電勢能-電勢和電勢差-電場強度課件

地球電荷在高度變化不大時庫倫力在勻強電場中重力勢能1、重力可以做功2、重力做功時，其大小與路勁無關重力做功對應重力勢能的變化?電勢能-電勢和電勢差-電場強度第四節(jié)電勢能電勢與電勢差教材新知典型問題問題一、利用電場力做功判斷電勢能改變新知二、電勢與電勢差新知三、電場的形象描述——等勢線（面、體）問題二、電場強度、電勢和電勢差的關系新知一、電場力做功與電勢能問題三、能量問題的討論與計算電勢能-電勢和電勢差-電場強度新知一、電場力做功與電勢能1、在勻強電場中，靜電力做的功為：W＝qE·d，其中d為沿電場線方向的位移。2、在電場中移動電荷時，靜電力做的功與路徑無關，只與始末位置有關。3、在非勻強電場中靜電力做功的多少可用W＝qE平·d來定性粗略分析，其中E平為平均電場強度，仍只與始末位置有關，而與路徑無關。ABCAB=BC=d電勢能-電勢和電勢差-電場強度一、電勢能的定義

電荷在電場中因電場而具有的勢能。hAhB靜電力的功電勢能能二、對電勢能的理解1、電勢能是能量的一種形式，是電荷在電場中因電場而具有的勢能，電勢能由電荷和電場共的。但大小只在選取零電勢能位置后，才能有確定的值。因此電勢能是相對的。電勢能-電勢和電勢差-電場強度2、電勢能與電場力做功的關系（1）電荷在某點的電勢能，等于把它從這點移到零勢能位置時靜電力做的功。（2）靜電力做的功等于電勢能的減少量，表達式為：WAB＝EpA－EpB。（3）電場力做功一定伴隨著電勢能的變化，電勢能的變化只有通過電場力做功才能實現(xiàn)，與其他力是否做功，及做功多少無關。（4）電場力做功只能決定電勢能的變化，而不能決定電勢能的大小，電場力做正功，電勢能減少，電場力做負功，電勢能增加。（5）一般選取無限遠處或大地作為零勢能位置。電勢能-電勢和電勢差-電場強度1、．在靜電場中，將一正電荷從a點移到b點，電場力做了負功，則(

)A．b點的電場強度一定比a點大B．電場線方向一定從b指向aC．電荷在b點的電勢能一定比在a點時多D．該電荷的動能一定減小

課堂訓練：C電勢能-電勢和電勢差-電場強度2、是非題（并簡要說明理由。）A、電荷沿電場線方向移動時，其電勢能一定減小。B、檢驗電荷在電場中某點所受的電場力很大時，它在該點具有的電勢能也一定大。C、把兩個異號電荷靠近時，電荷電勢能增大。E、電荷僅在電場力作用下運動，電荷的電勢能一定減小.F、無論是正電荷還是負電荷，只要電場力做功多，則電荷在該過程中的電勢能變化也大.電勢能-電勢和電勢差-電場強度思考與討論：電場對電荷有力的作用電荷因電場具有能引入引入？Qq比值法定義式為電勢差電勢電勢能-電勢和電勢差-電場強度1、定義：

電場中某點的電勢等于檢驗電荷在該點的電勢能與檢驗電荷的電荷量的比值。定義式：說明：①某點電勢由電場本身決定，是描述電場能的性質(zhì)的物理量，與該點有無檢驗電荷無關。③單位：②沿電場線的方向，電勢越來越低。且是電勢降低最快的方向新知二、電勢與電勢差一、電勢伏特（V）電勢能-電勢和電勢差-電場強度ABCDE0V15V5V—3V0V18V8V3V⑤零電勢點的選擇可以是任意，一般取大地或無窮遠處為零電勢點。④電勢具有相對性．同一點電勢的大小因零電勢點的選擇不同會不同，但某兩點電勢的差值卻不變。⑥電勢是標量．但有正負，正負表示與零電勢點的電勢相比是高還是低。思考與討論電勢能-電勢和電勢差-電場強度3、在電場線上有A、B、C三點，設C點接地，將1C的正電荷由C移到A點，電場力做功為5J；再將該電荷由A移到B，電場力做功為－8J，求

φA

、φB分別是多大？

課堂練習在應用公式φ=WA0/q時，要注意：（1）電荷的起止位置：（2）W的正負取值；（3）電荷的電性電勢能-電勢和電勢差-電場強度二、電勢差定義式：１.定義：電場中A、B兩點的電勢之差。叫做Ａ、Ｂ兩點間的電勢差。用UAB

