人教版选修3 第一张静电场1.4电势能 电势与电势差（39张PPT）

(共39张PPT)
1．如图所示，M、N为两个等量同种电荷，O是其连线的中点，在其连线的中垂线上的P点释放一个静止的点电荷q（负电荷），不计重力，下列说法中正确的是（ ）
A. 点电荷在从P到O的过程中，加速度越来越大，速度也越来越大
B. 点荷在从P到O的过程中，加速度越来越小，速度也越来越小
C. 点电荷运动到O点时加速度为零，速度达到最大值
D. 点电荷超过O点后，速度越来越小，加速度越来越大，直到速度为零
2．如图所示为两个固定在同一水平面上的点电荷，距离为d，电荷量分别为＋Q和－Q，在它们连线的竖直中垂线上固定一根长为L、内壁光滑的绝缘细管，有一带电荷量为＋q的小球以初速度v0从上端管口射入，重力加速度为g，静电力常量为k，则小球（ ）
A. 下落过程中加速度始终为g
B. 受到的库仑力先做正功后做负功
C. 速度先增大后减小，射出时速度仍为v0
D. 管壁对小球的弹力最大值为
地球
电荷
万有引力
在高度变化不大时
库仑力
在匀强电场中
重力势能
1、重力做功与路劲无关
2、重力做功对应重力势能的变化
EP=mgh

§1.4 电势能 电势与电势差
活动1：匀强电场中，＋q0电荷沿不同路径从A到B，电场力做功情况。
（a）
（b）
（c）
结论：在匀强电场中，电场力做功与路径无关,只与电荷量以及始、末位置有关。
d 为沿电场线方向的位移
F=q0E
WAB=q0E·d
一、电场力做功的特点
特点：在静电场中，电场力做功与路径无关，与移动电荷的电荷量以及始、末位置有关。此结论适用于任意静电场。
教材P17方法论提示
重力做功 重力势能变化
“静电势能”
简称 电势能（EP）
WAB=－△EP＝－（EpB-EpA）=EpA-EpB
电场力做功 ……？
《教材》P18
hA
hB
静电力的功
电势能
能
进一步思考可得：
1、电势能由电荷和电场共的；
2、电势能是相对的。
二、电势能 Ep
1、定义：电荷在静电场中具有的势能
2、电场力做功与电势能变化关系：
注意下标的对应
电场力做正功，电势能减小；
电场力做负功，电势能增加。
3、电势能的大小是相对的
与 参考点（零电势能位置）的选取有关
一般选择无穷远处或大地处的电势能为零
标量，单位：J
WAB=－△EP=EpA-EpB
4、电势能是由电荷和电场共有的。
同一电场中，同样从A到B，移动正电荷与移动负电荷，电荷的电势能变化是相反的。
活动2：电场力做功，电势能如何变化？
沿电场线方向：
移动正电荷，电场力做正功，电势能减小；
移动负电荷，电场力做负功，电势能增加。
（a）
（b）
1、在静电场中，将一正电荷从a点移到b点，电场力做了负功，则(　　)
A．电场线方向一定从b指向a
B．电荷在b点的电势能一定比在a点时多
C．b点的电场强度一定比a点大
D．该电荷的动能一定减小
课堂训练：
B
2、是非题（并简要说明理由。）
A、电荷沿电场线方向移动时，其电势能一定减小。
B、检验电荷在电场中某点所受的电场力很大时，它在该点具有的电势能也一定大。
C、把两个异号电荷靠近时，电荷电势能增大。
D、电荷仅在电场力作用下运动，电荷的电势能一定减小.
E、无论是正电荷还是负电荷，只要电场力做功多，则电荷在该过程中的电势能变化也大.
