1.4-1.5電場(chǎng)力的功電勢(shì)能電勢(shì)電勢(shì)差課件-高二上學(xué)期物理教科版

場(chǎng)是物理學(xué)中的重要概念，除了電場(chǎng)和磁場(chǎng)，還有引力場(chǎng)，物體之間的萬(wàn)有引力就是通過(guò)引力場(chǎng)發(fā)生相互作用的，地球附近的引力場(chǎng)叫做重力場(chǎng)。第4、5節(jié)電場(chǎng)力的功電勢(shì)能

電勢(shì)電勢(shì)差重力做功重力做功與路徑無(wú)關(guān)，只與物體的質(zhì)量以及起點(diǎn)和終點(diǎn)的位置有關(guān)。電場(chǎng)力做功電場(chǎng)力做功特點(diǎn)：只與移動(dòng)電荷的電荷量以及起點(diǎn)和終點(diǎn)的位置有關(guān)，與路徑無(wú)關(guān)。在靜電場(chǎng)中，電場(chǎng)力做功與重力做功情況非常相似，由此我們可以把靜電場(chǎng)和重力場(chǎng)加以類比。此結(jié)論也適用于任意靜電場(chǎng)。電勢(shì)能（electricpotentialenergy）

關(guān)于電勢(shì)能，需要注意：電勢(shì)能是電場(chǎng)與電荷組成的系統(tǒng)共有的，同一個(gè)電場(chǎng)中的同一個(gè)位置，放置正電荷和負(fù)電荷，電勢(shì)能的正負(fù)號(hào)是相反的。電勢(shì)能與電勢(shì)能零點(diǎn)的選取有關(guān)，因此它只具有相對(duì)意義，即相對(duì)于電勢(shì)能零點(diǎn)而言具有多少電勢(shì)能。電荷在電場(chǎng)中某兩點(diǎn)間移動(dòng)的過(guò)程中，電勢(shì)能的變化與電勢(shì)能零點(diǎn)的選取無(wú)關(guān)，它與在這兩點(diǎn)間移動(dòng)的過(guò)程中電場(chǎng)力所做的功數(shù)值相等。

檢驗(yàn)電荷的電荷量qq02q03q0……nq0電荷從A點(diǎn)移到C點(diǎn)，電場(chǎng)力所做的功WW0電荷在A點(diǎn)具有的電勢(shì)能EpA電荷在A點(diǎn)具有的電勢(shì)能與電荷量的比1、在如圖所示的電場(chǎng)中，規(guī)定C點(diǎn)為電勢(shì)能零點(diǎn)，把檢驗(yàn)電荷q0從A點(diǎn)移到C點(diǎn)，電場(chǎng)力所做的功為W0。

根據(jù)電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系，寫(xiě)出電荷在A點(diǎn)時(shí)具有的電勢(shì)能。如果把電荷量2q0、3q0、…、nq0的檢驗(yàn)電荷從A點(diǎn)移到C點(diǎn)，請(qǐng)?zhí)顚?xiě)下表中的相關(guān)量。EAC在電場(chǎng)中的同一點(diǎn)，不同電荷所具有的電勢(shì)能不同，但是電荷的電勢(shì)能與其電荷量的比是一個(gè)定值。這個(gè)比值從能量的角度描述了靜電場(chǎng)中該位置的性質(zhì)。這個(gè)結(jié)論對(duì)任何靜電場(chǎng)都適用。檢驗(yàn)電荷的電荷量qq02q03q0……nq0電荷從B點(diǎn)移到C點(diǎn)，電場(chǎng)力所做的功W'W0'電荷在B點(diǎn)具有的電勢(shì)能EpB電荷在B點(diǎn)具有的電勢(shì)能與電荷量的比2、在如圖所示的電場(chǎng)中，規(guī)定C點(diǎn)為電勢(shì)能零點(diǎn)，把檢驗(yàn)電荷q0從B點(diǎn)移到C點(diǎn)，電場(chǎng)力所做的功為W0'。

