教案電勢能和電勢

1、第四節(jié) 電勢能和電勢一、電勢能二、電勢三、等勢面本節(jié)學(xué)習(xí)要點(diǎn)（一）電場力做功特點(diǎn)（一）電場力做功特點(diǎn)一、電勢能學(xué)習(xí)要點(diǎn)（二）電勢能（二）電勢能 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)與路徑無關(guān)與路徑無關(guān), ,由初、末位置（高度差）決定由初、末位置（高度差）決定. .(2)(2)重力做功重力做功W WG G與重力勢能變化的關(guān)系與重力勢能變化的關(guān)系12GPPPWEEE (3)(3)重力勢能是相對的重力勢能是相對的, ,須選定零勢能面（參考面）須選定零勢能面（參考面）功是能量轉(zhuǎn)化的量度！功是能量轉(zhuǎn)化的量度！重力做正功，重力勢能減少重力做正功

2、，重力勢能減少重力做負(fù)功，重力勢能增加重力做負(fù)功，重力勢能增加復(fù)習(xí)：復(fù)習(xí)：3、動(dòng)能與重力勢能統(tǒng)稱機(jī)械能212KPEmvEmgh 重力不計(jì)的重力不計(jì)的試探電荷位于電場中某點(diǎn)，如圖所示，試探電荷位于電場中某點(diǎn)，如圖所示，由靜止釋放，回答：由靜止釋放，回答： 它將如何運(yùn)動(dòng)它將如何運(yùn)動(dòng)? ? 電場力做是否做功？做正功還是做負(fù)功？電場力做是否做功？做正功還是做負(fù)功？ 其能量變化情況如何？其能量變化情況如何？E+F 新課引入新課引入（一）電場力做功特點(diǎn)（一）電場力做功特點(diǎn)思考電場力做功有啥特點(diǎn)？思考電場力做功有啥特點(diǎn)？結(jié)論：在勻強(qiáng)電場中移動(dòng)電荷時(shí)，電場力做的功與電荷經(jīng)過的路徑無關(guān),只與電荷的起始位置和終止

3、位置（或始末位置）有關(guān)。同理，對于非勻強(qiáng)電場也適用BMAFq q+WAB = F|AB|cos=qE|AM|問題：如圖，電荷+q沿不同路徑從A點(diǎn)移到B，分析電場力做功w的特點(diǎn)E由功的定義式W=FLcos得：聯(lián)系高一學(xué)過的做功知識，哪種力做功與電場力相似？聯(lián)系高一學(xué)過的做功知識，哪種力做功與電場力相似？因?yàn)橹亓ψ龉Φ倪@個(gè)特點(diǎn)，還引入一種能量重力勢能重力重力做功與重力勢能的關(guān)系：WAB=EPA-EPB （含義是什么？）若規(guī)定A點(diǎn)為參考點(diǎn)， 即EPA =0 ，則WAB=-EPB 若規(guī)定B點(diǎn)為參考點(diǎn)呢？即EPB =0，則WAB=EPA如圖，將如圖，將+q從勻強(qiáng)電場從勻強(qiáng)電場E中的中的A點(diǎn)移到點(diǎn)移到B點(diǎn)

4、的點(diǎn)的過程，電場力對電荷做功過程，電場力對電荷做功W為多少？為多少？AB=L將將-q由由A移到移到B的過程，的過程，電場力對電荷做功為：電場力對電荷做功為：AB+qELcosWqElqEd電cosWqElqEd電d練習(xí)：思考：思考：做功的過程就是能量轉(zhuǎn)化的過程。結(jié)合如圖做功的過程就是能量轉(zhuǎn)化的過程。結(jié)合如圖所示的前例分析，電場力做功的過程中，動(dòng)能和重所示的前例分析，電場力做功的過程中，動(dòng)能和重力勢能的變化情況力勢能的變化情況E+F結(jié)論:重力勢能不變，動(dòng)能增加利用能的轉(zhuǎn)化和守恒定律分析，什么能的減少量等于動(dòng)能的增加量呢？一種新的能量形式被發(fā)現(xiàn)，下面我們來學(xué)習(xí)它一種新的能量形式被發(fā)現(xiàn)，下面我們來學(xué)

