《電勢能和電勢》公開課課件

1、第四節(jié)第四節(jié) 電勢能和電勢電勢能和電勢cosWFL 1 1、功的計算：、功的計算：2 2、重力的特點：、重力的特點：(1)(1)與路徑無關(guān)與路徑無關(guān), ,由初末位置的高度差來決定由初末位置的高度差來決定. .(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, ,須選定零勢能參考面須選定零勢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，重力勢能，重力勢能減少減少重力做重力做負(fù)功負(fù)功，重力勢能，重力勢能增加增加復(fù)習(xí)：復(fù)習(xí)： 一個一個試探電荷試探電荷在在電場中電場中某點由靜止某點

2、由靜止釋放釋放, ,將如何運動將如何運動? ?E 在電場力作用下在電場力作用下電荷做加速運動電荷做加速運動, ,一段時間后獲得一定的一段時間后獲得一定的速度速度, ,試探電試探電荷的荷的動能動能增加增加. .+F什么能轉(zhuǎn)換為動能的呢什么能轉(zhuǎn)換為動能的呢? ?一、靜電力做功的特點一、靜電力做功的特點 在勻強電場中移動電荷時，靜電力做的功在勻強電場中移動電荷時，靜電力做的功與電荷經(jīng)過的路徑無關(guān)與電荷經(jīng)過的路徑無關(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)。對于非勻強電場也適用對于非勻強電場也適用B+MAFq q+ WAB = F|AB|cos=qE|AM| 把正電荷沿

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

4、時點時, ,靜電力做正功靜電力做正功, ,電荷電荷的電勢能減少的電勢能減少. . 正電荷從正電荷從B B點移到點移到A A點時點時, ,靜電力做負(fù)功靜電力做負(fù)功, ,即電即電荷克服靜電力做功荷克服靜電力做功, ,電荷電荷的電勢能增加的電勢能增加. .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、電勢能二、電勢能PBPAABEEW1 1、電荷在電場中具有與其位置有關(guān)的能量、電荷在電場中具有與其位置有關(guān)的能量叫電勢能。叫電勢能。2 2、電場力對電荷做正功，電荷的電勢能減小、電場力對電荷做正功，電荷的電勢能減小3、電場力對電荷做負(fù)功，電荷的電勢能增加、電場力對電荷做負(fù)功，電荷的電勢

5、能增加電場力做的功等于電勢能變化量的負(fù)值電場力做的功等于電勢能變化量的負(fù)值 例例1. 1. 如圖如圖, ,在場強在場強 的勻強電場中的勻強電場中, ,點電荷點電荷q=+1cq=+1c從從A A移動到移動到B,ABB,AB相距相距L=1m,L=1m,電場力做功為電場力做功為多少多少? ?電勢能如何變化電勢能如何變化? ?CNE310電荷在電荷在B B點具有的電勢能多大？點具有的電勢能多大？電勢能減少電勢能減少JWAB310EqFAB設(shè)設(shè)A A點的電勢能點的電勢能0PAEWAB = EPAEPB =103JJJWEEABPAPB3310100電勢能為負(fù)表示電勢能為負(fù)表示的物理意義是什的物理意義是什

6、么？么？+ 通常把電荷在離場源電荷無限遠(yuǎn)處通常把電荷在離場源電荷無限遠(yuǎn)處的電勢能規(guī)定為零，或把電荷在大地的電勢能規(guī)定為零，或把電荷在大地表面上電勢能規(guī)定為零。表面上電勢能規(guī)定為零。 電荷在某點的電勢能，等于靜電荷在某點的電勢能，等于靜電力把它從該處移動到零勢能位電力把它從該處移動到零勢能位置所做的功置所做的功2 2、通常把電荷在離場源電荷無限遠(yuǎn)處的電勢能規(guī)定、通常把電荷在離場源電荷無限遠(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。為零，或把電荷在大地表面上電勢能規(guī)定為零。1 1、 電荷在某點的電勢能，等于靜電力把它從該處電荷在某點的電勢能，等于靜電力把它從該處移動到零勢能位置所做的

