電勢(shì)能和電勢(shì)課件-新人教版選修3-1

1、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)由靜止釋放某點(diǎn)由靜止釋放, ,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)間后獲一段時(shí)間后獲得一定的得一定的速度速度, ,試探電荷的試探電荷的動(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BMAFq q W甲甲= F|AB|cos=qE|AM|把正電荷沿不同路徑從把正電荷沿不同路徑從A A點(diǎn)移到點(diǎn)移到B B電場(chǎng)力做功？電場(chǎng)力做功？+甲甲乙乙丙丙沿甲路徑電場(chǎng)力做功沿甲路徑電場(chǎng)力做功: :沿乙路徑電場(chǎng)力做功沿乙路徑電場(chǎng)力做功: :沿丙路徑電場(chǎng)力做功沿丙路徑電場(chǎng)力做功: : W乙乙=

2、 qE|AM| W丙丙= qE|AM|沿任意路徑電場(chǎng)力做功沿任意路徑電場(chǎng)力做功: : W任意任意=qE|AM|靜電力做功靜電力做功與路徑無(wú)關(guān)與路徑無(wú)關(guān), ,由由初末位置初末位置來(lái)決定來(lái)決定. .做功的過(guò)程是一個(gè)能量轉(zhuǎn)做功的過(guò)程是一個(gè)能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程?；倪^(guò)程。重力做功的過(guò)程是重力重力做功的過(guò)程是重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的過(guò)程勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的過(guò)程. .那么電場(chǎng)力做功的過(guò)程那么電場(chǎng)力做功的過(guò)程是什么能轉(zhuǎn)化為什么能是什么能轉(zhuǎn)化為什么能呢？呢？與重力做功情況相似。與重力做功情況相似。ABE+vABE+v電荷在電場(chǎng)中也具有勢(shì)能，這種勢(shì)能叫電荷在電場(chǎng)中也具有勢(shì)能，這種勢(shì)能叫電勢(shì)能電勢(shì)能。電勢(shì)能符號(hào)：電勢(shì)能符號(hào)：手

3、寫體：手寫體： pE Ep 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), ,靜電力做正功靜電力做正功, ,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), ,靜電力做負(fù)功靜電力做負(fù)功, , 電荷電荷的電勢(shì)能增加的電勢(shì)能增加. .電場(chǎng)力對(duì)電荷做電場(chǎng)力對(duì)電荷做正功正功，電荷的電勢(shì)能，電荷的電勢(shì)能減小減小電場(chǎng)力對(duì)電荷做電場(chǎng)力對(duì)電荷做負(fù)功負(fù)功，電荷的電勢(shì)能，電荷的電勢(shì)能增大增大電場(chǎng)力做的功等于電勢(shì)能的電場(chǎng)力做的功等于電勢(shì)能的減少量減少量PBPAABEEW如圖如圖, ,在場(chǎng)強(qiáng)在場(chǎng)強(qiáng)E=10E=103 3N/CN/C的勻強(qiáng)電場(chǎng)中的勻強(qiáng)電場(chǎng)中, ,點(diǎn)電荷點(diǎn)電荷

4、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)力做功為多少電場(chǎng)力做功為多少? ?電勢(shì)能如電勢(shì)能如何變化何變化? ?電勢(shì)能減少電勢(shì)能減少JWAB310EqFAB+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？WAB = EPAEPB =103JJJWEEABPAPB3310100設(shè)設(shè)A A點(diǎn)的電勢(shì)能點(diǎn)的電勢(shì)能0PAE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？ 通常把電荷在離場(chǎng)源電荷通常把電荷在離場(chǎng)源電荷無(wú)限遠(yuǎn)處無(wú)限遠(yuǎn)處的電勢(shì)能的電勢(shì)能規(guī)定為規(guī)定為零零，或把電荷在，或把電荷在大地表面大地表面上電勢(shì)能規(guī)定為上電勢(shì)能規(guī)定為零零。