根據(jù)電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系，寫(xiě)出電荷在B點(diǎn)時(shí)具有的電勢(shì)能。如果把電荷量2q0、3q0、…、nq0的檢驗(yàn)電荷從B點(diǎn)移到C點(diǎn)，請(qǐng)?zhí)顚?xiě)下表中的相關(guān)量。EABC電勢(shì)（electricpotential）焦耳/庫(kù)侖（J/C）=伏特（V）物理學(xué)中把電荷在電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電勢(shì)能與它的電荷量的比，定義為該點(diǎn)的電勢(shì)，用符號(hào)φ表示。（描述電場(chǎng)能的性質(zhì)）2.定義式：5.電勢(shì)是標(biāo)量，沒(méi)有方向，但有正負(fù)之分。計(jì)算時(shí)EP、q、φ都帶正負(fù)號(hào)。1.定義：3.單位：

某點(diǎn)電勢(shì)的大小是相對(duì)于零點(diǎn)電勢(shì)而言的。零電勢(shì)的選擇是任意的，一般選地面和無(wú)窮遠(yuǎn)為零電勢(shì)。4.電勢(shì)的相對(duì)性：電勢(shì)差（electricpotentialdifference）電場(chǎng)中兩點(diǎn)間的電勢(shì)差等于在這兩點(diǎn)間移動(dòng)電荷的過(guò)程中電場(chǎng)力所做的功WAB與被移動(dòng)的電荷q

的比。（4）電場(chǎng)力做功、電勢(shì)能、電勢(shì)差之間的關(guān)系

（2）定義式：電勢(shì)差是標(biāo)量，其大小與檢驗(yàn)電荷無(wú)關(guān)，與零電勢(shì)點(diǎn)的選擇無(wú)關(guān)，只與電場(chǎng)及兩點(diǎn)的位置有關(guān).

（3）性質(zhì)：（1）定義：

EABC【例題】在電場(chǎng)中把電荷q=+2.0×10-9C從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，電場(chǎng)力做了1.0×10-7J的正功，再把q從B點(diǎn)移到C點(diǎn)，克服電場(chǎng)力做了4.0×10-7的功。（1）求AB間、BC間和AC間的電勢(shì)差。（2）若選C為參考點(diǎn)，求A點(diǎn)和B點(diǎn)的電勢(shì)。（3）若選B為參考點(diǎn)，求A點(diǎn)和C點(diǎn)的電勢(shì)，兩點(diǎn)間的電勢(shì)差是否有變化？課堂練習(xí)電勢(shì)能、電勢(shì)、電勢(shì)差1、如圖所示，一條電場(chǎng)線上的a、b兩點(diǎn)，試判定a，b兩點(diǎn)的電勢(shì)高低。ab2、A、B是某電場(chǎng)中的一條電場(chǎng)線上兩點(diǎn)，一正電荷僅在電場(chǎng)力作用下沿電場(chǎng)線從A點(diǎn)到B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的速度圖象如圖所示，比較A、B兩點(diǎn)電勢(shì)φ的高低和場(chǎng)強(qiáng)E的大小，下列說(shuō)法正確的是()A．φA>φB，EA>EB

B．φA>φB，EA<EB

C．φA<φB，EA>EB

D．φA<φB，EA<EB

1．比較電勢(shì)高低的方法(1)沿電場(chǎng)線方向，電勢(shì)越來(lái)越低．(2)取無(wú)窮遠(yuǎn)處電勢(shì)為零，正電荷周圍電勢(shì)為正值，負(fù)電荷周圍電勢(shì)為負(fù)值；靠近正電荷處電勢(shì)高，靠近負(fù)電荷處電勢(shì)低．(3)判斷出UAB的正負(fù)，再由UAB＝φA－φB，比較φA、φB的大小，若UAB>0，則φA>φB，若UAB<0，則φA<φB.知識(shí)總結(jié)3、如圖，直線上有O、a、b、c四點(diǎn)，ab間的距離與bc間的距離相等。在O點(diǎn)處有固定點(diǎn)電荷。已知b點(diǎn)電勢(shì)高于c點(diǎn)電勢(shì)。若一帶負(fù)電荷的粒子僅在電場(chǎng)力作用下先從c點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)，再?gòu)腷點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到a點(diǎn)，則（）A．兩過(guò)程中電場(chǎng)力做的功相等B．前一過(guò)程中電場(chǎng)力做的功大于后一過(guò)程中電場(chǎng)力做的功C．前一過(guò)程中，粒子電勢(shì)能不斷減小D．后一過(guò)程，粒子動(dòng)能不斷減小abcO4、（2020全國(guó)3卷）如圖，∠M是銳角三角形PMN最大的內(nèi)角，電荷量為q（q>0）的點(diǎn)電荷固定在P點(diǎn)。下列說(shuō)法正確的是（）A．沿MN邊，從M點(diǎn)到N點(diǎn)，電場(chǎng)強(qiáng)度的大小逐漸增大B．沿MN邊，從M點(diǎn)到N點(diǎn)，電勢(shì)先增大后減小C．正電荷在M點(diǎn)的電勢(shì)能比其在N點(diǎn)的電勢(shì)能大D．將正電荷從M點(diǎn)移動(dòng)到N點(diǎn)，電場(chǎng)力所做的總功為負(fù)