7、功移動到零勢能位置所做的功3 3、電勢能是、電勢能是相對相對的，與零電勢能面有關(guān)的，與零電勢能面有關(guān) 電勢能為電勢能為負(fù)負(fù)表示電荷在該處的電勢能比零還要小表示電荷在該處的電勢能比零還要小4 4、電勢能是電荷和電場所共有的，具有、電勢能是電荷和電場所共有的，具有系統(tǒng)性系統(tǒng)性5 5、電勢能是、電勢能是標(biāo)量標(biāo)量重力勢能和電勢能類比重力勢能和電勢能類比 重力場中，重力：地球和重力場中，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中，電場力：電荷之電場中，電場力：電荷之間的作用力間的作用力有重力就有重力勢能有重力就有重力勢能Ep= mgh有電場力就有相應(yīng)的能，有電場力就有相應(yīng)的能，叫電勢能叫

8、電勢能EPEp由物體和地面間的相對由物體和地面間的相對位置決定位置決定EP由電荷間的相對位置決定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正功，電勢能就減少電場力做負(fù)功，電勢能就增加電場力做負(fù)功，電勢能就增加電場力作功，電勢能改變電場力作功，電勢能改變重力做功，重力勢能改變重力做功，重力勢能改變重力做正功，重力勢能就減少重力做正功，重力勢能就減少重力做負(fù)功，重力勢能就增加重力做負(fù)功，重力勢能就增加WW重重 = E= EP1P1-E-EP2P2WW電電 = E= EPAPA-E-EPBPB1、下列說法中，正確的是：、下列說法中，正確的是：A、把兩個同種點電荷間的距離增大一些，電荷的

9、電、把兩個同種點電荷間的距離增大一些，電荷的電勢能一定增加勢能一定增加B、把兩個同種點電荷間的距離減小一些，電荷的電、把兩個同種點電荷間的距離減小一些，電荷的電勢能一定增加勢能一定增加C、把兩個異種點電荷間的距離增大一些，電荷的電、把兩個異種點電荷間的距離增大一些，電荷的電勢能一定增加勢能一定增加D、把兩個異種點電荷間的距離減小一些，電荷的電、把兩個異種點電荷間的距離減小一些，電荷的電勢能一定增加勢能一定增加BC課堂訓(xùn)練：課堂訓(xùn)練：2、把電量、把電量q1=510-5C的電荷從電場中的的電荷從電場中的A點移到點移到B點，點，電場力做功電場力做功W1=10-3J，則電荷，則電荷q1在在A、B兩點的

10、電勢能兩點的電勢能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點移到點移到B點，電場力做功點，電場力做功W2=_J，電荷，電荷q2從從A到到B電勢能的變化量為多少？電勢能的變化量為多少？3 3、將帶電量為、將帶電量為6 61010-6-6C C的負(fù)電荷從電場中的的負(fù)電荷從電場中的A A點移點移到到B B點，克服電場力做了點，克服電場力做了3 31010-5-5J J的功，再從的功，再從B B移移到到C C，電場力做了，電場力做了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，再從，再從B B移到移到

11、C C的過程中電勢能的過程中電勢能共改變了多少？共改變了多少？（2 2）如果規(guī)定）如果規(guī)定A A點的電勢能為零，則該電荷在點的電勢能為零，則該電荷在B B點點和和C C點的電勢能分別為多少？點的電勢能分別為多少？（3 3）如果規(guī)定）如果規(guī)定B B點的電勢能為零，則該電荷在點的電勢能為零，則該電荷在A A點點和和C C點的電勢能分別為多少？點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=

12、-31010-5-5 J J 電荷電場中在某一點的電勢能與電荷電場中在某一點的電勢能與它的電荷量的比值它的電荷量的比值qEP1 V = 1 J/C三、電勢三、電勢1. 1. 定義定義: :2. 2. 公式公式: :3. 3. 單位單位: : 伏特伏特(V)(V) ( (計算時要計算時要代入正負(fù)號代入正負(fù)號) )4. 標(biāo)量標(biāo)量 ( (有正負(fù)有正負(fù)) )5. 5. 電勢具有電勢具有相對性相對性：確定電勢確定電勢, ,應(yīng)先規(guī)定電應(yīng)先規(guī)定電場中某處的電勢為零場中某處的電勢為零.( .(通常規(guī)定離場源電荷通常規(guī)定離場源電荷無限遠(yuǎn)處無限遠(yuǎn)處或或大地大地的電勢為零的電勢為零.) .)u(3)特性：特性：電勢