5、電荷在某點(diǎn)的電勢(shì)能，等于靜電力把它從電荷在某點(diǎn)的電勢(shì)能，等于靜電力把它從該處移動(dòng)到零勢(shì)能位置所做的功。該處移動(dòng)到零勢(shì)能位置所做的功。WAB = EPA - EP0 EPA = WAB電勢(shì)能為電勢(shì)能為負(fù)負(fù)表示電荷在該處的電勢(shì)能比選取的表示電荷在該處的電勢(shì)能比選取的勢(shì)能零點(diǎn)的電勢(shì)能還要小勢(shì)能零點(diǎn)的電勢(shì)能還要小. .2 2、電勢(shì)能是電荷和電場(chǎng)所共有的，具有、電勢(shì)能是電荷和電場(chǎng)所共有的，具有系統(tǒng)性系統(tǒng)性1 1、電勢(shì)能是、電勢(shì)能是相對(duì)相對(duì)的，與零電勢(shì)能面有關(guān)的，與零電勢(shì)能面有關(guān)3 3、電勢(shì)能是、電勢(shì)能是標(biāo)量標(biāo)量重力勢(shì)能和電勢(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

6、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，

7、重力勢(shì)能就增加WW重重 = E= EP P初初-E-EP P末末WW電電 = E= EP P初初-E-EP P末末下列說(shuō)法中正確的是（下列說(shuō)法中正確的是（ ）A.A.當(dāng)兩正點(diǎn)電荷相互靠近時(shí)，它們的電勢(shì)能增大當(dāng)兩正點(diǎn)電荷相互靠近時(shí)，它們的電勢(shì)能增大B.B.當(dāng)兩負(fù)點(diǎn)電荷相互靠近時(shí)，它們的電勢(shì)能增大當(dāng)兩負(fù)點(diǎn)電荷相互靠近時(shí)，它們的電勢(shì)能增大C.C.一個(gè)正電荷與另一個(gè)負(fù)電荷相互靠近時(shí)，它們的一個(gè)正電荷與另一個(gè)負(fù)電荷相互靠近時(shí)，它們的電勢(shì)能減小電勢(shì)能減小D.D.一個(gè)正電荷與另一個(gè)負(fù)電荷相互靠近時(shí)，它們的一個(gè)正電荷與另一個(gè)負(fù)電荷相互靠近時(shí)，它們的電勢(shì)能增大。電勢(shì)能增大。ABCABC一個(gè)電荷只在電場(chǎng)力作用下從

8、電場(chǎng)中的一個(gè)電荷只在電場(chǎng)力作用下從電場(chǎng)中的A A點(diǎn)移到點(diǎn)移到B B點(diǎn)時(shí)，電場(chǎng)點(diǎn)時(shí)，電場(chǎng)力做了力做了5 510106 6J J的功，那么的功，那么 ( )( )A A電荷在電荷在B B處時(shí)將具有處時(shí)將具有5 510106 6J J 的電勢(shì)能的電勢(shì)能B B電荷在電荷在B B處將具有處將具有5 510106 6J J 的動(dòng)能的動(dòng)能C C電荷的電勢(shì)能減少了電荷的電勢(shì)能減少了5 510106 6J J D D電荷的動(dòng)能增加了電荷的動(dòng)能增加了5 510106 6J J CDCD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)電荷從電場(chǎng)中的A A點(diǎn)移到點(diǎn)移到B B點(diǎn)，克點(diǎn)，克服電場(chǎng)力做

9、了服電場(chǎng)力做了3 31010-5-5J J的功，再?gòu)牡墓?，再?gòu)腂 B移到移到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)能共改變了的過(guò)程中電勢(shì)能共改變了多少？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)和點(diǎn)和C C點(diǎn)的電點(diǎn)的電勢(shì)能分別為多少？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)和點(diǎn)和C C點(diǎn)的電點(diǎn)的電勢(shì)能分別為多少？勢(shì)能分別為多少？增加了增加了

