物理人教版（2019）必修第三册10.1 电势能和电势 （共37张ppt）

(共37张PPT)
思考：
1、重力做功的特点
与路径无关，只与始末位置高度差有关
2、重力势能的性质
相对性、标量
3、重力做功和重力势能的关系
重力做功等于重力势能的减少
电势能和电势
B
M
A
F
q
W甲= 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？
+
甲
乙
丙
沿甲路径电场力做功:
沿乙路径电场力做功:
沿丙路径电场力做功:
W乙= qE·|AM|
W丙= qE·|AM|
沿任意路径电场力做功:
W任意=qE·|AM|
一.静电力做功的特点
结论：静电力做功与路径无关,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？
(也适用于非匀强电场）
θ
二、电势能
1、定义：电荷在电场中，由于电场与电荷间的相互作用而具有的能量。
EP
2、电场力做功与电势能的关系：
（1）电场力做正功，电势能减少。
（2）电场力做负功，电势能增加。
电荷在电场中某一点的电势能等于将它由该点移到零势能位置时电场力做的功。
3、注意：
②电势能是相对的：相对零势面而言的。
③平时一般选大地或无穷远为零势能面。
④电势能是标量，有正负，正值大于负值。
①电势能是电场和电荷共有的。
⑤电势能的变化与零势能点的选择无关。
练习：
ab为电场中的两点，如果把q = －2 10-8 C的负电荷从a点移到b点，电场力对该电荷做了4 10-7J的正功，则该电荷的电势能（ ）
A、增加了4 10-7J
B、增加了2 10-8 J
C、减少了4 10-7J
D、减少了8 10-15J
无论电荷是正、是负，只要电场力做正（负）功，电势能一定减小（增大）。
练习：在甲、乙两图中，AOB是两点电荷的连线的垂直平分线，O是连线的中点。
问：分别在甲图和乙图中，把单位正试探电荷从O点沿OA移动到无穷远处，静电力是否做功？电势能是否变化？怎样变化？
A
O
B
A
O
B
甲图
乙图
练习：
有一电荷量q=－3×10－6C的点电荷，从电场中的A点移动到B点时，克服静电力做功6×10－4J，从B点移到C点时静电力做功为9×10－4J。问：
1、以B为零势能点，电荷在A点时的电势能EPA1是多少？
2、如选取C点的电势能为零，则电荷在A点时的电势能EPA2又是多少？
A
B
E
电荷由A点运动的B点
正电荷 负电荷
电场力做功 正功 负功
电势能变化 减少 增加
电势能的大小是与试探电荷的电性和电量q都有关，故不能用“电势能”来描述电场的能的性质。
A
0
l
θ
E
-
该比值是一个与q无关，仅与电场及A点的位置有关的量。
EP0 =0
该比值称为A点的电势
零势能参考点
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，叫做这一点的电势。
2、定义式：
3、单位：V（伏特）
4、注意：
③电势是相对，一般选无穷远或大地为零电势点。
④电势是标量有正负，正值大于负值。
⑤沿电场线方向电势降低。
⑦选无穷远为零电势点:
正电荷形成的电场电势为正
负电荷形成的电场电势为负
一单位正电荷在一电场中的A点具有的电势能为5J，则A点电势为____；
若在该点放入单位负电荷，则A点电势为______；
若在A点不放入电荷，则A点电势为______
5V
5V
5V
电势是反映电场本身能的性质的物理量，与是否存在检验电荷、检验电荷的电量及电性无关。
1、电场强度大的地方电势不一定高
2、电场强度相等的地方电势不一定相等
比较下列三幅图中A、 B两点的场强的大小及电势的高低
A
B
A
B
A
B
EA
EB
EA
EB
EA
EB
＜
＞
＞
＞
＝
＞
+
－
2、几种常见的等势面
四、等势面
1、定义：
电场中电势相同的各点构成的面，叫做等势面。
（1）点电荷电场中的等势面：以点电荷为球心的一簇球面。
（2）等量同种点电荷电场中的等势面：是两簇对称曲面
（3）等量异种点电荷电场中的等势面：是两簇对称曲面。
（4）匀强电场中的等势面是垂直于电场线的一簇平面。
（5）形状不规则的带电导体附近的电场线及等势面
（1）在同一等势面上的任意两点间移动电荷，电场力不做功
（2）电场线（或E）垂直于等势面，且由电势较高的等势面指向电势较低的等势面
