10.1电势能电势与电势差课件(共28张PPT)

(共28张PPT)
第1课 电势能和电势
第十章 静电场
我们知道物体在空中静止释放（只受重力）重力作用下，自由下落，重力做正功，物体的重力势能减小，其高度降低(如图甲)；重力做负功，物体的重力势能增大，其高度升高(如图乙)。
一个试探电荷在电场中某点由静止释放,将如何运动
在电场力作用下电荷做匀加速直线运动,一段时间后获得一定的速度,试探电荷的动能增加。
+
F
E
什么能转换为动能的呢
有能量变化，是什么力在做功？
一.静电力做功的特点
把正电荷沿不同路径从A点移到B电场力做功？
+
A
F

q
甲
乙
丙
沿甲路径电场力做功:
W甲= F·|AB|cosθ=qE·|AM|
沿乙路径电场力做功:
W乙= qE·|AM|
沿丙路径电场力做功:
W丙= qE·|AM|
沿任意路径电场力做功:
W任意=qE·|AM|
结论：电场力做功与路径无关,由初末位置来决定.
电场力做功的过程是什么能转化为什么能呢？
这与什么力做功相似呢？
二、电势能Ep
1. 定义: 电荷在电场中具有与其位置有关的能量叫电势能。
2. 符号: Ep ，单位：焦耳（J）
电场力做功与电势能有什么关系？（类比重力做功与重力势能的关系）
电场力做功与电势能变化的关系
E
A
B
E
B
A
+
F
-
F
-
F
+
F
v
v
设电荷在电场A、B两点所具有的电势能分别为EPA和EPB，
电荷从 A点到B点，电场力对电荷所做的功为WAB。则有：
电场力做正功，电势能减少；
电场力做负功，电势能增加。
例1. 如图所示,在场强 E = 103 N/C的匀强电场中 , 点电荷q = +1 C 从 A 移动到 B , AB 相距 L = 1 m , 电场力做功为多少 电势能如何变化
电势能减少103J
那么电荷在B 点具有的电势能多大？
+
A
B
F
在理解电势能时，我们大可以用重力势能来理解，下面我们看这道问题：
mg
A
B
重力势能为负表示的物理意义是什么？

1. 电势能是相对的，与零电势能面有关。
2. 零电势能位置是任意的,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。
3. 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
4. 电势能是电荷和电场所共有的，具有系统性。
5. 电势能是标量,但是有正负。
电势能为负表示电荷在该处的电势能比零还要小。
6、电场力做多少功电势能就改变多少，电荷在只受电场力作用的情况下，电势能和动能相互转化，而他们的总量保持不变
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
W重 = EP1 ─ EP2
W电 = EPA ─ EPB
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
电场力做功，重力势能改变
电场力做正功，重力势能就减少
电场力做负功，重力势能就增加
例2. (多选）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 5×10－6 J的功，那么 ( )
A. 电荷在 B 处时将具有 5×10－6 J 的电势能
B. 电荷在 B 处将具有 5×10－6 J 的动能
C. 电荷的电势能减少了 5×10－6 J
D. 电荷的动能增加了 5×10－6 J
CD
EPC= ─1.2×10 5 J
EPA= ─3×10 5 J
例3.将带电量为 6×10-6 C的负电荷从电场中的A 点移到B点，克服电场力做了3×10─5 J的功，再从B移到C，电场力做了1.2×10─5 J的功，则
（1）电荷从A 移到B，再从B 移到C 的过程中电势能共改变了多少？
（2）如果规定A点的电势能为零，则该电荷在B点和C 点的电势能分别为多少？
（3）如果规定B 点的电势能为零，则该电荷在A 点和C 点的电势能分别为多少？

EPB = 3×10 5 J
EPC=1.8×10 5 J
1、下列说法中，正确的是：
A、把两个同种点电荷间的距离增大一些，电荷的电势能一定增加
B、把两个同种点电荷间的距离减小一些，电荷的电势能一定增加
C、把两个异种点电荷间的距离增大一些，电荷的电势能一定增加
D、把两个异种点电荷间的距离减小一些，电荷的电势能一定增加
巩固练习
2. 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，则下列说法错误的是 (　　)
A. 粒子带负电
B. 粒子在 A点具有的电势能 EPA 小于粒子在
B点具有的电势能 EPB
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
C
3、如图所示,在等量正点电荷形成的电场中,它们连线的中垂面ab上, 有一电子,从静止开始由a运动到b的过程中(a、b相对O对称),下列说法正确的是( )
A.电子的电势能始终增多
B.电子的电势能始终减少
C.电子的电势能先减少后增加
D.电子的电势能先增加后减少
C
O
a
b
+
+
E
E
F
F
做正功
做负功
电势能减少
电势能增加
讨论:
1.将电荷q从A点移到B点。若取B点的电势能为零，则A点的电势能为多少？
M