5、習(xí)它（二）電勢能（二）電勢能 定義：電場中的電荷由于受到電場力作用而具有的,與電荷在電場中的位置有關(guān)的能，叫電荷在該點(diǎn)的電勢能。實(shí)際是電荷與電場共有的電勢能（系統(tǒng)性）。對電勢能的6點(diǎn)理解：1、電勢能符號 EP2、標(biāo)量3、單位：焦耳 J4、與重力勢能相似，電勢能也有有正、負(fù) 按代數(shù)法比較電勢能的大小。負(fù)值表示比零小。5、電場力做功與電勢能變化的關(guān)系：與重力做功類似 q : A B WAB=EPA-EPB （因果關(guān)系）電場力做正功，電荷的電勢能減少。反之，也正確電場力做負(fù)功，電荷的電勢能增加。反之，也正確 注意：此公式要注意：此公式要代入正負(fù)號運(yùn)算代入正負(fù)號運(yùn)算零電勢點(diǎn)的選擇法：通常把電荷在離場源

6、電荷無限遠(yuǎn)處的電勢能規(guī)定為零。或把電荷在大地表面上電勢能規(guī)定為零。可見電勢能具有相對性。規(guī)律：電荷在某點(diǎn)的電勢能，等于電場力把它從該處移動(dòng)到零勢能位置所做的功。6、參考點(diǎn)及其選擇電場中，電荷的電勢能為零的點(diǎn)，叫參考點(diǎn)。 EPA=WAB若取B點(diǎn)為參考點(diǎn)，即EPB=0由電場力做功與電勢能的變化關(guān)系公式WAB=EPA-EPB 得：重力勢能和電勢能類比 電場中，電場力：電荷之間的作用力有重力就有重力勢能Ep= mgh有電場力就有相應(yīng)的能，叫電勢能EPEp由物體和地面間的相對位置決定EP由電荷間的相對位置決定電場力做正功，電勢能就減少電場力做負(fù)功，電勢能就增加電場力作功，電勢能改變重力做功，重力勢能改變

7、重力做正功，重力勢能就減少重力做負(fù)功，重力勢能就增加W重 = EP1-EP2W電 = EPA-EPB重力場中，重力：地球和物體之間存在的吸引力 正電荷從正電荷從A A點(diǎn)移到點(diǎn)移到B B點(diǎn)時(shí)點(diǎn)時(shí), ,電場力做電場力做 , ,電荷的電勢能電荷的電勢能 . . 正電荷從正電荷從B B點(diǎn)點(diǎn)移到移到A A點(diǎn)時(shí)點(diǎn)時(shí), , 電場力電場力做做 ，電荷克，電荷克服靜電力做功服靜電力做功, ,電電荷的電勢能荷的電勢能 . .ABE+vABE+v如果是負(fù)電荷，重新回答上述問題正功正功減少減少負(fù)功負(fù)功增加增加電勢能應(yīng)用電勢能應(yīng)用 例1. 如圖,在場強(qiáng) 的勻強(qiáng)電場中,點(diǎn)電荷q=+1c從A移動(dòng)到B，AB連線水平且相距L=

8、1m,電場力做功為多少?電勢能如何變化?CNE310拓展：若取A點(diǎn)為參考點(diǎn)，電荷在B點(diǎn)的電勢能多大？電勢能減少JWAB310EqFAB0PAAE因?yàn)?點(diǎn)為參考點(diǎn)，即由公式WAB = EPAEPB JJWEEABPAPB3310100電勢能為負(fù)表示的物理意義是什么？答案：比零勢能小。規(guī)律：電勢能大小按代數(shù)法比較。1、下列說法中，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，電荷的電勢能一定增加BC課堂訓(xùn)練：2、將帶電量為6