（4）等势面密处场强大、电场线密，等势面疏处场强小、电场线疏
（3）不同等势面在空间不相交、不相切，闭合
3、等势面的特点：
20
10
0
（5）沿电场方向电势降低最快
（6）匀强电场中电势均匀变化。
判断电势能高低的方法：
1、电场力做正（负）功，电势能降低（升高）。
2、正电荷在电势高（低）的地方，
电势能大（小）；
负电荷在电势高（低）的地方，
电势能小（大）。
提问：
1、电场力做功特点
2、电势能性质
3、电场力做功与电势能关系
4、电势的定义、定义式、性质
5、判断电势高低的方法
1、5 电势差 等势面
一、电势差（U）
1、定义：电场中两点间电势的差值叫做电势差，也叫电压。
2、公式：
电场中某点与零电势点的电势差就是该点的电势。
3、单位：伏特
4、标量
正负用来判断电势高低
如图所示，如果B板接地，则A点电势为8V，M点电势为6V，N点电势为2V，M、N两点间的电势差是多少？
如果改为A板接地，问:B点、M点、N点电势分别为多大？M、N两点的电势差是多少？
＋
＋
＋
＋
＋
＋
－
－
－
－
－
－
E
A
B
M
N
5、电势具有相对性； 电势差有绝对性
二、电势差与静电力做功之间的关系
1.公式：
2.说明：
1）该公式适用于任何电场
2）计算时W、 U 、q均代入正负号
例：在电场中把2.0 10－9 C的正电荷从A点移到B点，静电力做功1.5 10－7 J。再把这个电荷从B点移到C点，静电力做功－4.0 10－7 J。
1）A、B、C三点中哪点电势最高？哪点电势最低？
2）A、B间，B、C间，A、C间的电势差各是多少
3) 把－1.5 10－9 C的点电荷从A点移到C点，静电力做多少功？
在电场中将电荷q从A点移到B点，电场力做功W，电荷的电势能改变量 Ep，A和B两点间电势差为U，则 ( )
A根据U = Ep / q，可以断定， Ep 越大，这两点间电势差越大
B根据U = Ep / q，可以断定， q越大，这两点间电势差越小
C U 与 Ep 和 q均无关，U的大小由电场和AB的位置决定
D根据 Ep= q U 可以断定， Ep 与q成正比
电势差与W（ Ep）和q无关，只与两点位置有关。
思考：
在点电荷形成的电场中有A、B两点，若把单位正电荷由A点移动到无穷远处，电场力做功为WA，把单位正电荷由B点移动到无穷远处，电场力做功为WB。如果WA= WB，则A、B两点电势有什么关系？
三、等势面
1、定义：电场中电势相同的各点构成的面。
2、等势面的形状：
（1）点电荷电场
（2）匀强电场
（3）带电导体
（4）等量同种点电荷
（5）等量异种点电荷
3、等势面的特点：
（1）在同一等势面上两点间移动电荷，电场力不做功。
但电场力不做功，电荷不一定沿等势面移动。
（2）电场线和等势面垂直，并由电势高的等势面指向电势低的等势面。
（3）两个相邻等势面间的电势差是相等的，这样的等势面叫做等差等势面。
等差等势面密的地方场强大，等差等势面稀疏的地方场强小。
（4）任何两个等势面都不相交。
如图所示，B、C、D三点都在以点电荷+Q为圆心的某同心圆弧上，将一检验电荷从A点分别移动到B、C、D各点时，电场力做功的大小比较（ ）
A、WAB＞WAC
B、WAD＞WAB
C、WAC＞WAD
D、WAB=WAC
+
Q
A
B
C
D
某电场中三个等势面的分布如图所示，a、b为电场中两点，一负电荷放于a、b两点时，电势能分别为EPa和EPb ，受到电场力大小分别为Fa和， Fb则( )
A、 EPa ＞EPb， Fa ＞ Fb
B、 EPa ＜ EPb， Fa ＜ Fb
C、 EPa ＞EPb， Fa ＜ Fb
D、 EPa ＜ EPb， Fa ＞ Fb
－10V
－20V
－30V
a
b
在匀强电场中，如图所示分布着A、B、C三点，当把一个电量q=10－5C的正电荷从A沿AB连线移动到B点时，电场力做功为零，从B移动到C点时，电场力做功为－1.73×10－3J。试判断该电场的方向，求场强大小。
20cm
C
B
A
如图所示，三条虚线表示某电场中的三个等势面，其电势分别为10v，20v，30v,一个带电粒子只受电场力作用，按图中实线轨迹从A点运动到B点，则（ ）
A、粒子带负电
B、粒子在A点的速度大于在
B点的速度
C、粒子在A点的加速度大于
在B点的加速度
D、粒子在A点的电势能大于在B点的电势能
A
B
10V
20V
30V