高中物理选修3-1人教版课件-1电势能和电势

高中物理选修3-1人教版课件-1电势能和电势

电势能和电势 从能量的角度认识电场 复习回顾 cosW F L    1 2G P P PW E E E    1、功的计算： 2、重力做功的特点： (1)与路径无关,由初末位置的高度差来决定. (2)重力做功WG与重力势能变化的关系 (3)重力势能是相对的,须选定零势能参考面 功是能量转化的量度！ 重力做正功，重力势能减少 重力做负功，重力势能增加 一个试探电荷在电场中某点由静止释放, 将如何运动? E 在电场力作用下电荷做加速运动, 一段时间后获得一定的速度,试探电荷 的动能增加. + F 什么能转换为动能的呢? 一、静电力做功的特点 ※在匀强电场中移动电荷时，静电 力做的功与电荷经过的路径无关,只与电 荷的起始位置和终止位置有关。 对于非匀强电场也适用 B + MA Fөq+ WAB = F·|AB|cosθ=qE·|AM| 把正电荷沿不同 路径从A点移到B 电场力做功？ 做功的过程是一个能量转化的过 程，那么电场力做功的过程是什么 能转化为什么能呢？ 二、电势能 电场中的电荷由于受到电场力 作用而具有的势能。 正电荷从A 点移到B点时,静 电力做正功,电荷 的电势能减少. 正电荷从B点 移到A点时,静电力 做负功,即电荷克服 静电力做功,电荷的 电势能增加. A B E + v A B E + v 如果是负电荷情况相反 二、电势能 PBPAAB EEW  1、电荷在电场中具有与其位置有关的能量 叫电势能。 2、电场力对电荷做正功，电荷的电势 能减小 电场力对电荷做负功，电荷的电势能增 大 电场力做的功等于电势能的减少量 例1. 如图,在场强 的匀强电场中, 点电荷q=+1c从A移动到B,AB相距L=1m,电场 力做功为多少?电势能如何变化? CNE 310 电荷在B点具有的电势能多大？ 电势能减少 JWAB 310 E q F A B 设A点的电势能 0PAE WAB = EPA－EPB =103J JJWEE ABPAPB 33 10100  电势能为负表示 的物理意义是什 么？ + 通常把电荷在离场源电荷无限远处的 电势能规定为零，或把电荷在大地表面上 电势能规定为零。 电荷在某点的电势能，等于 静电力把它从该处移动到零势能 位置所做的功 电势能为负表示电荷在该处的电势能 比零还要小. 4、电势能是电荷和电场所共有的，具 有系统性 3、电势能是相对的，与零电势能面有关 5、电势能是标量 重力势能和电势能类比 重力场中，重力：地球和 物体之间存在的吸引力 电场中，电场力：电荷之 间的作用力 有重力就有重力势能Ep= mgh 有电场力就有相应的能， 叫电势能EP Ep由物体和地面间的相对 位置决定 EP由电荷间的相对位置决定 电场力做正功，电势能就减少 电场力做负功，电势能就增加 电场力作功，电势能改变重力做功，重力势能改变 重力做正功，重力势能就减少 重力做负功，重力势能就增加 W重 = EP1- EP2 W电 = EPA- EPB 三、电势 1. 定义:电荷在电场中某一点的电势能与它 2. 的电荷量的比值 3. 公式: (计算时要代入正负号) 4. 单位: 伏特(V) 1 V = 1 J/C 5. 标量 (有正负) 6. 电势具有相对性：确定电势,应先规定电场中某处的电 势为零.(通常规定离场源电荷无限远处或大地的电势为 零.) 7. 电势的固有性：电场中某点的电势的大小是由电场本身 的性质决定的，与放不放电荷及放什么电荷无关。即 与Ep、q无关 q EP  例1. 试探电荷q1放在电场中的A点,电 势能为E(规定无限远处电势能为零),A 点的电势为________,若把试探电荷q1 换成试探电荷q2放在电场中的A点,A 点的电势为___________ (仍规定无限 远处电势能为零). 1qE 1qE 比较电荷在电场中某两点电势能大小的方法 1.做功判断方法 2.电场线法 3.由公式EP=qφ判断 4.场源电荷判断法 电势高低的判断方法 1.电场线法 2.场源电荷判断法 3.做功判断法 沿着电场线方向,电势将 怎样变化? 沿电场线方向电势降低 如图所示，负电荷Q的电场中有a、b两点. (1)比较a、b两点电势高低. (2)在a点分别放入负电荷q1和q2，且q1的电量 大于q2的电量，则两个电荷的电势能哪一个较大? (3)比较同一正电荷在a、b两点电势能的大小. 课堂训练 1、一个电荷只在电场力作用下从电场中的A 点移到B点时，电场力做了5×10－6J的功， 那么 ( ) A．电荷在B处时将具有5×10－6J 的电势能 B．电荷在B处将具有5×10－6J 的动能 C．电荷的电势能减少了5×10－6J D．电荷的动能增加了5×10－6J CD 课堂训练 2．如图1所示，a、b为某电场线上的两点， 那么以下的结论正确的是 （ ） A．把正电荷从a移到b，电场力做正功，电荷 的电势能减少 B．把正电荷从a移到b，电场力做负功，电荷 的电势能增加 C．把负电荷从a移到b，电场力做正功，电荷 的电势能增加 D． 从a到b电势逐渐降低 AD 课堂训练 3、有关电场中某点的电势，下列说法中正确 的是（ ） A、由放在该点的电荷所具有的电势能的多少 决定 B、由放在该点的电荷的电量多少来决定 C、与放在该点的电荷的正负有关 D、是电场本身的属性，与放入该点的电荷情 况无关 D 4. 