13、的相對性電勢的相對性：電勢是相對的，電場中某點的電勢：電勢是相對的，電場中某點的電勢跟零電勢位置的選取有關(guān)，常選取無限遠(yuǎn)處或大地跟零電勢位置的選取有關(guān)，常選取無限遠(yuǎn)處或大地的電勢為零。的電勢為零。電勢的固有性電勢的固有性：電勢：電勢是表示電場能的性質(zhì)的物理量，是表示電場能的性質(zhì)的物理量，電場中某點處電場中某點處的大小是由電場本身決定的，與在該的大小是由電場本身決定的，與在該點處是否放入試探電荷、電荷的電性、電荷量均無點處是否放入試探電荷、電荷的電性、電荷量均無關(guān)。這和許多用比值定義的物理量相同，如電場強關(guān)。這和許多用比值定義的物理量相同，如電場強度度EF/q電勢的標(biāo)量性電勢的標(biāo)量性：在規(guī)定了電

14、勢零點后，電場中各點：在規(guī)定了電勢零點后，電場中各點的電勢可以是正值，也可以是負(fù)值，正值表示該點的電勢可以是正值，也可以是負(fù)值，正值表示該點電勢高于零電勢，負(fù)值表示該點電勢低于零電勢。電勢高于零電勢，負(fù)值表示該點電勢低于零電勢。顯然，電勢的正、負(fù)只表示大小，不表示方向。顯然，電勢的正、負(fù)只表示大小，不表示方向。三、電勢三、電勢當(dāng)正電荷順著電場線運動時，靜電力做什么功？電勢能當(dāng)正電荷順著電場線運動時，靜電力做什么功？電勢能是增加還是減少？當(dāng)負(fù)電荷順著電場線運動時，靜電力是增加還是減少？當(dāng)負(fù)電荷順著電場線運動時，靜電力做什么功？電勢能是增加還是減少？做什么功？電勢能是增加還是減少？u正電荷正電荷順

15、順著電場線運動時，靜電力做著電場線運動時，靜電力做正正功，功，電勢能電勢能減少減少,電勢降低。電勢降低。u負(fù)電荷負(fù)電荷順順著電場線運動時，靜電力做著電場線運動時，靜電力做負(fù)負(fù)功，功，電勢能電勢能增加，增加，電勢降低。電勢降低。三、電勢三、電勢 例例1. 1. 試探電荷試探電荷q q1 1放在電場中的放在電場中的A A點點, ,電電勢能為勢能為E(E(規(guī)定無限遠(yuǎn)處電勢能為零規(guī)定無限遠(yuǎn)處電勢能為零),A),A點的電勢為點的電勢為_,_,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放在電場中的放在電場中的A A點點,A,A點的電勢為點的電勢為_ (_ (仍規(guī)定無限仍規(guī)定無

16、限遠(yuǎn)處電勢能為零遠(yuǎn)處電勢能為零). ).1qE1qE 例例2. 2. 將一電量為將一電量為 的點電荷從電場外一點的點電荷從電場外一點P P移至電場中某點移至電場中某點A, A, 電場力做功電場力做功 , ,求求A A點點的電勢的電勢. .cq6102J5104解解: : 場外一點場外一點P P的電勢為的電勢為0pJWEPA5104VVqEPAA2010210465從從P A,P A,電場力做的功電場力做的功 PAEW 注意注意: :計算電勢首先要規(guī)定計算電勢首先要規(guī)定零電勢處零電勢處, ,且且電勢可以為電勢可以為負(fù)負(fù). .如何判斷電場中兩點電勢的高低？電電場線法場線法：沿電場線方向，電勢越來越

17、低。例如：離場源正電沿電場線方向，電勢越來越低。例如：離場源正電荷越近的點，電勢越高；離場源負(fù)電荷越近的點，電勢越低。荷越近的點，電勢越高；離場源負(fù)電荷越近的點，電勢越低。電電勢能判斷法勢能判斷法：由 知，對于正電荷，電勢能越大，所在位置的電勢越高；對于負(fù)電荷，電勢能越小，所在位置的電勢越高。根根據(jù)據(jù)UAB 判斷出UAB的正負(fù)，再由UABA-B，比較A、B的大小，若UAB0，則AB，若UAB0，則AB。qEPqWAB三、電勢三、電勢如何比較電荷在電場中兩點電勢能的大??？如何比較電荷在電場中兩點電勢能的大??？(1)利用表達(dá)式利用表達(dá)式Epq分析。分析。正電荷在電勢越高的地方電勢能越大，負(fù)電荷在電

