《電勢(shì)能和電勢(shì)》精品課件

1、第四節(jié)第四節(jié) 電勢(shì)能和電勢(shì)電勢(shì)能和電勢(shì)cosWFL 1 1、功的計(jì)算：、功的計(jì)算：2 2、重力做功的特點(diǎn)：、重力做功的特點(diǎn)：(1)(1)與路徑無(wú)關(guān)與路徑無(wú)關(guān), ,由初末位置的高度差來(lái)決定由初末位置的高度差來(lái)決定. .(2)(2)重力做功重力做功W WG G與重力勢(shì)能變化的關(guān)系與重力勢(shì)能變化的關(guān)系12GPPPWEEE (3)(3)重力勢(shì)能是相對(duì)的重力勢(shì)能是相對(duì)的, ,須選定零勢(shì)能參考面須選定零勢(shì)能參考面功是能量轉(zhuǎn)化的量度！功是能量轉(zhuǎn)化的量度！重力做重力做正功正功，重力勢(shì)能，重力勢(shì)能減少減少重力做重力做負(fù)功負(fù)功，重力勢(shì)能，重力勢(shì)能增加增加復(fù)習(xí)：復(fù)習(xí)： 一個(gè)一個(gè)試探電荷試探電荷在在電場(chǎng)中電場(chǎng)中某點(diǎn)由

2、靜止某點(diǎn)由靜止釋放釋放, ,將如何運(yùn)動(dòng)將如何運(yùn)動(dòng)? ?E 在電場(chǎng)力作用下在電場(chǎng)力作用下電荷做加速運(yùn)動(dòng)電荷做加速運(yùn)動(dòng), ,一段時(shí)間后獲得一定的一段時(shí)間后獲得一定的速度速度, ,試探電試探電荷的荷的動(dòng)能動(dòng)能增加增加. .+F什么能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能的呢什么能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能的呢? ?一、電場(chǎng)力做功的特點(diǎn)一、電場(chǎng)力做功的特點(diǎn) 在勻強(qiáng)電場(chǎng)中移動(dòng)電荷時(shí)，電場(chǎng)力做的功在勻強(qiáng)電場(chǎng)中移動(dòng)電荷時(shí)，電場(chǎng)力做的功與電荷經(jīng)過(guò)的路徑無(wú)關(guān)與電荷經(jīng)過(guò)的路徑無(wú)關(guān), ,只與電荷的起始位置只與電荷的起始位置和終止位置有關(guān)。和終止位置有關(guān)。對(duì)于非勻強(qiáng)電場(chǎng)也適用對(duì)于非勻強(qiáng)電場(chǎng)也適用B+MAFq q+ WAB = F|AB|cos=qE|AM| 把

3、正電荷沿不把正電荷沿不同路徑從同路徑從A A點(diǎn)移點(diǎn)移到到B B電場(chǎng)力做功？電場(chǎng)力做功？ 將將+q由由A移移到到B的過(guò)程電的過(guò)程電場(chǎng)力對(duì)電荷做場(chǎng)力對(duì)電荷做功為：功為：將將-q由由A移到移到B的過(guò)程，電場(chǎng)的過(guò)程，電場(chǎng)力對(duì)電荷做功為：力對(duì)電荷做功為：dAB+qELcosWqEdqEl電cosWqEdqEl電做功的過(guò)程是一個(gè)做功的過(guò)程是一個(gè)能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程，能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程，那么電場(chǎng)力做功的那么電場(chǎng)力做功的過(guò)程是什么能轉(zhuǎn)化過(guò)程是什么能轉(zhuǎn)化為什么能呢？為什么能呢？二、電勢(shì)能二、電勢(shì)能 電場(chǎng)中的電荷由于受電場(chǎng)中的電荷由于受到電場(chǎng)力作用而具有的到電場(chǎng)力作用而具有的勢(shì)能。勢(shì)能。 正電荷從正電荷從A A點(diǎn)移到點(diǎn)移到

