2021-2022学年高二上学期物理人教版选修3-1 1.4电势能与电势 课件（23张PPT）
文档属性
| 名称 | 2021-2022学年高二上学期物理人教版选修3-1 1.4电势能与电势 课件（23张PPT） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.5MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-09-22 05:57:51 | ||
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文档简介
(共23张PPT)
1.4
电势能和电势
人教版选修3-1第一章
静电场
课前一题
半径为r的绝缘光滑圆环固定在竖直平面内，环上套有一质量为m、带正电的珠子，空间存在水平向右的匀强电场，如图所示．珠子所受静电力是其重力的3/4倍．将珠子从环上最低位置A点静止释放，求：珠子所能获得的最大动能为多少？
静电力做功有什么特点？对应的是哪种能量的转换？
一、静电力做功的特点：以匀强电场为例
试分析电荷量为+q的试探电荷在电场强度为E的匀强电场中从A沿不同路径运动到B的做功情况。（直线、折线、曲线）
一、静电力做功的特点：以匀强电场为例
结论：不论电荷经由什么路径从A点移动到B点，静电力做的功都是一样的。即：静电力做的功与电荷的起始位置和终止位置有关，但与电荷经过的路径无关。
说明：对于非匀强电场也是适用的！
这与什么力做功相似？
回顾：由于移动物体时重力做的功与路径无关，故同一物体在地面附近的同一位置才具有确定的重力势能。
类比：由于移动电荷时静电力做的功与移动的路径无关，故电荷在电场中具有能量，叫做
电势能
二、电势能
回顾：重力做功与重力势能的关系：
类比：电场力做功与电势能的关系：
一个电荷量为+q的试探电荷在匀强电场中的某点静止释放：
二、电势能
电场力做功与电势能变化的关系：
电场力做正功，电势能减少；电场力做负功，电势能增加。
正电荷沿着电场线运动，电场力做正功，电势能减少。
正电荷逆着电场线运动，电场力做负功，电势能增加。
负电荷沿着电场线运动，电场力做负功，电势能增加。
负电荷逆着电场线运动，电场力做正功，电势能减少。
通过以上的分析可以看出，静电力做的功只能决定电势能的变化量，而不能决定电荷在电场中某点的电势能的数值。
二、电势能
回顾：物体在某位置的重力势能的确定：
类比：电荷在电场中某点的电势能的确定：
先选取零势能面，然后用Ep=mgh。
先规定零势能点，如图所示，+q的试探电荷从A运动到B，若规定B为零势能点，则A的电势能是多少？
总结：电荷在某点的电势能应该等于什么？
二、电势能(Ep)
单位：焦耳（J）
1、定义：由电荷、电场和电荷在电场中的相对位置决定的能量叫电势能。
2、电势能的大小：电荷在某点的电势能，等于把它从这点移动到零势能位置时静电力做的功。
说明：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的电势能规定为零。
3、电势能具有相对性：零势能点的选取不同，同一电荷在电场中的同一点的电势能也不相同。
4、电势能是标量，但有正负之分，表示大小。
5、电场力做功与电势能变化的关系：
二、电势能(Ep)
单位：焦耳（J）
6、在只有电场力的作用下，电势能和动能相互转化，但总量保持不变。
7、电势能具有系统性：
回顾：重力势能是地球与物体所共有的。
类比：电势能是电荷与电场所共有的。
三、电势
1、定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值。
为什么要提出电势的概念呢？
单位是伏特（V），1V=1J/C
三、电势
1、定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值。
为什么要提出电势的概念呢？
单位是伏特（V），1V=1J/C
回顾：电场强度的提出
类比：电势的提出
电场强度描述了电场具有力的性质
电势描述了电场具有能的性质
电场强度和电势都是描述电场性质的物理量。
三、电势
1、定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值。