10、1.810-5J. EPC=1.810-5 J EPC=-1.210-5 JEPB=310-5 J EPA= -310-5 J 1.1.電場(chǎng)力能夠?qū)Ψ湃肫渲械碾姾勺龉﹄妶?chǎng)力能夠?qū)Ψ湃肫渲械碾姾勺龉? .所以電荷位于所以電荷位于電場(chǎng)中具有能電場(chǎng)中具有能. .這和能為電勢(shì)能這和能為電勢(shì)能3.3.電勢(shì)能具有相對(duì)性電勢(shì)能具有相對(duì)性5.5.電場(chǎng)力做正功電場(chǎng)力做正功, ,電勢(shì)能減少電勢(shì)能減少電場(chǎng)力做負(fù)功電場(chǎng)力做負(fù)功, ,電勢(shì)能增大電勢(shì)能增大末P初P電場(chǎng)力EEW4.4.電勢(shì)能是標(biāo)量電勢(shì)能是標(biāo)量, ,但有正負(fù)但有正負(fù)2.2.電勢(shì)能由電荷和電荷在電場(chǎng)中的相對(duì)位置決定電勢(shì)能由電荷和電荷在電場(chǎng)中的相對(duì)位置決定a a

11、和和b b為電場(chǎng)中的兩點(diǎn)為電場(chǎng)中的兩點(diǎn), ,如果把如果把q=-2X10q=-2X10-8-8C C的負(fù)的負(fù)電荷從電荷從a a點(diǎn)移動(dòng)到點(diǎn)移動(dòng)到b b點(diǎn)點(diǎn), ,電場(chǎng)力對(duì)該電荷做了電場(chǎng)力對(duì)該電荷做了4X104X10-7-7J J的正功的正功, ,則該電荷的電勢(shì)能則該電荷的電勢(shì)能( )( )A.A.增加了增加了4X104X10-7-7J B.J B.增加了增加了2X102X10-7-7J JC.C.減少了減少了4X104X10-7-7J D.J D.減少了減少了8X108X10-7-7J JC如圖所示如圖所示, ,在等量正點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)中在等量正點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)中, ,它們連它們連線的中垂面線的中垂

12、面abab上上, , 有一電子有一電子, ,從靜止開(kāi)始由從靜止開(kāi)始由a a運(yùn)動(dòng)到運(yùn)動(dòng)到b b的的過(guò)程中過(guò)程中(a(a、b b相對(duì)相對(duì)O O對(duì)稱對(duì)稱),),下列說(shuō)法正確的是下列說(shuō)法正確的是( )( )A.A.電子的電勢(shì)能始終增多電子的電勢(shì)能始終增多B.B.電子的電勢(shì)能始終減少電子的電勢(shì)能始終減少C.C.電子的電勢(shì)能先減少后增加電子的電勢(shì)能先減少后增加D.D.電子的電勢(shì)能先增加后減少電子的電勢(shì)能先增加后減少COab+-如圖所示，點(diǎn)電荷的靜電場(chǎng)中電場(chǎng)線用實(shí)線表示，但其方向如圖所示，點(diǎn)電荷的靜電場(chǎng)中電場(chǎng)線用實(shí)線表示，但其方向未標(biāo)明，虛線是某一帶電粒子通過(guò)該電場(chǎng)區(qū)域時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡。未標(biāo)明，虛線是某一帶電粒

13、子通過(guò)該電場(chǎng)區(qū)域時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡。a a、b b是軌跡上的兩點(diǎn)。若帶電粒子在運(yùn)動(dòng)中只受到電場(chǎng)力作是軌跡上的兩點(diǎn)。若帶電粒子在運(yùn)動(dòng)中只受到電場(chǎng)力作用，根據(jù)此圖可作出正確判斷的是用，根據(jù)此圖可作出正確判斷的是( )( )A.A.帶電粒子所帶電荷的性質(zhì)帶電粒子所帶電荷的性質(zhì)B.B.帶電粒子在帶電粒子在a a、b b兩點(diǎn)的受力方向兩點(diǎn)的受力方向C.C.帶電粒子在帶電粒子在a a、b b兩點(diǎn)的速度何處較大兩點(diǎn)的速度何處較大D.D.帶電粒子在帶電粒子在a a、b b兩點(diǎn)的電勢(shì)能何處較大兩點(diǎn)的電勢(shì)能何處較大BCDab如圖所示，是負(fù)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)中的一條電場(chǎng)線。如圖所示，是負(fù)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)中的一條電場(chǎng)線。一個(gè)