E
A
B
L
2.若电荷的电量为2q、
3q … 则A点的电势能为多少
3.求EPA/q，比值是否与电荷量有关？
+
q
F
与电荷量无关
1. 定义:电荷电场中在某一点的电势能与它的电荷量的比值。
2. 公式: (计算时要代入正负号)
3. 单位: 伏特( V ) ；1 V = 1 J/C。
4. 电势是标量 , 只有大小 , 没有方向。
三、电 势
（φ 标量）
电场中在某一点的电势能 EP 与它的电荷量 q 的比值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。
5、对电势的理解
（2）电势是相对的，是相对于零电势面而言的，一般选大地或无穷远为零势面。
（3）正电荷电场中个点电势均为正；负电荷电场
中个点电势均为负。
（4）电势是标量，但有正负（负电势表示比零电
势低）
（5）沿着电场线方向电势降低。
（1）. 电势是表征电场中某点能的性质的物理量，由电场本身的性质决定，与电场力做功的值及试探电荷的电荷量、电性无关。
A B E
φA ＞φB
例1. 有关电场中某点的电势，下列说法正确的是（ ）
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

解:设场外一点 P 的电势为
从 P 到 A, 电场力做的功
（2）电荷移入电场前A点电势
-20V
基本知识点
课堂小结
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的起始位置和终止位置有关，但与电荷经过的路径无关。
二、电势能
（Ep）标量
电荷在电场中具有的与电荷位置有关的能，叫电势能。
三、电势
（φ 标量）
沿电场线 (场强)方向电势越来越低
如何比较电荷电势能的大小呢？
方法一: 根据电场力做功的正负判断：
电场力做正功，电势能减少；
电场力做负功，电势能增加。
方法二: 直接根据公式 判断
方法三: 根据电场线来判断
负电荷
电势能增加
电场力做负功
顺着电场线移动
正电荷
电势能减小
电场力做正功
顺着电场线移动
　1、电场线法
　沿着电场线的方向电势逐渐降低
　2、场源电荷判断法
　离场源正电荷越近的点，电势越高；离场源负电荷越近的点，电势越低
　3、电场力做功判断法
　电场力对正电荷做正功，电荷从高电势向低电势移动
　电场力对负电荷做正功，电荷从低电势向高电势移动
如何判断电势的高低？
1.下列说法中正确的是(　　)
A． 沿电场线的方向，电场强度一定越来越小
B． 沿电场线的方向，电势一定越来越低
C． 沿电场线方向移动电荷，电势能逐渐减小
D．在静电力作用下，正电荷一定从电势高处向电势低处移动
2.下列说法中正确的是(　　)
A． 电场线密集处场强大，电势高
B． 沿电场线方向场强减小，电势降低
C． 在电势高处电荷具有的电势能大
D． 场强为零处，电势不一定为零
D
B
课堂练习
3 一个点电荷，从静电场中的 a 点移至 b 点，其电势能的变化为零，则（　　）
A. a、b两点的场强一定相等
B. 该电荷一定沿等势面移动
C. 作用于该点电荷的电场力与其移动方向总是垂直的
D. a、b两点的电势相等
D
E
4. 如图所示，实线为某点电荷的电场线，但其方向未标明，虚线是某一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹。a、b是轨迹上的两点。若带电粒子在运动中只受到电场力作用，则下列说法正确的是 ( )
A. 带电粒子所带电荷的性质
B. 带电粒子在 a、b两点的受力方向
C. 带电粒子在 a、b两点的速度何处较大
D. 带电粒子在 a、b两点的电势能何处较大
BCD
5.在电场中，把电荷量为4×10-9C的正点电荷从A点移到B点，克服静电力做功6×10-8J，电荷的电势能________（增加/减少）了________J．
6.如图所示，在电场强度为E的匀强电场中有 间距为l的A、B两点 ，连线AB与电场线的夹角 为θ，将一电荷量为q的正电荷从A点移到B点， 若沿直线AB移动该电荷，静电力做的功W1＝________； 若沿路径ACB移动该电荷，静电力做的功W2＝________； 若沿曲线ADB移动该电荷，静电力做的功W3＝________. 由此可知，电荷在电场中移动时，静电力做功的特点
是_____________________________．
qElcosθ
qElcosθ
6×10-8
qElcosθ
增加
与路径无关，只与初、末位置有关
【解析】EpA＝2.0×10－8J
φA＝ ＝－2 V
又EpA－EpB＝1.0×10－8J
故EpB＝1.0×10－8J，φB＝ ＝－1 V.
7.将一个电荷量为1.0×10－8C的负电荷，从无穷远处移到电场中的A点，克服电场力做功2.0×10－8J，现将该电荷从A点移到B点，电场力做功1.0×10－8J．试求电场中A、B两点的电势．(取无穷远处为零电势能点)