4、B B點(diǎn)時(shí)點(diǎn)時(shí), ,電場(chǎng)力做正功電場(chǎng)力做正功, ,電荷電荷的電勢(shì)能減少的電勢(shì)能減少. . 正電荷從正電荷從B B點(diǎn)移到點(diǎn)移到A A點(diǎn)時(shí)點(diǎn)時(shí), , 電場(chǎng)力做負(fù)功電場(chǎng)力做負(fù)功, ,即電即電荷克服靜電力做功荷克服靜電力做功, ,電荷電荷的電勢(shì)能增加的電勢(shì)能增加. .ABE+vABE+v如果是負(fù)電荷情況相同如果是負(fù)電荷情況相同二、電勢(shì)能二、電勢(shì)能PBPAABEEW1 1、電荷在電場(chǎng)中具有與其位置有關(guān)的能量、電荷在電場(chǎng)中具有與其位置有關(guān)的能量叫電勢(shì)能。叫電勢(shì)能。2 2、電場(chǎng)力對(duì)電荷做正功，電荷的電勢(shì)能減、電場(chǎng)力對(duì)電荷做正功，電荷的電勢(shì)能減小小3、電場(chǎng)力對(duì)電荷做負(fù)功，電荷的電勢(shì)能、電場(chǎng)力對(duì)電荷做負(fù)功，電荷

5、的電勢(shì)能增加增加電場(chǎng)力做的功等于電勢(shì)能變化量的負(fù)值電場(chǎng)力做的功等于電勢(shì)能變化量的負(fù)值 例例1. 1. 如圖如圖, ,在場(chǎng)強(qiáng)在場(chǎng)強(qiáng) 的勻強(qiáng)電場(chǎng)中的勻強(qiáng)電場(chǎng)中, ,點(diǎn)電荷點(diǎn)電荷q=+1cq=+1c從從A A移動(dòng)到移動(dòng)到B,ABB,AB相距相距L=1m,L=1m,電場(chǎng)電場(chǎng)力做功為多少力做功為多少? ?電勢(shì)能如何變化電勢(shì)能如何變化? ?CNE310電荷在電荷在B B點(diǎn)具有的電勢(shì)能多大？點(diǎn)具有的電勢(shì)能多大？電勢(shì)能減少電勢(shì)能減少JWAB310EqFAB設(shè)設(shè)A A點(diǎn)的電勢(shì)能點(diǎn)的電勢(shì)能0PAEWAB = EPAEPB =103JJJWEEABPAPB3310100電勢(shì)能為負(fù)表示電勢(shì)能為負(fù)表示的物理意義是什的物

6、理意義是什么？么？+ 通常把電荷在離場(chǎng)源電荷無(wú)限遠(yuǎn)處通常把電荷在離場(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。表面上電勢(shì)能規(guī)定為零。 電荷在某點(diǎn)的電勢(shì)能，等于電電荷在某點(diǎn)的電勢(shì)能，等于電場(chǎng)力把它從該處移動(dòng)到零勢(shì)能位場(chǎng)力把它從該處移動(dòng)到零勢(shì)能位置所做的功置所做的功電勢(shì)能為負(fù)表示電荷在該處的電勢(shì)能比電勢(shì)能為負(fù)表示電荷在該處的電勢(shì)能比 零零還要小還要小. .電勢(shì)能是標(biāo)量電勢(shì)能是標(biāo)量電勢(shì)能是相對(duì)的，與零勢(shì)能面的選擇有關(guān)。電勢(shì)能是相對(duì)的，與零勢(shì)能面的選擇有關(guān)。電勢(shì)能是電荷和電場(chǎng)所共有的，具有系統(tǒng)電勢(shì)能是電荷和電場(chǎng)所共有的，具有系統(tǒng) 性性重力勢(shì)能和