表示。2、理解（2）單位：伏特（Ｖ）（1）意義：電勢差也是反映電場本身性質(zhì)（電場能性質(zhì)）的物理量，它是由電場本身的性質(zhì)決定的。跟電場力做功、跟電荷電量多少均無關。（3）電勢差是標量：無方向，但有正負。電荷q在電場中由一點Ａ移動到另一點Ｂ時，電場力所做的功ＷAB與電荷電量q的比值ＷAB/q，UAB＝φA－φB＝WA－WB=－UBA導出式：電勢能-電勢和電勢差-電場強度4、關于對UAB

=WAB/q

和WAB=qUAB的理解，正確的是（）A、電場中A、B兩點的電勢差和兩點間移動電荷的電量q成反比B、在電場中A、B兩點移動不同的電荷，電場力的功WAB和電量q成正比C、UAB與q、WAB無關，甚至與是否移動電荷都沒有關系D、WAB與q、UAB無關，與電荷移動的路徑無關BC課堂練習電勢能-電勢和電勢差-電場強度5、關于電勢差UAB和電勢φA

、φB的理解，正確的是()A、UAB表示B點與A點之間的電勢差，即UAB=φB?

φA

B、UAB和UBA是不同的，它們有關系：UAB=?UBAC、

φA

、φB都有正負，所以-5V的電勢比+1V的電勢低D、UAB和UCD都有正負，所以-220V的電勢差比+1V的電勢差要小BC電勢能-電勢和電勢差-電場強度6、如圖示，在電場中的三點A、B和C之間移動電荷時，會有()A、將同一電荷從A點直接移到B點，和從A點經(jīng)過C點再移到B點，電場力做功完全相同B、將同一電荷從A點加速移到B點，和減速移到B點，電場力做功完全相同C、將不同電荷從A點移到B點，電場力做的功與電量的比值相同D、將同一電荷從A點直接移到B點，和從A點經(jīng)過C點再移到B點，電場力做的功與電量的比值相同ABCDCABE電勢能-電勢和電勢差-電場強度（1）此適用于任何電場。（2）式中ＵAB

、ＷAB

、q都有正負，計算時都要注意各量的正負。（3）兩點間電勢差的求法有兩種：

①利用公式UAB

=WAB/q計算；

②利用電勢差的定義式UAB＝φA－φB計算。（4）求電勢差時，必須明確哪兩點間的電勢差

若AB間的電勢差記為UAB，BA間的電勢差記為UBA，則：UAB＝－UBA。3、應用公式UAB

=WAB/q

的注意問題電勢能-電勢和電勢差-電場強度例、《教材》P21例2、在電場中把電荷q=2.0×10-9C從A點移到B點，電場力做了1.0×10-7J的正功，再把q從B點移到C點，電場力又做了4.0×10-7J的負功。（1）求AB間、BC和AC間的電勢差；（2）若選C點為參考點，求A點和B點的電勢；（3）若選B點為參考點，求A點和C點的電勢；兩點間的電勢差是否變化？電勢能-電勢和電勢差-電場強度前面我們學了什么？1、電勢能：電荷在電場中具有的能量叫電勢能公式：EPA＝qφA

電場力做功：WAB＝qUAB

,對應電荷電勢能的變化

2、電勢電勢差

定義：電場中某點試探電荷的電勢能與自身電量的比值叫電勢。電場中兩點電勢的差值叫這兩點的電勢差。

公式：

電勢：定義式：φA＝ε

A／q

點電荷φA＝kQ／rA

電勢差：UAB＝φA－φB=WAB/q電勢能-電勢和電勢差-電場強度3、正負號的意義1、利用上述公式中計算時，物理量均可取正負2、電荷帶正電，q取正值，從A到B，電場力做正功，WAB取正值3、代入正負算出是正，該物理量取正值，反之取負。使用公式時，正負號的確定除矢量表示物理量的方向外，對標量，還可表示：電荷量的正負：做功的正負：電勢能的正負：電勢的正負：電勢差的正負：電勢能：EPA＝qφA=WA0