单位是伏特（V），1V=1J/C
2、物理意义：描述电场的能的性质的物理量。
3、电势是标量：只有大小，没有方向，但有正负之分，计算时带入正负。负电势表示比零电势低。
4、电势具有相对性：电势的确定需要先规定零电势点，通常选择大地或者无穷远为零电势点。
三、电势
5、电势的比较
沿着电场线方向电势逐渐降低。
四、电势差
1、定义：电场中两点间电势的差值叫做电势差，也叫电压。
2、电势与电势差的区别：类比高度和高度差
电势差具有绝对性，与零电势点的选取无关。
四、电势差
3、电场力做功与电势差之间的关系
适用于一切电场
4、电势差是标量，有正负。单位：伏特（V）
例题
在电场中把电荷量为2.0×10-9C的正电荷从A点移到B点，静电力做功为-1.5×10-7J，再把电荷从B点移到C点，静电力做功为-4.0×10-7J．
（1）比较A、B、C三点的电势高低。
（2）A、B间，B、C间，A、C间的电势差各是多大？
（3）把-1.5×10-9C的电荷从A点移到C点，静电力做多少功？
五、等势面
为了更加形象的表示电场中电势的高低，所以提出了等势面的概念。
1、定义：电场中电势相同的各点构成的面叫做等势面。
2、特点：
（1）在同一等势面上移动电荷，由于电势差为零，所以电场力不做功。
（2）等势面一定与电场线垂直，即跟电场强度的方向垂直。
五、等势面
（3）电场线由电势高的等势面指向电势低的等势面。
（4）等差等势面越密集，电场线也越密集，场强越大。
注：为了使等势面能够反映电场的强弱，通常使相邻等势面之间的电势差相等，即等差等势面。
（5）等势面不相交。
五、等势面
3、几种典型分布的等势面
（1）点电荷
特点：以点电荷为球心的球面。正点电荷电场中各点的电势均为正；负点电荷电场中各点的电势均为负。
五、等势面
3、几种典型分布的等势面
（2）匀强电场
特点：垂直于电场线的一簇平面。
五、等势面
3、几种典型分布的等势面
（3）等量异种电荷
特点：电荷连线上：由正电荷到负电荷电势逐渐降低。
若取无穷远为零电势点，则中垂面上各点电势都为零。以中垂面为界，含正电荷一边的电场中每点电势都为正，含负电荷一边的电场中每点电势都为负。
五、等势面
3、几种典型分布的等势面
（4）等量同种电荷
特点：电荷连线上：中点的电势最低，但不为零；关于中点对称的任意两点电势相等。
连线的中垂线上：由连线中点向两边到无穷远电势逐渐降低，无穷远电势规定为零；中垂线上关于中点对称的任意两点电势相等。
1.4
电势能和电势
人教版选修3-1第一章
静电场
课前一题
半径为r的绝缘光滑圆环固定在竖直平面内，环上套有一质量为m、带正电的珠子，空间存在水平向右的匀强电场，如图所示．珠子所受静电力是其重力的3/4倍．将珠子从环上最低位置A点静止释放，求：珠子所能获得的最大动能为多少？
静电力做功有什么特点？对应的是哪种能量的转换？
一、静电力做功的特点：以匀强电场为例
试分析电荷量为+q的试探电荷在电场强度为E的匀强电场中从A沿不同路径运动到B的做功情况。（直线、折线、曲线）
一、静电力做功的特点：以匀强电场为例
结论：不论电荷经由什么路径从A点移动到B点，静电力做的功都是一样的。即：静电力做的功与电荷的起始位置和终止位置有关，但与电荷经过的路径无关。
说明：对于非匀强电场也是适用的！
这与什么力做功相似？
回顾：由于移动物体时重力做的功与路径无关，故同一物体在地面附近的同一位置才具有确定的重力势能。
类比：由于移动电荷时静电力做的功与移动的路径无关，故电荷在电场中具有能量，叫做
电势能
二、电势能
回顾：重力做功与重力势能的关系：
类比：电场力做功与电势能的关系：
一个电荷量为+q的试探电荷在匀强电场中的某点静止释放：
二、电势能
电场力做功与电势能变化的关系：
电场力做正功，电势能减少；电场力做负功，电势能增加。
正电荷沿着电场线运动，电场力做正功，电势能减少。
正电荷逆着电场线运动，电场力做负功，电势能增加。
负电荷沿着电场线运动，电场力做负功，电势能增加。
负电荷逆着电场线运动，电场力做正功，电势能减少。
通过以上的分析可以看出，静电力做的功只能决定电势能的变化量，而不能决定电荷在电场中某点的电势能的数值。
二、电势能
回顾：物体在某位置的重力势能的确定：
类比：电荷在电场中某点的电势能的确定：