7、電勢(shì)能類比重力勢(shì)能和電勢(shì)能類比 重力場(chǎng)中，重力：地球和重力場(chǎng)中，重力：地球和物體之間存在的吸引力物體之間存在的吸引力電場(chǎng)中，電場(chǎng)力：電荷之電場(chǎng)中，電場(chǎng)力：電荷之間的作用力間的作用力有重力就有重力勢(shì)能有重力就有重力勢(shì)能Ep= mgh有電場(chǎng)力就有相應(yīng)的能，有電場(chǎng)力就有相應(yīng)的能，叫電勢(shì)能叫電勢(shì)能EPEp由物體和地面間的相對(duì)由物體和地面間的相對(duì)位置決定位置決定EP由電荷間的相對(duì)位置決定由電荷間的相對(duì)位置決定電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能就減少電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能就減少電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能就增加電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能就增加電場(chǎng)力作功，電勢(shì)能改變電場(chǎng)力作功，電勢(shì)能改變重力做功，重力勢(shì)能改變重力做功，重力勢(shì)能改變重力做

8、正功，重力勢(shì)能就減少重力做正功，重力勢(shì)能就減少重力做負(fù)功，重力勢(shì)能就增加重力做負(fù)功，重力勢(shì)能就增加WW重重 = E= EP1P1-E-EP2P2WW電電 = E= EPAPA-E-EPBPB1、下列說(shuō)法中，正確的是：、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、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、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、把兩個(gè)異種點(diǎn)電荷間的距離增大一些，電荷的電勢(shì)能一定增加勢(shì)能一定增加D、把兩個(gè)異種點(diǎn)電

9、荷間的距離減小一些，電荷的電、把兩個(gè)異種點(diǎn)電荷間的距離減小一些，電荷的電勢(shì)能一定增加勢(shì)能一定增加BC課堂訓(xùn)練：課堂訓(xùn)練：2、把電量、把電量q1=510-5C的電荷從電場(chǎng)中的的電荷從電場(chǎng)中的A點(diǎn)移到點(diǎn)移到B點(diǎn)，點(diǎn)，電場(chǎng)力做功電場(chǎng)力做功W1=10-3J，則電荷，則電荷q1在在A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)能兩點(diǎn)的電勢(shì)能EA1與與EB1之差之差EA1-EB1=_J；若把若把q2=-110-4C的電荷從的電荷從A點(diǎn)移到點(diǎn)移到B點(diǎn)，電場(chǎng)力做功點(diǎn)，電場(chǎng)力做功W2=_J，電荷，電荷q2從從A到到B電勢(shì)能的變化量為多少？電勢(shì)能的變化量為多少？3 3、將帶電量為、將帶電量為6 61010-6-6C C的負(fù)電荷從電場(chǎng)中的的負(fù)電

10、荷從電場(chǎng)中的A A點(diǎn)移點(diǎn)移到到B B點(diǎn)，克服電場(chǎng)力做了點(diǎn)，克服電場(chǎng)力做了3 31010-5-5J J的功，再?gòu)牡墓?，再?gòu)腂 B移移到到C C，電場(chǎng)力做了，電場(chǎng)力做了1.21.21010-5-5J J的功，則的功，則（1 1）電荷從）電荷從A A移到移到B B，再?gòu)?，再?gòu)腂 B移到移到C C的過(guò)程中電勢(shì)能的過(guò)程中電勢(shì)能共改變了多少？共改變了多少？（2 2）如果規(guī)定）如果規(guī)定A A點(diǎn)的電勢(shì)能為零，則該電荷在點(diǎn)的電勢(shì)能為零，則該電荷在B B點(diǎn)點(diǎn)和和C C點(diǎn)的電勢(shì)能分別為多少？點(diǎn)的電勢(shì)能分別為多少？（3 3）如果規(guī)定）如果規(guī)定B B點(diǎn)的電勢(shì)能為零，則該電荷在點(diǎn)的電勢(shì)能為零，則該電荷在A A點(diǎn)點(diǎn)和和C