電勢：φA＝EPA／q

點電荷φA＝kQ／rA電勢差：UAB＝φA－φB=WAB/q電性電勢能-電勢和電勢差-電場強度新知三：電場能的性質(zhì)的描述的工具為了使等勢面能夠反映電場的強弱，通常使相鄰等勢面之間的電勢差相等。這樣的等勢面叫等差等勢面。——等勢面1、等勢線：電場中電勢相等的點構成的線叫做等勢線?！靖拍睢?、等勢面：電場中電勢相等的點構成的面叫做等勢面。3、等勢體：電場中電勢相等的點構成的體叫做等勢體。說明：【典型電場的等勢面】《教材》P22《三維設計》書、P13電勢能-電勢和電勢差-電場強度1.沿著等勢面移動電荷時，電場力所作的功為零。2.在任何靜電場中電場線與等勢面相互垂直，且由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面。3.等差等勢面愈密(即間距愈小)的區(qū)域，場強愈大。4、在空間沒有電荷的地方兩等勢面不相交?！嫉葎菝娴男再|(zhì)〗例1、《三維設計》P15例3注意：孤立導體的表面是一個等勢面，導體本身是一個等勢體電勢能-電勢和電勢差-電場強度題后小結：若已知等勢面，則：（1）可以判斷電場中各點電勢的高低——電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面（2）可以判斷電荷在電場中移動時靜電力做功的情況。（3）可以繪制電場線——等勢面和電場線垂直，（4）可以定性地確定某點場強大小——等差等勢面的疏密電勢能-電勢和電勢差-電場強度問題一、利用電場力做功確定電勢能及其改變一、電場力做功大小的計算方法1、功的定義法——由公式WAB＝FxABcosθ計算，此公式只適用于勻強電場，又可變形為WAB＝Eqx，式中E為勻強電場的電場強度，x為電荷初、末位置在電場方向上的位移．2、電勢差法：WAB＝qUAB.3、電勢能變化法：WAB＝－ΔEP＝EpA－EpB.4、動能定理法：W電場力＋W其他力＝ΔEk.二、電勢能改變的判斷1、求出電場力的做功大小和做功性質(zhì)2、電場力做正功，電勢能減少，做負功增加，做了多少功，電勢能就變化多少電勢能-電勢和電勢差-電場強度

[典例](2012·天津高考)兩個固定的等量異號點電荷所產(chǎn)生電場的等勢面如圖6－2－9中虛線所示，一帶負電的粒子以某一速度從圖中A點沿圖示方向進入電場在紙面內(nèi)飛行，最后離開電場，粒子只受靜電力作用，則粒子在電場(

)A．做直線運動，電勢能先變小后變大B．做直線運動，電勢能先變大后變小C．做曲線運動，電勢能先變小后變大D．做曲線運動，電勢能先變大后變小

C電勢能-電勢和電勢差-電場強度例題、(2012·福建高考)如圖所示，在點電荷Q產(chǎn)生的電場中，將兩個帶正電的試探電荷q1、q2分別置于A、B兩點，虛線為等勢線。取無窮遠處為零電勢點，若將q1、q2移動到無窮遠的過程中外力克服電場力做的功相等，則下列說法正確的是(

)A．A點電勢大于B點電勢B．A、B兩點的電場強度相等C．q1的電荷量小于q2的電荷量D．q1在A點的電勢能小于q2在B點的電勢能C電勢能-電勢和電勢差-電場強度例、如圖所示，一根長L=1.5m的光滑絕緣細直桿MN，豎直固定在場強為E=1.0×105N/C、與水平方向成θ=30°角的傾斜向上的勻強電場中。桿的下端M固定一個帶電小球A，電荷量Q=+4.5×10－6C；另一帶電小球B穿在桿上可自由滑動，電荷量q=+1.0×10－6C，質(zhì)量m=1.0×10－2kg?，F(xiàn)將小球B從桿的上端N靜止釋放，小球B開始運動。(靜電力常量k=9.0×109N·m2/C2．取g=10m/s2)（1）小球B開始運動時的加速度為多大?（2）小球B的速度最大時，距M端的高度h1為多大?（3）小球B從N端運動到距M端的高度h2=0.61m時，速度為v=1.0m/s，求此過程中小球B的電勢能改變了多少?（1）a=3.2m/s2