2．電勢(shì)能大小的比較方法(1)做功判斷法：電場(chǎng)力做正功時(shí)電勢(shì)能減小；電場(chǎng)力做負(fù)功時(shí)電勢(shì)能增大．(對(duì)正、負(fù)電荷都適用)．(2)依據(jù)電勢(shì)高低判斷：正電荷在電勢(shì)高處具有的電勢(shì)能大，負(fù)電荷在電勢(shì)低處具有的電勢(shì)能大．(3)能量守恒法：在電場(chǎng)中，若只有電場(chǎng)力做功時(shí)，電荷的動(dòng)能和電勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化，動(dòng)能增加，電勢(shì)能減小，反之，電勢(shì)能增加．知識(shí)總結(jié)

OP-qθN7、如圖所示，光滑絕緣斜面的底端固定著一個(gè)帶正電的小物塊P，將另一個(gè)帶電小物塊Q在斜面的某位置由靜止釋放，它將沿斜面向上運(yùn)動(dòng)。設(shè)斜面足夠長(zhǎng)，則在Q向上運(yùn)動(dòng)過(guò)程中(

)A．物塊Q的動(dòng)能一直增大B．物塊P、Q之間的電勢(shì)能一直增大C．物塊P、Q的重力勢(shì)能和電勢(shì)能之和一直增大D．物塊Q的機(jī)械能一直增大3.電場(chǎng)中的功能關(guān)系(1)若只有電場(chǎng)力做功，電勢(shì)能與動(dòng)能之和保持不變；(2)若只有電場(chǎng)力和重力做功，電勢(shì)能、重力勢(shì)能、動(dòng)能之和保持不變。知識(shí)總結(jié)如圖所示的情況中，a、b兩點(diǎn)電勢(shì)相等、電場(chǎng)強(qiáng)度也相同的是（）A．帶等量異種電荷的平行金屬板之間的兩點(diǎn)B．離點(diǎn)電荷等距的任意兩點(diǎn)C．兩等量同種電荷其連線的中垂線上與連線中點(diǎn)等距的任意兩點(diǎn)D．兩等量異種電荷其連線的中垂線上與連線中點(diǎn)等距的任意兩點(diǎn)A