11、C點(diǎn)的電勢(shì)能分別為多少？點(diǎn)的電勢(shì)能分別為多少？增加了增加了1.81.81010-5-5J J. E EPCPC=1.8=1.81010-5-5 J J E EPCPC=-1.2=-1.21010-5-5 J JE EPBPB=3=31010-5-5 J J E EPAPA= -3= -31010-5-5 J J A0lE+ +cos0qElWAcosqElEPAcosElqEPA 該比值是一個(gè)與該比值是一個(gè)與q q無(wú)關(guān)，僅與電場(chǎng)無(wú)關(guān)，僅與電場(chǎng)及及A A點(diǎn)的位置有關(guān)的量。點(diǎn)的位置有關(guān)的量。三、電勢(shì)三、電勢(shì)設(shè)EP0 =0該比值稱為該比值稱為A A點(diǎn)的點(diǎn)的電勢(shì)電勢(shì)零勢(shì)能零勢(shì)能參考點(diǎn)參考點(diǎn)電荷電場(chǎng)中在

12、某一點(diǎn)的電勢(shì)能與電荷電場(chǎng)中在某一點(diǎn)的電勢(shì)能與它的電荷量的比值它的電荷量的比值qEP1 V = 1 J/C1. 1. 定義定義: :2. 2. 公式公式: :3. 3. 單位單位: : 伏特伏特(V)(V) ( (計(jì)算時(shí)要計(jì)算時(shí)要代入正負(fù)號(hào)代入正負(fù)號(hào)) )4. 標(biāo)量標(biāo)量 ( (有正負(fù)有正負(fù)) )5. 5. 電勢(shì)具有電勢(shì)具有相對(duì)性相對(duì)性：確定電勢(shì)確定電勢(shì), ,應(yīng)先規(guī)定電應(yīng)先規(guī)定電場(chǎng)中某處的電勢(shì)為零場(chǎng)中某處的電勢(shì)為零.( .(通常規(guī)定離場(chǎng)源電荷通常規(guī)定離場(chǎng)源電荷無(wú)限遠(yuǎn)處無(wú)限遠(yuǎn)處或或大地大地的電勢(shì)為零的電勢(shì)為零.) .) 例例1. 1. 試探電荷試探電荷q q1 1放在電場(chǎng)中的放在電場(chǎng)中的A A點(diǎn)點(diǎn),

13、 ,電電勢(shì)能為勢(shì)能為E(E(規(guī)定無(wú)限遠(yuǎn)處電勢(shì)能為零規(guī)定無(wú)限遠(yuǎn)處電勢(shì)能為零),A),A點(diǎn)的電勢(shì)為點(diǎn)的電勢(shì)為_(kāi),_,若把試探電荷若把試探電荷q q1 1換成試探電荷換成試探電荷q q2 2放在電場(chǎng)中的放在電場(chǎng)中的A A點(diǎn)點(diǎn),A,A點(diǎn)的電勢(shì)為點(diǎn)的電勢(shì)為_(kāi) (_ (仍規(guī)定無(wú)限仍規(guī)定無(wú)限遠(yuǎn)處電勢(shì)能為零遠(yuǎn)處電勢(shì)能為零). ).1qE1qE 例例2. 2. 將一電量為將一電量為 的點(diǎn)電荷從的點(diǎn)電荷從電場(chǎng)外一點(diǎn)電場(chǎng)外一點(diǎn)P P移至電場(chǎng)中某點(diǎn)移至電場(chǎng)中某點(diǎn)A, A, 電場(chǎng)力做電場(chǎng)力做 功功 , ,求求A A點(diǎn)的電勢(shì)點(diǎn)的電勢(shì). .cq6102解解: : 場(chǎng)外一點(diǎn)場(chǎng)外一點(diǎn)P P的電勢(shì)為的電勢(shì)為0pJWEPA5104

