高中物理 1.4《電勢能和電勢》2 新人教選修31

第一章《靜電場》第四節(jié)

《電勢能和電勢》.教學目標（一）知識與技能1、理解靜電力做功的特點、電勢能的概念、電勢能與電場力做功的關系。2、理解電勢的概念，知道電勢是描述電場的能的性質的物理量。明確電勢能、電勢、靜電力的功、電勢能的關系。了解電勢與電場線的關系，了解等勢面的意義及與電場線的關系。（二）過程與方法通過與前面知識的結合，理解電勢能與靜電力做的功的關系，從而更好的了解電勢能和電勢的概念。（三）情感態(tài)度與價值觀嘗試運用物理原理和研究方法解決一些與生產和生活相關的實際問題，增強科學探究的價值觀。重點：理解掌握電勢能、電勢、等勢面的概念及意義。難點：掌握電勢能與做功的關系，并能用此解決相關問題。.復習回顧1、功的計算：2、重力做功有什么特點？(1)與路徑無關,由初末位置的高度差來決定.(2)WG與重力勢能的關系.(3)重力勢能是相對的,有零勢能面.(人為選定)重力勢能具有系統(tǒng)性功是能量轉化的量度！.一、靜電力做功的特點

正電荷q在電場強度為E的勻強電場中由A運動到M電場力做功嗎？做了多少功？Eqq受力嗎？多大？AMW=qE·｜AM｜F.求試探電荷＋q沿直線AB移動到B時電場力做的功：E+qABMF.E+qABM.結論：在勻強電場中移動電荷時，靜電力做的功與電荷的起始位置和終止位置有關，但與電荷經過的路徑無關。(對于非勻強電場也適用)這與什么力做功像似呢？.

將+q由A移到B的過程電場力對電荷做功為：將-q由A移到B的過程，電場力對電荷做功為：dAB+qEL做功的過程是一個能量轉化的過程，那么電場力做功的過程是什么能轉化為什么能呢？.二、電勢能電場力做功與電勢能有什么關系？（聯(lián)系重力做功與重力勢能的關系）電荷在電場中具有的與電荷位置有關的能，叫電勢能。物體被舉高具有重力勢能。1、電荷在電場中具有電勢能。重力對物體做正功，物體的重力勢能減小2、電場力對電荷做正功，電荷的電勢能減小重力對物體做負功，物體的重力勢能增大3、電場力對電荷做負功，電荷的電勢能增大.重力做多少功，物體重力勢能就變化多少。

4、電場力做多少功，電荷電勢能就變化多少。重力勢能是相對的，與零勢能面有關5、電勢能是相對的，與零電勢能面有關通常把電荷在離場源電荷無限遠處的電勢能規(guī)定為零，或把電荷在大地表面上電勢能規(guī)定為零。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功.重力勢能是物體和地球所共有的，具有系統(tǒng)性6、電勢能是電荷和電場所共有的，具有系統(tǒng)性7、電勢能是標量由此可見，電場力做功與重力做功，電勢能與重力勢能都很相似，所以大家在學習電勢能過程中應該多聯(lián)系重力做功與重力勢能的關系幫助理解電勢能。.重力勢能和電勢能類比

重力場中，重力：地球和物體之間存在的吸引力電場中，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，重力勢能改變重力做正功，重力勢能就減少重力做負功，重力勢能就增加W重=EP1-EP2W電=EPA-EPB.盡管重力做功與電場力做功很相似，但還是存在很大差異正電荷順電場線移動，電場力做正功，電勢能減少負電荷順電場線移動，電場力做負功，電勢能增加正電荷逆電場線移動，電場力做負功，電勢能增加負電荷逆電場線移動，電場力做正功，電勢能減少—存在兩種電荷.例1．右圖中MN為電場中某一條電場線方向向右，在線取兩點a、b今將一電荷＋q從a移到b則（）

A.電場力做正功，＋q的電勢能增加；

B.電場力做負功，＋q的電勢能增加；

C.電場力做正功，＋q的電勢能減少；

D.電場力做負功，＋q的電勢能減少。

C.