先选取零势能面，然后用Ep=mgh。
先规定零势能点，如图所示，+q的试探电荷从A运动到B，若规定B为零势能点，则A的电势能是多少？
总结：电荷在某点的电势能应该等于什么？
二、电势能(Ep)
单位：焦耳（J）
1、定义：由电荷、电场和电荷在电场中的相对位置决定的能量叫电势能。
2、电势能的大小：电荷在某点的电势能，等于把它从这点移动到零势能位置时静电力做的功。
说明：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的电势能规定为零。
3、电势能具有相对性：零势能点的选取不同，同一电荷在电场中的同一点的电势能也不相同。
4、电势能是标量，但有正负之分，表示大小。
5、电场力做功与电势能变化的关系：
二、电势能(Ep)
单位：焦耳（J）
6、在只有电场力的作用下，电势能和动能相互转化，但总量保持不变。
7、电势能具有系统性：
回顾：重力势能是地球与物体所共有的。
类比：电势能是电荷与电场所共有的。
三、电势
1、定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值。
为什么要提出电势的概念呢？
单位是伏特（V），1V=1J/C
三、电势
1、定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值。
为什么要提出电势的概念呢？
单位是伏特（V），1V=1J/C
回顾：电场强度的提出
类比：电势的提出
电场强度描述了电场具有力的性质
电势描述了电场具有能的性质
电场强度和电势都是描述电场性质的物理量。
三、电势
1、定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值。
单位是伏特（V），1V=1J/C
2、物理意义：描述电场的能的性质的物理量。
3、电势是标量：只有大小，没有方向，但有正负之分，计算时带入正负。负电势表示比零电势低。
4、电势具有相对性：电势的确定需要先规定零电势点，通常选择大地或者无穷远为零电势点。
三、电势
5、电势的比较
沿着电场线方向电势逐渐降低。
四、电势差
1、定义：电场中两点间电势的差值叫做电势差，也叫电压。
2、电势与电势差的区别：类比高度和高度差
电势差具有绝对性，与零电势点的选取无关。
四、电势差
3、电场力做功与电势差之间的关系
适用于一切电场
4、电势差是标量，有正负。单位：伏特（V）
例题
在电场中把电荷量为2.0×10-9C的正电荷从A点移到B点，静电力做功为-1.5×10-7J，再把电荷从B点移到C点，静电力做功为-4.0×10-7J．
（1）比较A、B、C三点的电势高低。
（2）A、B间，B、C间，A、C间的电势差各是多大？
（3）把-1.5×10-9C的电荷从A点移到C点，静电力做多少功？
五、等势面
为了更加形象的表示电场中电势的高低，所以提出了等势面的概念。
1、定义：电场中电势相同的各点构成的面叫做等势面。
2、特点：
（1）在同一等势面上移动电荷，由于电势差为零，所以电场力不做功。
（2）等势面一定与电场线垂直，即跟电场强度的方向垂直。
五、等势面
（3）电场线由电势高的等势面指向电势低的等势面。
（4）等差等势面越密集，电场线也越密集，场强越大。
注：为了使等势面能够反映电场的强弱，通常使相邻等势面之间的电势差相等，即等差等势面。
（5）等势面不相交。
五、等势面
3、几种典型分布的等势面
（1）点电荷
特点：以点电荷为球心的球面。正点电荷电场中各点的电势均为正；负点电荷电场中各点的电势均为负。
五、等势面
3、几种典型分布的等势面
（2）匀强电场
特点：垂直于电场线的一簇平面。
五、等势面
3、几种典型分布的等势面
（3）等量异种电荷
特点：电荷连线上：由正电荷到负电荷电势逐渐降低。
若取无穷远为零电势点，则中垂面上各点电势都为零。以中垂面为界，含正电荷一边的电场中每点电势都为正，含负电荷一边的电场中每点电势都为负。
五、等势面
3、几种典型分布的等势面
（4）等量同种电荷
特点：电荷连线上：中点的电势最低，但不为零；关于中点对称的任意两点电势相等。
连线的中垂线上：由连线中点向两边到无穷远电势逐渐降低，无穷远电势规定为零；中垂线上关于中点对称的任意两点电势相等。