9、10-6C的負(fù)電荷從電場中的A點(diǎn)移到B點(diǎn)，克服電場力做了310-5J的功，再從B移到C，電場力做了1.210-5J的功，則（1）電荷從A移到B，再從B移到C的過程中電勢能共改變了多少？（2）如果規(guī)定A點(diǎn)的電勢能為零，則該電荷在B點(diǎn)和C點(diǎn)的電勢能分別為多少？（3）如果規(guī)定B點(diǎn)的電勢能為零，則該電荷在A點(diǎn)和C點(diǎn)的電勢能分別為多少？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 二、

10、電勢二、電勢Aol+ +0cosAWqElcosqElEPAcosElqEPA可見，該比值是一個(gè)與q無關(guān)，僅與電場E及A點(diǎn)的位置有關(guān)，與電勢能相聯(lián)系，可以描述電場的能的性質(zhì)設(shè)EPo =0該比值稱為該比值稱為A A點(diǎn)的點(diǎn)的電勢電勢零勢能零勢能參考點(diǎn)參考點(diǎn)引入物理量：電勢+qE由WAB = EPAEPB qEP1 V = 1 J/C1. 定義:2. 公式及其變形:3. 單位: 伏特(V) 與q無關(guān)，由電場及位置決定。計(jì)算時(shí)要代入正、負(fù)號4. 標(biāo)量：有正、負(fù)； 大小按代數(shù)法比較5. 電勢具有相對性：確定電勢,應(yīng)先規(guī)定電場中某處的電勢為零(參考點(diǎn)).通常規(guī)定：離場源電荷無限遠(yuǎn)處或大地的電勢為零.顯然，

11、參考點(diǎn)的電勢為零，任何電荷在該點(diǎn)的電勢能也為零。反之，也正確。電勢電勢電荷電場中在某一點(diǎn)的電勢能與它的電荷量的比值，叫電場中該點(diǎn)的電勢。符號6、沿著電場線的方向，電勢越來越低 例1. 試探電荷q1放在電場中的A點(diǎn),電勢能為E(規(guī)定無限遠(yuǎn)處電勢能為零),A點(diǎn)的電勢為_,若把試探電荷q1換成試探電荷q2放在電場中的A點(diǎn),A點(diǎn)的電勢為_ (仍規(guī)定無限遠(yuǎn)處電勢能為零).1qE1qE電勢的應(yīng)用 例2. 將一電量為 的點(diǎn)電荷從電場外一點(diǎn)M移至電場中某點(diǎn)A, 電場力做 功 ,求A點(diǎn)的電勢.cq6102解: 場外一點(diǎn)P的電勢為0pJWEPA5104VVqEPAA2010210465從P移到A,電場力做的功 E

12、P M - EP AWMA 注意:計(jì)算電勢首先要規(guī)定零電勢處,且電勢可以為負(fù).54 10 J 等勢面1、等勢面的定義：、等勢面的定義： 電場中電勢相等的點(diǎn)連成的面。電場中電勢相等的點(diǎn)連成的面。2、五種常見電場的等勢面分布、五種常見電場的等勢面分布3、等勢面與電場線的位置關(guān)系：、等勢面與電場線的位置關(guān)系：電場線與等勢面垂直，并且由電勢高的等勢電場線與等勢面垂直，并且由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面面指向電勢低的等勢面4、等勢面是如何描述電場的強(qiáng)弱和方向：、等勢面是如何描述電場的強(qiáng)弱和方向： 等勢線越密電場越強(qiáng)，反之，越弱等勢線越密電場越強(qiáng)，反之，越弱5、等勢面不相交、等勢面不相交 帶電導(dǎo)體周圍的等勢線分布復(fù)習(xí) 兩種疊加電場的電場線如圖所示，虛線如圖所示，虛線a、b和和c是某靜電場中的三個(gè)等勢面，它們的電是某靜電場中的三個(gè)等勢面，它們的電勢分別為勢分別為 、 和和 ，一帶正電粒子射入電場中，其運(yùn)動(dòng)軌跡，一帶正電粒子射入電場中，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的過程中，電場力做負(fù)功的過程中，電場力做負(fù)功B、粒子從、粒子從L到到M的過程中，電場力做負(fù)功的過程中，電場力做負(fù)功C、粒子從、粒子從K到到L的過程中，電勢能增加的過程中，電勢能增加D、粒子從、