BCD等勢(shì)面（equipotentialsurface）1.定義：電場(chǎng)中電勢(shì)值相等的各點(diǎn)構(gòu)成的曲面叫等勢(shì)面電勢(shì)值相等的各點(diǎn)構(gòu)成的線叫等勢(shì)線正點(diǎn)電荷等勢(shì)線abc1、φa>φb>φc,若Uab=Ubc，a、b、c叫等差等勢(shì)線電場(chǎng)線密集的地方，等差等勢(shì)線也越密集。2、正點(diǎn)電荷的等勢(shì)面是什么樣的呢？負(fù)點(diǎn)電荷等勢(shì)線abc3、等勢(shì)線與電場(chǎng)線有什么關(guān)系？——等勢(shì)線與電場(chǎng)線處處垂直。——以點(diǎn)電荷為球心的一簇球面勻強(qiáng)電場(chǎng)等勢(shì)線abcd1、在圖中勻強(qiáng)電場(chǎng)中，除了直線a上的點(diǎn)之外，其它點(diǎn)的電勢(shì)與直線a上的點(diǎn)的電勢(shì)相等嗎？2、在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，如果某兩點(diǎn)的電勢(shì)相等，能否找到等勢(shì)線？3、勻強(qiáng)電場(chǎng)的等勢(shì)面又是怎么樣的呢？——垂直于電場(chǎng)線的一簇平面等量異種點(diǎn)電荷等勢(shì)線abcde1、連線的中垂線上各點(diǎn)電勢(shì)相等，為等勢(shì)線（電勢(shì)為零）；2、電勢(shì)為零，電場(chǎng)強(qiáng)度不一定為零。等量同種點(diǎn)電荷等勢(shì)線1、連線之間，中點(diǎn)的電勢(shì)最低；2、中垂線上，中點(diǎn)的電勢(shì)最高；3、電場(chǎng)強(qiáng)度為零、電勢(shì)不一定為零。2.特點(diǎn)：（1）點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)的等勢(shì)面是以點(diǎn)電荷為球心的一簇球面（2）勻強(qiáng)電場(chǎng)的等勢(shì)面是一簇等間距的平行平面（3）在電場(chǎng)線密集的地方，等差等勢(shì)面也越密集，在電場(chǎng)線稀疏的地方，等差等勢(shì)面也越稀疏（4）在同一等勢(shì)面上移動(dòng)電荷時(shí)，電場(chǎng)力不做功（5）電場(chǎng)線與等勢(shì)面處處垂直，電場(chǎng)線的方向就是電勢(shì)降落最快的方向等勢(shì)面（equipotentialsurface）1.定義：電場(chǎng)中電勢(shì)值相等的各點(diǎn)構(gòu)成的曲面1、真空中某點(diǎn)電荷的等勢(shì)面示意如圖，圖中相鄰等勢(shì)面間電勢(shì)差相等。下列說(shuō)法正確的是（）A．該點(diǎn)電荷一定為正電荷B．P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)一定比Q點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大C．P點(diǎn)電勢(shì)一定比Q點(diǎn)電勢(shì)低D．正檢驗(yàn)電荷在P點(diǎn)比在Q點(diǎn)的電勢(shì)能大2、如圖，一個(gè)固定正電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)中，同一個(gè)正電荷q兩次以大小相同、方向不同的初速度從P點(diǎn)出發(fā)，分別抵達(dá)M點(diǎn)，N點(diǎn)，且q在M，N點(diǎn)時(shí)速度大小也一樣，則下列說(shuō)法正確的有（

）A．P點(diǎn)電勢(shì)大于M B．M點(diǎn)電勢(shì)大于NC．q從P到M一直做減速運(yùn)動(dòng) D．M、N兩點(diǎn)處電場(chǎng)強(qiáng)度大小相同3、空間中P、Q兩點(diǎn)處各固定一個(gè)點(diǎn)電荷，其中P點(diǎn)處為正電荷，P、Q兩點(diǎn)附近電場(chǎng)的等勢(shì)面分布如題圖圖所示，a、b、c、d為電場(chǎng)中的4個(gè)點(diǎn)，則()A．P、Q兩點(diǎn)處的電荷等量同種B．a(chǎn)點(diǎn)和b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度相同C．c點(diǎn)的電勢(shì)低于d點(diǎn)的電勢(shì)D．負(fù)電荷從a到c，電勢(shì)能減少4、如圖，電荷量分別為q和–q（q>0）的點(diǎn)電荷固定在正方體的兩個(gè)頂點(diǎn)上，a、b是正方體的另外兩個(gè)頂點(diǎn)。則（）A.a點(diǎn)和b點(diǎn)的電勢(shì)相等B.a點(diǎn)和b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等C.a點(diǎn)和b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向相同D.將負(fù)電荷從a點(diǎn)移到b點(diǎn)，電勢(shì)能增加5、某電場(chǎng)的等勢(shì)面如圖所示，圖中a、b、c、d、e為電場(chǎng)中的5個(gè)點(diǎn)，則（）A．一正電荷從b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到e點(diǎn)，電場(chǎng)力做正功B．一電子從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到d點(diǎn)，電場(chǎng)力做功為4eVC．b點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度垂直于該點(diǎn)所在等勢(shì)面，方向向右D．a(chǎn)、b、c、d四個(gè)點(diǎn)中，b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小最大6、圖中虛線所示為靜電場(chǎng)中的等勢(shì)面l、2、3、4，相鄰的等勢(shì)面之間的電勢(shì)差相等，其中等勢(shì)面3的電勢(shì)為0，一帶正電的點(diǎn)電荷在靜電力的作用下運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)a、b點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能分別為26eV和5eV．當(dāng)這一點(diǎn)電荷運(yùn)動(dòng)到某一位置，其電勢(shì)能變?yōu)?8eV時(shí)，它的動(dòng)能應(yīng)為()A.8eVB.13eVC.20eVD.34eV7、如圖所示，圓O在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，場(chǎng)