例2：A和B為電場中某條電場線上的點，如圖：將q=4×10-9的正電荷從A點移到B點需克服電場力做功5×10-7J，則⑴電場方向由A→B還是B→A？⑵電荷在哪點時電勢能大？大多少？AB.

電場的力的性質我們必須用場強E來描述，那么電場的能的性質我們又應該用什么物理量來描述呢？能否用“電勢能”呢？

電場的能的性質也是電場本身的一種屬性，它只能由場源本身所決定，而與電場中有無放入試探電荷無關。而電勢能的大小是與試探電荷的電量q有關的（因q越大，其所受電場力就越大，具有的做功本領大，電勢能也就大），故不能用“電勢能”來描述電場的能的性質，我們引入一個新的物理量——“電勢”來表示它。.電勢：描述電場的能的性質的物理量。如圖所示，設想把一試探電荷+q放在電場中某處A或B。它們在電場力F的作用下均移至無限遠處。則有：WA>WB那么怎樣去衡量電場的能的性質、怎樣去定義“電勢”呢？+·A·BEpA-0>EpB-0同理可知：若試探電荷為-q，也有：也就是說，比值EpA/q的大小與試探電荷的正負及電量q均無關，只與電場中該點在電場中的位置有關，故其可衡量電場的性質。三.電勢.取O點的電勢能為零,則:EPA=qELCOSθ討論電勢能與電荷的比值?思考與討論ALOθE+.電荷在電場中某一點的電勢能與它的電荷量的比值2.公式:3.單位:伏特符號為V1V=1J/C三.電勢1.定義:.對電勢的理解1：電勢的相對性：某點電勢的大小是相對于零點電勢而言的。零電勢的選擇是任意的，一般選地面和無窮遠為零勢能面。2：電勢的固有性：電場中某點的電勢的大小是由電場本身的性質決定的，與放不放電荷及放什么電荷無關。3：電勢是標量4：計算時EP,q,都帶正負號。.1.沿著電場線方向,電勢將怎樣變化?

思考與討論.1.

電場線指向電勢降低的方向

思考與討論.2.如何確定電場中某點的電勢?

思考與討論(提示:類比于電勢能的確定.).1.

電場線指向電勢降低的方向2.與電勢能的情況相似,應先確定電場中某點的電勢為零.(通常取離場源電荷無限遠處或大地的電勢為零.)

思考與討論.例3.將一電量為的點電荷從電場外一點P移至電場中某點A,電場力做功,求A點的電勢.解:設場外一點P的電勢為從PA,電場力做的功PAEW-=點評:電勢的確定首先要確定零電勢處,且電勢可以為負..3.電勢為負數(shù)時,負號表示方向嗎?思考與討論.1.

電場線指向電勢降低的方向2.與電勢能的情況相似,應先確定電場中某點的電勢為零.(通常取離場源電荷無限遠處或大地的電勢為零.)

3.電勢是標量,只有大小,沒有方向.(負電勢表示該處的電勢比零電勢處電勢低.)思考與討論.思考在上面關于電勢能和電勢的討論及插圖中,我們一直把試探電荷q當作正電荷處理.請把q當做負電荷,重復以上討論.其結果與上面的結果是否一致?.高度和電勢

重力場中，同一物體在不同位置，Ep不同。電場中，同一電荷在電場中的不同位置,EP不同。不同物體在同一位置，Ep正比于質量m不同電荷在同一位置，EP正比于電量qEp/m=gh，h只與相對位置有關EP/q叫做電勢，只與相對位置有關