14、帶正電的粒子（不計(jì)重力）從一個(gè)帶正電的粒子（不計(jì)重力）從a a到到b b穿越這條電場(chǎng)線的軌跡如穿越這條電場(chǎng)線的軌跡如圖中虛線所示，則該帶電粒子在圖中虛線所示，則該帶電粒子在a a點(diǎn)的加速度一定點(diǎn)的加速度一定在在b b點(diǎn)的點(diǎn)的加速度。帶電粒子在加速度。帶電粒子在a a點(diǎn)的電勢(shì)能一定點(diǎn)的電勢(shì)能一定在在b b點(diǎn)的電勢(shì)能。點(diǎn)的電勢(shì)能。（填（填“大于大于”、“小于小于”式式“等于等于”）。）。Nba小于小于大于大于F-一帶電油滴在勻強(qiáng)電場(chǎng)一帶電油滴在勻強(qiáng)電場(chǎng)E E中的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖虛中的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖虛線所示線所示, ,電場(chǎng)方向豎直向下電場(chǎng)方向豎直向下. .若不計(jì)空氣阻力若不計(jì)空氣阻力, ,則此則此帶電油滴

15、從帶電油滴從a a運(yùn)動(dòng)到運(yùn)動(dòng)到b b的過(guò)程中的過(guò)程中, ,能量變化情況為能量變化情況為( )( )A.A.動(dòng)能減小動(dòng)能減小B.B.電勢(shì)能增加電勢(shì)能增加C.C.動(dòng)能和電勢(shì)能之和減少動(dòng)能和電勢(shì)能之和減少D.D.重力勢(shì)能和電勢(shì)能之和增加重力勢(shì)能和電勢(shì)能之和增加EabC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存在兩種電荷在兩種電荷ABE電荷由電荷由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的B點(diǎn)點(diǎn)正電荷正電荷負(fù)電荷負(fù)電荷電場(chǎng)力電場(chǎng)力做功做功正功正功負(fù)功負(fù)功電勢(shì)能電勢(shì)能變化變化減少減少增加增加電勢(shì)能的大小是與試探電荷的電性和電量電勢(shì)能的大小是與試探電荷的電性和電量q

16、q都有關(guān)，都有關(guān)，故不能用故不能用“電勢(shì)能電勢(shì)能”來(lái)描述電場(chǎng)的能的性質(zhì)。來(lái)描述電場(chǎng)的能的性質(zhì)。A0lE- -cos0qElWAcosqElEPAcosElqEPA則有：該比值是一個(gè)與該比值是一個(gè)與q q無(wú)關(guān)，僅與無(wú)關(guān)，僅與電場(chǎng)及電場(chǎng)及A A點(diǎn)的位置有關(guān)的量。點(diǎn)的位置有關(guān)的量。設(shè)設(shè)E EP0 P0 =0=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)qEP1 1、定義：、定義： 電荷在電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電勢(shì)能與它的電荷量電荷在電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電勢(shì)能與它的電荷量的比值，叫做這一點(diǎn)的的比值，叫做這一點(diǎn)的電勢(shì)電勢(shì)。2 2、定義式：、定義式：（E EP P及及q q含符號(hào)）含符號(hào)）qEP

17、電勢(shì)能電勢(shì)能重力勢(shì)能重力勢(shì)能mghEP電勢(shì)電勢(shì)高度高度h3 3、單位：、單位：，符號(hào)為，符號(hào)為 4 4、電勢(shì)只有大小，沒(méi)有方向，是、電勢(shì)只有大小，沒(méi)有方向，是標(biāo)量標(biāo)量5 5、電勢(shì)具有相對(duì)性、電勢(shì)具有相對(duì)性電勢(shì)是相對(duì)于零勢(shì)能參考點(diǎn)的，電勢(shì)是相對(duì)于零勢(shì)能參考點(diǎn)的，一般選取無(wú)窮遠(yuǎn)電勢(shì)為一般選取無(wú)窮遠(yuǎn)電勢(shì)為0 0，實(shí)際應(yīng)用中常取大地電勢(shì)為，實(shí)際應(yīng)用中常取大地電勢(shì)為0 06.6.沿電場(chǎng)線沿電場(chǎng)線 ( (場(chǎng)強(qiáng)場(chǎng)強(qiáng)) )方向電勢(shì)方向電勢(shì)越來(lái)越低越來(lái)越低 即即電場(chǎng)線指向電勢(shì)降低的方向電場(chǎng)線指向電勢(shì)降低的方向如何比較電勢(shì)的高低？如何比較電勢(shì)的高低？ABE電荷由電荷由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的B點(diǎn)點(diǎn)正電荷正電荷負(fù)電荷負(fù)電

