10.1电势能和电势(共36张ppt)

(共36张PPT)
第1节 电势能和电势
电场的力的性质
1、场强：定义式 真空中点电荷的决定式
两个公式的使用情景
2、电场的力的性质
场强——电场力——加速度——速度位移
思考：电场力作用下的电荷的移动，
电场力是否做功？正负功怎么判断？

功的物理意义？
电场与电场中的电荷具有由电场力的功
来量度的能量——电势能
研究电势能的方法
利用电场力做功来研究
求功的方法
功的公式
W=FLcosα
使用条件
恒力做功
方法：研究匀强电场中电场力对点电荷做功
探究：匀强电场中，静电力对点电荷做功的特点

匀强电场场强为E，点电荷质量m，电量q.从A点到
B点沿路径①的移动中，电场力做功_______。
沿路径②的移动中，电场力做功_______.
沿路径③的移动中，电场力做功________.
①
②
③
结论：
电场力对电荷做的功与电荷运动路径无关；
非匀强电场中，结论相同。
d
h
⌒
α
Eqd
Eqd
Eqd
练习：AB间间距为10cm，匀强电场的E=1000N/C，
AB连线与电场线夹角为37°，当q=-10－4C从A移
到C再移到B，电场力做功是多少？
从A到B移动正电荷，
电场力做功2×10-4J的功；
若换路径到B，电场力做
功多大？
计算电场力的功的方法
1 ）公式计算，计算出正负数；
2 ）用大小计算，判断正负功
电场力做功特点
电场力对电荷做的功与电荷运动路径无关；
非匀强电场中，结论相同。
一?静电力做功
1.计算公式:W=FScosθ=±Eq·d║
单位：J 标量
适用匀强电场
正功与负功的判断方法: F与V同向正，反向负
2.特点:静电力对电荷所做的功与电荷的起始位置和终止位置有关,而与电荷经过的路径无关.
该结论适用于一切电场
思考：
重力做功特点与之相同，量度重力势能的变化；
电场力做功，量度什么能的变化？
由系统内相对位置相互作用力决定的能量------势能
电场、电荷构成的系统，具有电势能
二?电势能
1.电势能:由于移动电荷时静电力做的功与移动的路径无关,电荷在电场中具有由相对位置和相互作用力决定的势能,这种势能叫做电势能.
2.电场力做功与电势能变化的关系(类比)
(1)结论:静电力做的功等于电势能的减少量.
(2)关系式: WA-B=EpA-EpB=-ΔEpAB
电场力做正功，电势能减少；做负功，电势能增加；
|W电场力|=|△Ep|
ΔE pAB=EpB-EpA= -WA-B
3.电势能的变化：电荷q从A到B位置的过程中，
电势能的变化
例、将带电量为6×10-6C的负电荷从电场中的A点移到B点，克服电场力做了3×10-5J的功，再从B移到C，电场力做了1.2×10-5J的功，则
（1）电荷从A移到B，再从B移到C的过程中,电势能的变化?EAB 和?EBC是多少？
（2）上述过程的电势能如何变化的？分别变化了多少？共变化了多少？
增加了1.8×10-5J.
增加了3×10-5J.
减少了1.2×10-5J.
?EAB=3×10-5J ?EBC=-1.2×10-5J
（3）A到C全过程电场力做了多少功？电势能变化了多少？
计算电势能变化的方法
ΔE pAB=EpB-EpA= -WA-B
1）代入正负号计算；
2）先计算绝对值后判断大小
WAC=-1.8×10-5J 增加?EP=1.8×10-5J
注意：WAC=WAB+WBC
WAC=-WCA
计算电势能变化的方法
ΔE pAB=EpB-EpA= -WA-B
1）代入正负号计算；
2）先计算绝对值后判断大小
思考：怎样利用“功”，计算电荷在某处的电势能呢？
选定电势能的零势能参考点，就可以计算电势能
（1）电势能具有相对性，与零势能参考面的选择有关：
通常：1）点电荷电场，以无穷远为零势能参考面。
2）大地或电场中的接地点
3）人为规定的点或面
（2）电势能是有正负的标量，代表电势能的大小；
1J>0>-1J
（3）电势能属于电荷与电场组成的系统（系统性），
常说成电荷的电势能
3、电势能的计算：电荷在某点的电势能,等于把它从
该点移动到零势能位置时，静电力做的功.
利用“功”求电势能：（方法一）带正负号计算
EPA=WA-0=－W0-A
WAB＞0
EPA＞EPB
W AB＜0
EPA＜EPB
(4)判定电荷在不同位置A、B处的电势能的高低:
做功法： 移动电荷看电场力做功的正负
A
O
C
问题：将+q从A移到O，再移到C，电场力做
什么功？电势能怎么变？
以O为零势能点，电荷在A、C处电势能的
正负如何？
以A为零势能点，电荷在O、C处的电势能
的大小关系如何？
判定电荷在A位置处的电势能的正负：
做功法：
将电荷从A移到零势能点，电场力做正功时，电荷在A处电势能为正（负功时，为负）；
将电荷从零势能点移到A，电场力做正功时，电荷在A处电势能为负（负功时，为正）；