18、勢越高的地方電勢能越小。(2)利用電場力做功分析。利用電場力做功分析。電場力做正功，電荷(無論是正電荷還是負(fù)電荷)的電勢能減??；電荷克服電場力做功，電荷的電勢能增大。(3)利用電場線判斷。利用電場線判斷。正電荷順著電場線方向移動時，電勢能逐漸減小；逆著電場線方向移動時，電勢能逐漸增大。負(fù)電荷順著電場線方向移動時，電勢能逐漸增大；逆著電場線方向移動時，電勢能逐漸減小。四、等勢面：四、等勢面：電場中電勢相同的各點構(gòu)成的面。電場中電勢相同的各點構(gòu)成的面。（1 1）在同一等勢面上移動電荷，電場力不）在同一等勢面上移動電荷，電場力不做功；做功；（2 2）等勢面與電場線處處垂直；）等勢面與電場線處處垂直；

19、（3 3）等勢面間的疏密程度表示了場強的大）等勢面間的疏密程度表示了場強的大??；等勢面的法線表示了電場的方向，電??；等勢面的法線表示了電場的方向，電場線的方向是由高等勢面指向低等勢面。場線的方向是由高等勢面指向低等勢面。（4 4）勻強電場的等勢面是一組相互平行的）勻強電場的等勢面是一組相互平行的疏密均勻的平面；疏密均勻的平面； 什么是等勢面？等勢面有哪些特點？(1)定義：電場中電勢相等的點構(gòu)成的面叫等勢面。(2)特點：在等勢面上移動電荷時，靜電力不做功。電場線跟等勢面垂直，并且由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面。等勢面密的地方，電場強度較強；等勢面疏的地方，電場強度較弱。任意兩個等勢面不相交。

20、四、等勢面四、等勢面 推論：地球是處于靜電平衡狀態(tài)的大推論：地球是處于靜電平衡狀態(tài)的大導(dǎo)體導(dǎo)體（1 1）跟地球相連的導(dǎo)體是等勢體）跟地球相連的導(dǎo)體是等勢體（2 2）實際中常取地球或與地球相連的）實際中常取地球或與地球相連的導(dǎo)體的電勢作參考，認(rèn)為它們的電勢導(dǎo)體的電勢作參考，認(rèn)為它們的電勢為零為零例、關(guān)于等勢面正確的說法是（例、關(guān)于等勢面正確的說法是（ ）A A電荷在等勢面上移動時不受電場電荷在等勢面上移動時不受電場力作用，所以不做功；力作用，所以不做功；B B等勢面上各點的場強相等；等勢面上各點的場強相等；C C等勢面一定跟電場線垂直；等勢面一定跟電場線垂直；D D兩不同等勢面在空間不能相交。兩

21、不同等勢面在空間不能相交。CD 【反思小結(jié)】【反思小結(jié)】1電勢高低常用的判斷方法電勢高低常用的判斷方法(1)依據(jù)電場線的方向沿電場線方向電勢逐漸降低。 (2)依據(jù)UABA-BUAB0，AB，UAB0，AB。2電勢能增、減的判斷方法電勢能增、減的判斷方法(1)做功判斷法電場力做正功，電勢能減??；電場力做負(fù)功，電勢能增大。(2)公式法由Epq，將q、的大小、正負(fù)號一起代入公式，Ep的正值越大電勢能越大，Ep的負(fù)值越小，電勢能越大。(3)能量守恒法在電場中，若只有電場力做功時，電荷的動能和電勢能相互轉(zhuǎn)化，動能增加，電勢能減小，反之，電勢能增加。 3在電場中帶電粒子運動軌跡問題的分析在電場中帶電粒子運動軌跡問題的分析方法方法u(1)從軌跡的彎曲方向判斷受力方向(軌跡向合外力方向彎曲)，從而分析電場方向或電荷的正負(fù)；u(2)結(jié)合軌跡、速度方向與靜電力的方向，確定靜電力做功的正負(fù)，從而確定電勢能、電勢和電勢差的變化等；u(3)根據(jù)動能定理或能量守恒定律判斷動能的變化情況。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等勢面，它們的電是某靜電場中的三個等勢面，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，其運動軌跡，一帶正電粒子射入電場中，其運動軌跡如實線如實線KLMN所示。