活动3：
怎样寻求描述电场本身的能量性质的物理量呢？
类比电场强度概念建立的过程，谈谈你的想法。
《教材》P19
这个“比值”是一个与检验电荷q无关的量，只与电场初末位置有关。
教材P19 讨论交流
定值
=
AB
q
W
电势
电势差（电压）
AB
q
W
＝UAB
即
三、电势与电势差
电势：
【理解】
①电势、电势差与移动的电荷无关，它只反映电场自身能的性质：
电势差反映了电场力做功的本领，UAB在数值上等于单位正电荷由A点移到B点电场力所做的功；
电势反映了静电场中各点的能的性质，A点电势在数值上等于单位正电荷在A点具有的电势能；等于单位正电荷从A点到参考点电场力所做的功；某点电势实际上是该点到参考点的电势差。
定值
=
AB
q
W
＝UAB
电势能：
电势差：
②单位：
国际单位制中，V（伏特）
1V＝1J/C
③电势、电势差、电势能都是标量，但有正负
电势：
电势能：
电势差：
试解释：（1）UAB=-UBA
（2）UAC=UAB+UBC
【例1 】教材P21 例题
电势、电势差的计算：电势差的正负、功的正负、电量的正负统统代入！
注意：（1）电势具有相对性，电势差则与零电势点的选取无关
（2）一般选择无穷远处或大地的电势为零（“接地”意味着该处电势为零）
巩固练习1
在电场中把点电荷q＝－5×10－5C从A点移到B点，静电力对电荷做4×10－6J的正功；若将其从无穷远处移到电场中的A点需克服电场力做功1.0 ×10－6J，求A、B两点间的电势差UAB和A点与无穷远的电势差UA∞
解：
【巩固练习2】一个电量为－2.0×10－8C点电荷，在电场中A、B两点之间移动的过程中，电场力做功8×10－6J，如果在A点处该电荷具有1.4×10－5J的电势能，则它在B点处的电势能为多少？AB两点的电势差为多少？B点电势为多少？（选无穷远处电势为零）
活动4：下列情况，在电场中移动电荷，电场力作正功还是负功 电势能如何变化？电势如何变化？
EPA>EPB
EPA+q
-q
EPA>EPB
正功
负功
负功
正功
EPA+q
-q
2、电势与电场线方向的关系 ：
－
－
F
φA> φB
φA> φB
φA > φB
φA > φB
沿电场线 A→B
逆电场线 B→A
A
B
E
F
A
B
E
F
F
总结：
1、电势能大小的判断方法:
W电＞0，EP↓； W电＜0，EP↑
3、“正负号法则”判断电势和电势能
沿电场线方向，电势降低。
逆电场线方向，电势升高。
联系
焦耳J
伏特V
单位
正点电荷(＋q)：电势能的正负跟电势的正负相同
负点电荷(－q)：电势能的正负跟电势的正负相反
电势沿电场线逐渐降低，规定零电势点后，某点的电势高于零，则为正值；某点的电势低于零，则为负值
大小
电势能的大小是由点电荷q和该点电势φ共同决定的
电场中某一点的电势φ的大小，只跟电场本身有关，跟点电荷q无关
相关
因素
反映电荷在电场中某点所具有的能量
反映电场的能的性质的物理量
物理
意义
电势能Ep
电势φ
①电场中电势越高的地方，同一电荷具有的电势能越大。
判断：
②匀强电场中，场强处处相等，所以电势处处相等。
④电场线越密的地方，场强越大，电势越高。
③场强为0的地方，电势也为0。
总结：电势能的大小由电势、电荷共同决定。
×
×
×
×
场强大小是绝对的，电势大小是相对的，二者的大小无必然联系！
电势高低与电场线方向有关。
四、等势面
教材P22:发展空间
1、等势面：电场中电势值相等的各点构成的曲面。
2、等差等势面：相邻等势面的电势差相等。
点电荷的等差等势面，是以电荷为球心的一簇球面。
点电荷的等差等势面，是以电荷为球心的一簇球面。
+
一对等量异号点电荷的等势面，是两簇对称曲面。
一对等量同号点电荷的等势面，是两簇对称曲面。
+ + + + + + + + + + + +
两平行带电平板的等势面，是垂直于电场线的一簇平面。
3、等势面的特点
等差等势面的疏密反映场强的强弱；
电场线与等势面处处垂直，沿等势面移动电荷，静电力不做功
电场线从高等势面指向低等势面，电场线的方向就是电势降落最快的方向
不同等势面在空间不相交、不相切
练习：如上图所示，虚线a、b、c为三个同心圆面，圆心处为一个点电荷，现从c外面一点P以相同的速率发射两个电荷量、质量都相同的带电粒子，分别沿PM、PN运动到M、N，M、N两点都位于圆周c上，以下判断正确的是(　　)
A. 两粒子带同种电荷
B. 两粒子带异种电荷
C. 到达M、N时两粒子速率仍相等
D. 到达M、N时两粒子速率不相等
活动5：
试证明：在只有电场力做功的情况下动能和电势能的和保持不变。
推广：在只有重力、电场力做功的情况下，动能、重力势能和电势能的总量保持不变。
在只有重力、弹簧弹力、电场力做功的情况下------
例：如图所示，实线为电场线，虚线表示等势面，相邻两个等势面之间的电势差相等，有一个运动的负电荷经过等势面L3上某点时的动能为20 J，运动至等势面L1上的某一点时动能变为0，若取L2为零等势面，则此电荷的电势能为4 J时，其动能为（ ）
A．16 J B．10 J
C．6 J D．4 J
练习：图中虚线所示为静电场中的等势面1、2、3、4，相邻的等势面之间的电势差相等，其中等势面3的电势为0．一带正电的点电荷只在静电力的作用下运动，经过a、b点时的动能分别为23eV和5eV．当这一点电荷运动到某一位置时，其电势能变为-8eV，它的动能应为（　　）
A．8eV B．11eV
C．15eV D．19eV