢(shì)能增加正電荷逆電場(chǎng)線移動(dòng) 電場(chǎng)力做負(fù)功 電勢(shì)能增加負(fù)電荷逆電場(chǎng)線移動(dòng) 電場(chǎng)力做正功 電勢(shì)能減少 電勢(shì)能 功是能量轉(zhuǎn)化的量度2 靜電力做的功等于電勢(shì)能的減少量 WAB表示電荷從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)的過(guò)程中靜電力做的功EpA和EpB分別表示電荷在A點(diǎn)和B點(diǎn)的電勢(shì)能如果知道了在兩點(diǎn)間移動(dòng)電荷時(shí) 靜電力做的功 那么這兩個(gè)位置的電勢(shì)能知道嗎 電勢(shì)能 靜電力做的功只能決定電勢(shì)能的變化量 而不能決定電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)能的數(shù)值 如果規(guī)定電荷在B點(diǎn)的電勢(shì)能為零 則電荷在A點(diǎn)的電勢(shì)能等于WAB 3 電勢(shì)能具有相對(duì)性 要確定電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)能的數(shù)值 必須先確定零電勢(shì)能參考位置 電荷在某點(diǎn)的電勢(shì)能 等于靜電力把它從該點(diǎn)移動(dòng)到零勢(shì)能位置時(shí)所做的功 通常把電荷在離場(chǎng)源電荷無(wú)限遠(yuǎn)處的電勢(shì)能規(guī)定為零 或把電荷在大地表面上的電勢(shì)能規(guī)定為零 電勢(shì)能 4 電勢(shì)能是電荷和電場(chǎng)所共有的 具有系統(tǒng)性5 電勢(shì)能是標(biāo)量 由此可見(jiàn) 電場(chǎng)力做功與重力做功 電勢(shì)能與重力勢(shì)能都很相似 所以大家在學(xué)習(xí)電勢(shì)能過(guò)程中應(yīng)該多聯(lián)系重力做功與重力勢(shì)能的關(guān)系幫助理解電勢(shì)能 電勢(shì)能 重力勢(shì)能和電勢(shì)能類(lèi)比 重力場(chǎng)中 重力 地球和物體之間存在的吸引力 電場(chǎng)中 電場(chǎng)力 電荷之間的作用力 有重力就有重力勢(shì)能Ep mgh 有電場(chǎng)力就有相應(yīng)的能 叫電勢(shì)能EP Ep由物體和地面間的相對(duì)位置決定 EP由電荷間的相對(duì)位置決定 W重 EP1 EP2 W電 EPA EPB 電勢(shì)能 盡管重力做功與電場(chǎng)力做功很相似 但還是存在很大差異 存在兩種電荷 正電荷順電場(chǎng)線移動(dòng) 電場(chǎng)力做正功 電勢(shì)能減少負(fù)電荷順電場(chǎng)線移動(dòng) 電場(chǎng)力做負(fù)功 電勢(shì)能增加正電荷逆電場(chǎng)線移動(dòng) 電場(chǎng)力做負(fù)功 電勢(shì)能增加負(fù)電荷逆電場(chǎng)線移動(dòng) 電場(chǎng)力做正功 電勢(shì)能減少 電勢(shì)能 1 下列說(shuō)法中 正確的是 A 把兩個(gè)同種點(diǎn)電荷間的距離增大一些 電荷的電勢(shì)能一定增加B 把兩個(gè)同種點(diǎn)電荷間的距離減小一些 電荷的電勢(shì)能一定增加C 把兩個(gè)異種點(diǎn)電荷間的距離增大一些 電荷的電勢(shì)能一定增加D 把兩個(gè)異種點(diǎn)電荷間的距離減小一些 電荷的電勢(shì)能一定增加 電勢(shì)能 2 把電量q1 5 10 5C的電荷從電場(chǎng)中的A點(diǎn)移到B點(diǎn) 電場(chǎng)力做功W1 10 3J 則電荷q1在A B兩點(diǎn)的電勢(shì)能EA1與EB1之差EA1 EB1 J 若把q2 1 10 4C的電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn) 電場(chǎng)力做功W2 J 電荷q2從A到B電勢(shì)能的變化量為多少 電勢(shì) 規(guī)定O點(diǎn)的電勢(shì)能為零電荷q在A點(diǎn)的電勢(shì)能EpA 如果在A點(diǎn)放的是2q的電荷呢 EpA q是相同的對(duì)電場(chǎng)中的不同位置 這個(gè)比值一般是不同的 電勢(shì) 1 電勢(shì) 電荷在電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電勢(shì)能與它的電荷量的比值2 公式 3 單位 