例、将带电量为6×10-6C的负电荷从电场中的A点移到B点，克服电场力做了3×10-5J的功，再从B移到C，电场力做了1.2×10-5J的功，则如果规定A点的电势能为零，则
（1）该电荷在B点和C点的电势能分别为多少？

（2）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？

（3）如果规定C点的电势能为零，则该电荷在A点和B点的电势能分别为多少？
EPC=1.8×10-5 J
EPC=-1.2×10-5 J
EPB=3×10-5 J
利用“功”求电势能：（方法二）
计算绝对值，判断正负值；EPA=±WA0
利用“功”求电势能：（方法一）带正负号计算
EPA=WA-0=－W0-A
EPA= -3×10-5 J
注意：WAC=WAB+WBC
WAC=-WCA
EPA= -1.8×10-5 J
EPB= -1.2×10-5 J
例、将带电量为3×10-6C的正电荷从电场中的A点移到B点，电场力做了3×10-6J的功，以B为零电势能参考面，
（1）该电荷在A点的电势能多大？
（2）电荷6×10-6C从A移到B，电场力做多少功？
该电荷在A点的电势能多大？
（3）电荷1×10-6C在A点电势能多大？
思考：怎样量度电场使电荷具有电势能的本领？
10.1电势能和电势
第二节
回顾
电场力做功
“量度电势能的变化”
WAB=EpA-EpB
电势能的变化
ΔE pAB=EpB-EpA =-WAB
规定零势能参考面——确定电势能
EPA=EPA-0=WA0=－W0-A
例、将带电量为3×10-6C的正电荷从电场中的A点移到B点，电场力做了3×10-6J的功，以B为零电势能参考面，
（1）该电荷在A点的电势能多大？
（2）电荷6×10-6C从A移到B，电场力做多少功？
该电荷在A点的电势能多大？
（3）电荷1×10-6C在A点电势能多大？
思考：怎样量度电场使电荷具有电势能的本领？
复习：
1、匀强电场中，求功的方法
2、静电力做功的特点：
3、判断电势能大小的方法：
4、判断电势能正负的方法：
5、利用“功”求电势能的方法：
总结电荷在电场中移动时，静电力做功情况
该比值是一个与q无关，仅与电场及A点的位置有关的量。
三、电势
设EP0 =0
该比值称为A点的电势
零势能参考点
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,用φ表示.
2.定义式:φA= = 计算方法一：带正负号计算。