18、荷電場(chǎng)力電場(chǎng)力做功做功正功正功負(fù)功負(fù)功電勢(shì)能電勢(shì)能變化變化減少減少增加增加電勢(shì)電勢(shì)變化變化減少減少減少減少如果把如果把q=1.0q=1.01010-8-8C C的電荷從無(wú)窮遠(yuǎn)處移至電場(chǎng)中的的電荷從無(wú)窮遠(yuǎn)處移至電場(chǎng)中的A A點(diǎn)，需克服電場(chǎng)力做功點(diǎn)，需克服電場(chǎng)力做功W=1.2W=1.21010-4-4J.J.那么那么 q q在在A A點(diǎn)的電勢(shì)能和在點(diǎn)的電勢(shì)能和在A A點(diǎn)的電勢(shì)各是多少？點(diǎn)的電勢(shì)各是多少？ q q未移入電場(chǎng)前未移入電場(chǎng)前A A點(diǎn)的電勢(shì)是多少點(diǎn)的電勢(shì)是多少 ？VCJqEJEJEWPAAPAPAA48444102 . 1100 . 1102 . 1102 . 1102 . 10如圖所示，

19、電場(chǎng)中有如圖所示，電場(chǎng)中有A A、B B兩點(diǎn)，則下列說(shuō)法中正確的兩點(diǎn)，則下列說(shuō)法中正確的是（是（ ）A A、電勢(shì)、電勢(shì)A A B B 場(chǎng)強(qiáng)場(chǎng)強(qiáng)E EA AEEB BB B、電勢(shì)、電勢(shì)A A B B 場(chǎng)強(qiáng)場(chǎng)強(qiáng)E EA AEEEpBpBA AB BE EBC1 1、定義：、定義：電場(chǎng)中電勢(shì)相同的各點(diǎn)構(gòu)成的面，叫做電場(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。與與等高線等高線類比類比（1 1）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）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 2）電場(chǎng)線跟等勢(shì)面垂直，且由電勢(shì)較高的等勢(shì)面指向電）電場(chǎng)線跟等勢(shì)面垂直，且由電勢(shì)較高的等勢(shì)面指向電勢(shì)較低的等勢(shì)面勢(shì)較低的等勢(shì)面 （3 3）等勢(shì)面密處場(chǎng)強(qiáng)大、電場(chǎng)線密，等勢(shì)面疏處場(chǎng)強(qiáng)小、電）等勢(shì)面密處場(chǎng)強(qiáng)大、電場(chǎng)線密，等勢(shì)面疏處場(chǎng)強(qiáng)小、電場(chǎng)線疏場(chǎng)線疏 （4 4）不同等勢(shì)面在空間不相交、不相切）不同等勢(shì)面在空間不相交、不相切2 2、等勢(shì)面的特點(diǎn)：、等勢(shì)面的特點(diǎn)：類比地理等高線類比地理等高線等勢(shì)面以點(diǎn)電荷為球心的一簇球面，越向外越稀疏。等勢(shì)面以點(diǎn)電荷為球心的一簇球面，越向外越稀疏。是兩簇對(duì)稱曲面，兩點(diǎn)電荷連線的中垂面是一個(gè)是兩簇對(duì)稱曲面，兩點(diǎn)電荷連線的中垂面是一個(gè)等勢(shì)面（電勢(shì)為零），從正電荷到負(fù)電荷的連線等勢(shì)面（電勢(shì)為零），從正電荷到負(fù)電荷的連線上電勢(shì)逐漸降低。上電勢(shì)逐