在國(guó)際單位制中 電勢(shì)的單位是伏特 符號(hào)是V1V 1J C 電勢(shì) 沿著電場(chǎng)線方向 電勢(shì)如何變化呢 4 沿著電場(chǎng)線的方向 電勢(shì)越來(lái)越低如何確定電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)呢 5 電勢(shì)具有相對(duì)性 先規(guī)定電場(chǎng)中某處的電勢(shì)為零 然后才能確定電場(chǎng)中其他各點(diǎn)的電勢(shì) 通常取離場(chǎng)源電荷無(wú)限遠(yuǎn)處或大地的電勢(shì)為零 電勢(shì) 3 將一電量為q 2 10 6C的點(diǎn)電荷從電場(chǎng)外一點(diǎn)P移至電場(chǎng)中某點(diǎn)A 電場(chǎng)力做功4 10 5J 求A點(diǎn)的電勢(shì) 解 場(chǎng)外一點(diǎn)P的電勢(shì)為 點(diǎn)評(píng) 計(jì)算電勢(shì)首先要規(guī)定零電勢(shì)處 且電勢(shì)可以為負(fù) 使用公式求某點(diǎn)的電勢(shì)時(shí) 必須注意電勢(shì)能與電荷量的正 負(fù)號(hào) 電勢(shì) 沿著電場(chǎng)線方向 電勢(shì)如何變化呢 4 沿著電場(chǎng)線的方向 電勢(shì)越來(lái)越低如何確定電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)呢 5 電勢(shì)具有相對(duì)性 先規(guī)定電場(chǎng)中某處的電勢(shì)為零 然后才能確定電場(chǎng)中其他各點(diǎn)的電勢(shì) 通常取離場(chǎng)源電荷無(wú)限遠(yuǎn)處或大地的電勢(shì)為零 6 電勢(shì)是標(biāo)量 只有大小 沒(méi)有方向 負(fù)電勢(shì)表示該處的電勢(shì)比零電勢(shì)處電勢(shì)低 如圖所示是一條電場(chǎng)線上的三點(diǎn) 電場(chǎng)線的方向由a到c a b間的距離等于b c間的距離 用 和Ea Eb Ec分別表示a b c三點(diǎn)的電勢(shì)和電場(chǎng)強(qiáng)度 可以斷定 電勢(shì) 電勢(shì) 等勢(shì)面 地理上 等高線表示地勢(shì)的高低 在電場(chǎng)中常用等勢(shì)面來(lái)表示電勢(shì)的高低 電場(chǎng)中電勢(shì)相同的各點(diǎn)構(gòu)成的面叫做等勢(shì)面 等勢(shì)面 等勢(shì)面的特點(diǎn) 1 等勢(shì)面一定跟電場(chǎng)線垂直 在同一等勢(shì)面上的任意兩點(diǎn)間移動(dòng)電荷 電場(chǎng)力不做功 2 電場(chǎng)線總是從電勢(shì)高的等勢(shì)面指向電勢(shì)低的等勢(shì)面 任意兩個(gè)等勢(shì)面都不會(huì)相交 3 等差等勢(shì)面越密的地方電場(chǎng)強(qiáng)度越大 等勢(shì)面 幾種典型電場(chǎng)的等勢(shì)面 1 點(diǎn)電荷電場(chǎng)中的等勢(shì)面 以點(diǎn)電荷為球心的一簇球面 等勢(shì)面 2 等量異種點(diǎn)電荷電場(chǎng)中的等勢(shì)面 兩簇對(duì)稱(chēng)曲面 等勢(shì)面 3 等量同種點(diǎn)電荷電場(chǎng)中的等勢(shì)面 兩簇對(duì)稱(chēng)曲面 等勢(shì)面 5 勻強(qiáng)電場(chǎng)中的等勢(shì)面 垂直于電場(chǎng)線的一簇平面 4 形狀不規(guī)則的帶電導(dǎo)體附近的電場(chǎng)線及等勢(shì)面 等勢(shì)面 如圖所示 虛線a b和c是某靜電場(chǎng)中的三個(gè)等勢(shì)面 它們的電勢(shì)分別為 和 一帶正電粒子射入電場(chǎng)中 其運(yùn)動(dòng)軌跡如實(shí)線KLMN所示 由圖可知 A 粒子從K到L的過(guò)程中 電場(chǎng)力做負(fù)功B 粒子從L到M的過(guò)程中 電場(chǎng)力做負(fù)功C 粒子從K到L的過(guò)程中 電勢(shì)能增加D 粒子從L到M的過(guò)程中 動(dòng)能減少 等勢(shì)面 如圖所示 三個(gè)等差等勢(shì)面上有a b c d四點(diǎn) 若將一個(gè)正電荷由c經(jīng)a移動(dòng)到d電場(chǎng)力做正功W1 若由c經(jīng)b移動(dòng)到d電場(chǎng)力做正功W2 則 隨堂訓(xùn)練 兩塊帶電的平行金屬板相距2cm