3.在国际单位制中,电势的单位是伏特(V),1 V=1 J/C. 4.电势是标量,只有大小,没有方向.有正负值。
例：某电场中，-1×10-4C点电荷在A处电势能
为4×10-2J，则电场中A点的电势多大？
没有电荷时，A处电势多大？
5.电势是描述电场本身性质的，由场源决定。
利用电势能求电势
利用电场力功求电势
沿着电场线移动正电荷，电场力做___功，
正电荷的电势能_____，电场的电势_____;
正
减少
减少
6、电势具有相对性，大小与零电势的选择有关。
零势能参考面就是零电势参考面，常见的有：
1、点电荷电场，以无穷远为零电势参考面。
2、大地、电场中的接地点
3、人为规定的点或面
电势有正负，正负代表电势的大小（高低）
结论：沿着电场线的方向，电势减少 ；
高于零电势的值是正值，低于零电势的值是负值。
+10v>+1v>0v>-1v>-10v
+
φo =0
A
B
沿着电场线移动负电荷，电场力做___功，
负电荷的电势能_____，电场的电势_____;
负
增加
减少
6、电势具有相对性，大小与零电势的选择有关。
零势能参考面就是零电势参考面。
结论：沿着电场线的方向，电势减少 ；
高于零电势的值是正值，低于零电势的值是负值。
结论：从高电势向低电势移动电荷，正电荷的
电势能减少，负电荷的电势能增加。
-
φo =0
A
B
7、真空中、点电荷形成电场，电场中
某点的电势的计算法方法：
零电势参考面------选无穷远时：
计算方法：代入场源电荷的正负号计算；
正电荷周围电场的电势大于零，
负电荷周围电场的电势小于零
多点电荷空间某点电势，求代数和（含正负号加）
孤立点电荷的电势：
无穷远处φ=0 ，则
正电荷周围， φ>0
负电荷周围， φ<0
等量异号电荷 ：
AB中垂线上， φ=0
正电荷一侧，φ>0
负电荷一侧， φ<0
φC=φ-+φ+
补充：真空中、均匀带电球壳形成的电场
球壳外的某点电势：
球壳、壳内的某点电势：
R是球壳半径
例：某电场中，-1×10-4C点电荷从A处移到
无穷远克服电场力4×10-2J，从无穷远移到B ，
电场力做功2×10-2J，则电场中A点的电势多大？
,B处电势多大？
结论：沿着电场线的方向，电势减少 ；
高于零电势的值是正值，低于零电势的值是负值。
利用电势能、功求电势：
方法（二）绝对值计算，正负判断
ΦA=±∣ ∣ =± ∣ ∣
8、电势的数值意义：某点的电势，数值上等于+1C电荷在该点具有的电势能，等于-1C电荷具有的电势能的负数
电势是描述电场“能的性质”的物理量，与检验电 荷无关。电势用来计算电势能及电场力做功
方法：带正负计算
利用“电势”求电势能： EPA=φAq
例：某电场中，-1×10-4C点电荷在A处电势能
为4×10-2J，则在A点放入+3×10-4C的电荷，
该电荷具有的电势能多大？
练习：
已知:匀强电场场强中有点电荷Q1=－ 4×10－5 C 从
A移到O电场力做功-6×10-4J，再从 O移到B 电场
力做功-2×10-4J。
以B点为零电势参考点，Q1在A、O、B三点时，
具有的电势能分别是多少？匀强电场中，A、O、
B三点的电势是多少？与Q1是否有关？
以O为零电势参考点，匀强电场中，A、O、B三点的
电势又是多少？在A点放入Q2电荷，Q2= 2×10－5 C.
其电势能多大？
1、电势是描述电场的能量性质的物理量，由电场
自身因素决定，与电场中的检验电荷无关。
场强是描述电场的力的性质的物理量，由电场自身
因素决定，与电场中的检验电荷无关。
回顾:
2、电势的高低与零电势的选择有关，具有相对性。
正负代表大小（高低） －5V＜－2V＜0V＜＋5V
3、电场线指向电势降低的方向，
沿电场线方向，电势降低。
电场线密集区场强大，电场线稀疏区场强小。
小结：
电场力做功特点，电场力做功的计算、正负功判断；
电场力做功与电势能的关系；
电势能及电势能大小计算、正负的判断；
电势及电势高低的判断。
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
课堂训练：

5、某带电粒子仅在电场力作用下由A点运动到B点，
电场线、粒子在A点的初速度及运动轨迹如图31-A-4
所示，可以判定（ ）
A．粒子在A点的加速度大于它在B点的加速度
B．粒子在A点的动能小于它在B点的动能
C．粒子在A点的电势能小于它在B点的电势能
D．电场中A点的电势低于B点的电势
B
6、一点电荷仅受电场力作用，由A点无初速
释放，先后经过电场中的B点和C点。点电荷
在A、B、C三点的电势能分别用EA、EB、
EC表示，则EA、EB和EC间的关系可能是
-------（ ）
A．EA＞EB＞EC B．EA＜EB＜EC
C．EA＜EC＜EB D．EA＞EC＞EB
AD
7、如图31-A-6（Ⅰ）所示，AB是电场中的一条电场线，
若将一负电荷从A点由静止释放，负电荷沿电场线从A到
B运动过程中速度时间图线如图31-A-6（Ⅱ）所示，
、
表示电势，
、
表示电势能，
则下列判断正确的是（ ）
A．
A＞
B，EA＞EB B．
A＞
B，EA＜EB
A＜
B，EA＞EB D．
A＜
B， EA＜EB
C．
C
8、如图所示，把电量为－5×10－9C的电荷，从电场
中的A点移到B点，其电势能＿＿＿（选填“增大”、“减
小”或“不变”）；若A点的电势UA＝15V，B点的电势
UB＝10V，则此过程中电场力做的功为＿＿＿＿J。
9、把电量q1=5×10-5C的电荷从电场中的A点移到B点，电场力做功W1=10-3J，若B为零电势参考点，则电荷q1在A、B两点的电势能EA1=________J，
EB1=____J；
若A为零电势参考点,把q2=-1×10-4C的电荷从A点移到B点，电场力做功W2=_______J，电荷q2从A到B电势能的变化为_______？
10、已知:匀强电场的场强E=5×10＋5 N/C，点电荷
Q1= 4×10－5 C Q2= 2×10－5 C. AO=10cm BO=20cm
将Q1从A移到O，再移到B点，电场力分别做多少功？电势能分别变化多少？
以O点为零势能点，Q1在A、O、B三点时，具有的电势能分别是多大？以B点为零势能点，Q1在A、O、B三点时，具有的电势能分别是多大？
以O点为零势能点，Q2在ABO处具有的电势能
分别是多大？
利用“功”求电势能的方法
一：代入正负号计算
二：绝对值计算，判断正负值