14、VVqEPAA2010210465從從P A,P A,電場(chǎng)力做的功電場(chǎng)力做的功 PAEW 注意注意: :計(jì)算電勢(shì)首先要規(guī)定計(jì)算電勢(shì)首先要規(guī)定零電勢(shì)處零電勢(shì)處, ,且且電勢(shì)可以為電勢(shì)可以為負(fù)負(fù). .沿著電場(chǎng)線方向，電勢(shì)如何變化呢？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、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？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)、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)。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（通常取離場(chǎng)源電

15、荷無(wú)限遠(yuǎn)處或大地的電勢(shì)為零）零）四、等勢(shì)面四、等勢(shì)面電場(chǎng)中電勢(shì)相同的各點(diǎn)構(gòu)成的面電場(chǎng)中電勢(shì)相同的各點(diǎn)構(gòu)成的面等勢(shì)面與電場(chǎng)線的關(guān)系：等勢(shì)面與電場(chǎng)線的關(guān)系：（1）電場(chǎng)線與等勢(shì)面垂直，并且由電勢(shì)高）電場(chǎng)線與等勢(shì)面垂直，并且由電勢(shì)高 的等勢(shì)面指向電勢(shì)低的等勢(shì)面的等勢(shì)面指向電勢(shì)低的等勢(shì)面問(wèn)題：等勢(shì)面能相交、相切嗎？問(wèn)題：等勢(shì)面能相交、相切嗎？（2）等差等勢(shì)面越密的地方，電場(chǎng)強(qiáng)度）等差等勢(shì)面越密的地方，電場(chǎng)強(qiáng)度 E越大越大如圖所示，虛線如圖所示，虛線a、b和和c是某靜電場(chǎng)中的三個(gè)等勢(shì)面，它們的電是某靜電場(chǎng)中的三個(gè)等勢(shì)面，它們的電勢(shì)分別為勢(shì)分別為 、 和和 ，一帶正電粒子射入電場(chǎng)中，其運(yùn)動(dòng)軌跡，一帶正電粒子

16、射入電場(chǎng)中，其運(yùn)動(dòng)軌跡如實(shí)線如實(shí)線KLMN所示。由圖可知：所示。由圖可知：A、粒子從、粒子從K到到L的過(guò)程中，電場(chǎng)力做負(fù)功的過(guò)程中，電場(chǎng)力做負(fù)功B、粒子從、粒子從L到到M的過(guò)程中，電場(chǎng)力做負(fù)功的過(guò)程中，電場(chǎng)力做負(fù)功C、粒子從、粒子從K到到L的過(guò)程中，電勢(shì)能增加的過(guò)程中，電勢(shì)能增加D、粒子從、粒子從L到到M的過(guò)程中，動(dòng)能減少的過(guò)程中，動(dòng)能減少abcACabcKLMN如圖所示，三個(gè)等差等勢(shì)面上有如圖所示，三個(gè)等差等勢(shì)面上有a、b、c、d四點(diǎn)，若四點(diǎn)，若將一個(gè)正電荷由將一個(gè)正電荷由c經(jīng)經(jīng)a移動(dòng)到移動(dòng)到d電場(chǎng)力做正功電場(chǎng)力做正功W1，若由，若由c經(jīng)經(jīng)b移動(dòng)到移動(dòng)到d電場(chǎng)力做正功電場(chǎng)力做正功W2，則：，則：2121212121212121.，WWDWWCWWBWWA123cabdD隨堂訓(xùn)練隨堂訓(xùn)練兩塊帶電的平行金屬板相距兩塊帶電的平行金屬板相距2cm，板間有一與板面垂直，板間有一與板面垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)，一電子從負(fù)極板自由釋放，經(jīng)的勻強(qiáng)電場(chǎng)，一電子從負(fù)極板自由釋放，經(jīng)1.510-8s打打到對(duì)面極板上，求該電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度。（電子質(zhì)量