.練習.如圖所示,在同一條電場線上有A.B.C三點,將的點電荷由A點移動到B點,電場力做什么功?做多少功?電勢能變化了多少?在將該電荷由B點移到C點,電場力做什么功?做多少功?電勢能變化了多少?ABC.等勢面地理上，等高線表示地勢的高低。在電場中常用等勢面來表示電勢的高低。電場中電勢相同的各點構成的面叫做等勢面.等勢面等勢面的特點：1、等勢面一定跟電場線垂直，在同一等勢面上的任意兩點間移動電荷，電場力不做功；2、電場線總是從電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面，任意兩個等勢面都不會相交；3、等差等勢面越密的地方電場強度越大.等勢面幾種典型電場的等勢面：1、點電荷電場中的等勢面：以點電荷為球心的一簇球面.等勢面2、等量異種點電荷電場中的等勢面：兩簇對稱曲面.等勢面3、等量同種點電荷電場中的等勢面：兩簇對稱曲面.等勢面5、勻強電場中的等勢面：垂直于電場線的一簇平面4、形狀不規(guī)則的帶電導體附近的電場線及等勢面.等勢面如圖所示，虛線a、b和c是某靜電場中的三個等勢面，它們的電勢分別為、和，一帶正電粒子射入電場中，其運動軌跡如實線KLMN所示。由圖可知：A、粒子從K到L的過程中，電場力做負功B、粒子從L到M的過程中，電場力做負功C、粒子從K到L的過程中，電勢能增加D、粒子從L到M的過程中，動能減少.等勢面如圖所示，三個等差等勢面上有a、b、c、d四點，若將一個正電荷由c經a移動到d電場力做正功W1，若由c經b移動到d電場力做正功W2，則：.1.如圖所示，a、b、c、d為某電場中的等勢面，一帶正電粒子飛入電場后只在電場力作用下沿M點到N點的虛線運動．由圖可知，四個等勢面電勢Ua、Ub、Uc、Ud由高到低的排列順序是_______，帶電粒子在M、N兩點中，電勢能較大的是_________點．能力提升:.2.圖一表示等量異種電荷P和Q形成的電場內的一簇等勢面，求(1)P、Q各帶何種電荷？(2)把q=10－7C的正點電荷從A移到B，電場力做多少功？(3)把q從B移到C電場力做多少功？(4)把q從C移到A電場力做多少功？(5)q從A出發(fā)經過B和C回到A的過程中電場力對電荷做的總功為多少？.3.如圖所示，細線一端系著一個帶電量為+q、質量為m的小球，另一端固定于O點，加一勻強電場后可使小球靜止于圖示位置，此時懸線與豎直方向夾角為θ。要使電場的場強最小，該電場場強的方向怎樣？大小如何？垂直懸線斜向上方..9、靜夜四無鄰，荒居舊業(yè)貧。。2023/2/32023/2/3Friday,February3,202310、雨中黃葉樹，燈下白頭人。。2023/2/32023/2/32023/2/32/3/20234:11:09PM11、以我獨沈久，愧君相見頻。。2023/2/32023/2/32023/2/3Feb-2303-Feb-2312、故人江海別，幾度隔山川。。2023/2/32023/2/32023/2/3Friday,February3,202313、乍見翻疑夢，相悲各問年。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/32/3/202314、他鄉(xiāng)生白發(fā)，舊國見青山。。03二月20232023/2/32023/2/32023/2/315、比不了得就不比，得不到的就不要。。。二月232023/2/32023/2/32023/2/32/3/202316、行動出成果，工作出財富。。2023/2/32023/2/303February202317、做前，能夠環(huán)視四周；做時，你只能或者最好沿著以腳為起點的射線向前。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/39、沒有失敗，只有暫時停止成功！。2023/2/32023/2/3Friday,February3,202310、很多事情努力了未必有結果，但是不努力卻什么改變也沒有。。2023/2/32023/2/32023/2/32/3/20234:11:09PM11、成功就是日復一日那一點點小小努力的積累。。2023/2/32023/2/32023/2/3Feb-2303-Feb-2312、世間成事，不求其絕對圓滿，留一份不足，可得無限完美。。2023/2/32023/2/32023/2/3Friday,February3,202313、不知香積寺，數(shù)里入云峰。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/32/3/202314、意志堅強的人能把世界放在手中像泥塊一樣任意揉捏。03二月20232023/2/32023/2/32023/2/315、楚塞三湘接，荊門九派通。。。二月232023/2/32023/2/32023/2/32/3/202316、少年十五二十時，步行奪得胡馬騎。。2023/2/32023/2/303February202317、空山新雨后，天氣晚來秋。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/39、楊柳散和風，青山澹吾慮。。2023/2/32023/2/3Friday,February3,202310、閱讀一切好書如同和過去最杰出的人談話。2023/2/32023/2/32023/2/32/3/202