如图所示，实线为某电场中的电场线，虚 线为一带电粒子运动的轨迹，则下列说法正确 的是( ) A.粒子带负电 B.粒子在A点具有的电势能εA小于粒子在B 点具有的电势能εB C.粒子在A点具有的动能EKA小于在B点具有 的动能EKB D.粒子在A点的加速度小于在B点的加速度 ABD 5.如图所示，是某电场中的一条直电场线， 一电子从a点由静止释放，它将沿直线向b点 运动，下列有关该电场情况的判断正确的是 ( ) A.该电场一定是匀强电场 B.场强Ea一定小于Eb C.电子具有的电势能εa一定大于εb D.电势φa一定低于φb CD 四.等势面 电场中电势相同的各点构成的面叫等势面。 同一等势面上移动电荷时电场力不做功。 等势面处处和电场线垂直，电场线由电势高的 等势面指向电势低的等势面。 处于静电平衡状态的导体是一个等势体，它的 表面是一个等势面。 等势面举例 + 匀强电场的等势面为一组 平行平面。 点电荷电场的等势面是以点 电荷为球心的一簇球面。 已知ΔABC处于匀强电场中。将一个带电量q= - 2×10-6C的点电荷从A移到B的过程中，电场力做功 W1= -1.2×10-5J；再将该点电荷从B移到C，电场力 做功W2= 6×10-6J。已知A点的电势φA=5V，则B、C 两点的电势分别为____V和____V。试在右图中画出通 过A点的电场线。 A B C D 电势差与电势的关系 1、电势差： 电场中两点间电势的差值，也叫电压 BAABU   ABBAU   ABAB UU  则有 或者表示成 显然 BA设电场中A点的电势为 ，B点的电势为 思考题 1、电势差可以是正值也可以是负值，电势差 的正负表示什么意义？ 2、电势的数值与零电势点的选取有关，电势 差的数值与零电势点的选取有关吗？这与 力学中学过的哪个概念相似？ 表示两点电势高低 无关 与重力势能相似 静电力做功与电势差的关系 )( BAq   BA qq   电荷q从电场中A点移到B点， PBPAAB EEW  ； BAAB qUW  q WU AB BA  即 或 思考题 1、UAB由什么决定？跟WAB、q有关吗？ 2、WAB跟q、UAB有关吗？ 由电场本身的因素决定 与WAB、q无关 跟q、UAB都有关 答案 B 1.一个带正电的质点所带电量q＝2.0×10-9C， 在静电场中由a点移到b点，在这一过程中，除 电场力外，其他力做的功是6.0×10-5J，质点 的动能增加了8.0×10-5J，则a、b两点间的电 势差Uab为( ) A.3×104V B.1×104V C.4×104V D.7×104V 2.两个电量分别为+q和-q的带电小球，固定在 一条长为l的绝缘细杆的两端，置于电场强度为 E的匀强电场中，杆与场强方向平行.其位置如 图所示，若杆绕过O点且垂直于杆的轴线转过 180°，则在此过程中电场力做的功为( ) A.0 B.qEl C.2qEl D.πqEl 3.如图所示的匀强电场中，有a、b、c三点， ab＝5cm,bc＝12cm，其中ab沿电场方向，bc和 电场方向成60°角，一个电量为q＝4×10-8C的 正电荷从a移到b电场力做功为W1＝1.2×10-7J. 求： ①匀强电场的场强E＝? ②电荷从b移到c，电场力做功W2＝? ③a、c两点的电势差Uac＝? 电势差和电场强度的关系 电势差和电场强度的区别 电场 强度 电势 差 物理意义 描述电场 力的特征 描述电场 能的特征 矢（标）量物理公式 单位 E=F/q U=W/q 矢量 标量 V/m V U=Ed 在匀强电场中，沿场强方向的两点间的电势差等于 场强与这两点的距离的乘积。 E=U/d 在匀强电场中，场强在数值上等于沿场强方向 每单位距离上的电势差 如果A,B不在同一条直线呢? 两块平行板相距0.05m，两板间 的电势差为1000 V,两板间匀强电场 的场强为多少?两板间有一个电子， 它所受的电场力为 多少? （1） 如图所示，两块带电平行板相距5cm,两板间的场 强为1.2 V/m,两板间的电势差为多少? (2) 电场中的P点距A板为0.5cm，p点距B板也为0.5cm， 则两点间的电势差为多少? p p 下列关于匀强电场中的场强和电势差的关系说法正确的 是：（ ） A 任意两点的电势差等于场强和这两点间距离的乘 积。 B 沿电场方向，经任何相同距离电势降落必相等。 C 电势降落的方向必是场强的方向。 D 在相同距离的两点上，电势差大的其场强也大。 图中实线表示电场线，虚线表示等势面，过a.b两 点的等势面的电势分别为40V、20V，那么ab连线的中 点的电势值为：（ ） A 等于30V B 大于30V C 小于30V D 无法确定 a b c 已知ΔABC处于匀强电场中。将一个带电量q= - 2×10-6C的点电荷从A移到B的过程中，电场力做功 W1= -1.2×10-5J；再将该点电荷从B移到C，电场力 做功W2= 6×10-6J。已知A点的电势φA=5V，则B、C 两点的电势分别为____V和____V。试在右图中画出通 过A点的电场线。 A B C D 课后思考题 在匀强电场中，沿场强方向经过相等 的距离电势降落是相等的。若在匀强 电场中，沿其它方向经过相等的距离 电势降落是否相等呢？