（2）h1=0.9m

（3）電勢能增加了0.084J電勢能-電勢和電勢差-電場強度問題二、電場強度、電勢和電勢差的關系一、物理概念的含義比較含義電場強度電勢電勢差物理意義定義式導出式標矢量表示電場力的性質(zhì),由電場本身決定表示電場能的性質(zhì)，電勢還與零電勢點的選擇有關是矢量，方向規(guī)定為正電荷的受力方向，與電場線的切線重合，疊加滿足平行四邊形定則是標量，都有正、負，電勢的正負要表大小，而電勢差的正負與大小無關，疊加滿足代數(shù)和運算電勢能-電勢和電勢差-電場強度二、電場強度、電勢、電勢差的大小關系1、場強和電勢在大小上沒有直接的聯(lián)系，即電場強度為零時，電勢不一定為零，反之電勢為零，電場強度也不一定為零。2、具體大小的判斷

（1）利用電場線或等勢線直觀判斷電場線或等勢線的疏密表示場強的大小，電場線是電勢降低最快的方向（2）利用公式討論計算判斷

（3）利用公式U=Ed與UAB=φA-φB可計算力能性質(zhì)的物理量電勢能-電勢和電勢差-電場強度例1、有兩個固定的等量異號的點電荷．a(chǎn)、b是它們連線的中垂線上兩個位置，c是它們產(chǎn)生的電場中的另一個位置(如圖所示)．若取無窮遠處電勢φ=0。則以下認識中哪些是正確的()A．b點電勢比a點電勢高B．c點電勢為負值C．a(chǎn)、b兩點的場強方向相同

D．d點的電勢和場強都為零BC反思：點電荷的電場中，可以用電場的疊加討論電勢和場強的大小電勢能-電勢和電勢差-電場強度例、如圖所示，MN板間勻強電場E＝2.4×104N/C，方向豎直向上．電場中A、B兩點相距10cm，AB連線與電場方向夾角為60°，A點和M板相距2cm，求：（1）此時UBA等于多少？（2）一點電荷Q＝5×10－8C，它在A、B兩點的電勢能之差為多少？若M板接地，A點電勢是多少？B點電勢是多少？反思：利用公式U=Ed要注意d、U的含義，若φA＞φB則：U=UAB

若φA<φB則：

U=UBA電勢能-電勢和電勢差-電場強度例5、如圖所示，ABCD是勻強電場中一正方形的四個頂點，已知A、B、C三點的電勢分別是φA=l5V，φB=3V，φC=－3V，由此：（1）推斷D點電勢φD是多少伏?（2）分別畫出通過A、C點的的一條電場線。反思：1、勻強電場中，在同一方向上任意相等距離兩端的電勢差大小相等2、沿電場方向是電勢降低最快的方向電勢能-電勢和電勢差-電場強度例4、如圖所示，實線為電場線，虛線為等勢線，且AB＝BC，電場中的A、B、C三點的場強分別為EA、EB、EC，電勢分別為φA、φB、φC，AB、BC間的電勢差分別為UAB、UBC，則下列關系中正確的有(

)A．φA>φB>φC

B．EC>EB>EAC．UAB<UBC

D．UAB＝UBCABC電場強度和等勢面電勢能-電勢和電勢差-電場強度作業(yè)：1、如圖所示，在真空中，ab、cd是圓O的兩條直徑，在a、b兩點分別固定有電荷量為＋Q和－Q的點電荷，下列說法正確的是(

)A．c、d兩點的電場強度相同，電勢也相同B．c、d兩點的電場強度不同，但電勢相同C．將一個正試探電荷從c點沿直線移動到d點，電場力做功為零D．一個正試探電荷在c點的電勢能大于它在d點的電勢能D電勢能-電勢和電勢差-電場強度3、如圖所示，實線為某電場的電場線，虛線為等勢面，已知φa＝3V，φc＝5V，ab＝bc，則(

)A．φb＝4VB．φb>4VC．φb<4VD．以上均有可能B電場線和等勢面電勢能-電勢和電勢差-電場強度3、在光滑絕緣水平面的P點正上方O點固定了一電荷量為＋Q的正點電荷，在水平面上的N點，由靜止釋放質(zhì)量為m，電荷量為－q的負檢驗電荷，該檢驗電荷經(jīng)過P點時速度為v，圖中θ＝60°，規(guī)定電場中P點的電勢為零。則在＋Q形成的電場中(

)A．N點電勢高于P點電勢B．N點電勢為－mv2/2qC．P點電場強度大小是N點的2倍D．檢驗電荷在N點具有的電勢能為－mv2/2B電勢能-電勢和電勢差-電場強度4、（四川11年高考）21．質(zhì)量為m的帶正電小球