人教版选修3-1 第一章静电场第4节电势能和电势（共25张PPT）
文档属性
| 名称 | 人教版选修3-1 第一章静电场第4节电势能和电势（共25张PPT） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 306.0KB | ||
| 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 | 2020-03-08 23:28:18 | ||
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文档简介
(共25张PPT)
1.4 电势能和电势
第一章：静电场
思考：
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加速运动,一段时间后获得一定的速度,试探电荷的动能增加.
是什么能量转换为动能的呢?
E
+
F
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？
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：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？
B
M
A
F
?
q
+
甲
乙
丙
二.电势能 （Ep） 标量
１、定义：电荷在电场中受到电场力而具有的与位置有关的势能叫做电势能。
２、电场力做功改变电势能
正电荷顺着电场线移动，电场力做正功，电势能减少
正电荷逆着电场线移动，电场力做负功，电势能增加
负电荷顺着电场线移动，电场力做负功，电势能增加
负电荷逆着电场线移动，电场力做正功，电势能减少
３、电场力做的功等于电势能的减少量
４、相对性：大地或无穷远默认为零
A
B
+
+
A
B
－
－
５、在正电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电势能都为正，负电荷在任一点具有的电势能都为负。
在负电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电势能都为负，负电荷在任意一点具有的电势能都为正。
6、电势能有正负，却是标量，正负表示该点的电势能比零点的电势能的高低。
7、电荷在电场中某一点A具有的电势能EP等于将该点电荷由A点移到电势零点电场力所做的功W的。即EP=W
随堂练习
１、下列说法中正确的是（ ABC ）
A.当两正点电荷相互靠近时，它们的电势能增大
B.当两负点电荷相互靠近时，它们的电势能增大
C.一个正电荷与另一个负电荷相互靠近时，它们的电势能减小
D.一个正电荷与另一个负电荷相互靠近时，它们的电势能增大。
随堂练习
２、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5×10－6J的功，那么 ( CD )
A．电荷在B处时将具有5×10－6J 的电势能
B．电荷在B处将具有5×10－6J 的动能
C．电荷的电势能减少了5×10－6J
D．电荷的动能增加了5×10－6J
随堂练习
３、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？
增加了1.8×10-5J.
EPC=1.8×10-5 J
EPC=-1.2×10-5 J
EPB=3×10-5 J
EPA= -3×10-5 J
随堂练习
4、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( C )
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
O
a
b
+
+
-
随堂练习
5、一带电油滴在匀强电场E中的运动轨迹如图虚线所示,电场方向竖直向下.若不计空气阻力,则此带电油滴从a运动到b的过程中,能量变化情况为( C )
A.动能减小
B.电势能增加
C.动能和电势能之和减少
D.重力势能和电势能之和增加
E
a
b
三、电势 （φ 标量）
1、定义： 1J/C=1V
2、EP及q含符号
3、相对性：一般选取无穷远或大地电势为零。
4、沿电场线 (场强)方向电势越来越低
5、正电荷的电场中电势为正，负电荷的电场中电势为负
6、电场中某点的电势的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
7、电势是标量，在规定了零电势后，电场中各点的电势可以是正值，也可以是负值。正值表示该点电势比零高，负值表示该点电势比零低。
A B E
φA ＞φB
随堂练习
6、如图所示，点电荷的静电场中电场线用实线表示，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，根据此图可作出正确判断的是( BCD )
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
a
b
随堂练习
7、如图所示，ＭＮ是负点电荷产生的电场中的一条电场线。一个带正电的粒子（不计重力）从a到b穿越这条电场线的轨迹如图中虚线所示，则该带电粒子在a点的加速度一定 小于 在b点的加速度。带电粒子在a点的电势能一定 大于 在b点的电势能。（填“大于”、“小于”式“等于”）。
N
Ｍ
b
a
F
-
随堂练习
8、如图，虚线a、b、c势某静电场中的三个等势面，它们的电势a最大，c最少，一带正电的粒子射入电场中，其运动轨迹如图实线KLMN所示，由图可知（ AC ）
粒子从K到L的过程中，电场力做负功
粒子从L到M的过程中，电场力做负功
粒子从K到L的过程中，电势能增加
粒子从L到N的过程中，动能减少
K
N
M
L
a
b
c
随堂练习
9、如果把q=1.0×10-8C的电荷从无穷远处移至电场中的A点，需克服电场力做功W=1.2×10-4J.那么
⑴ q在A点的电势能和在A点的电势各是多少？
⑵ q未移入电场前A点的电势是多少 ？
随堂练习
10、如图所示，电场中有A、B两点，则下列说法中正确的是（ BC ）
A、电势ψA> ψB 场强EA>EB
B、电势ψA> ψB 场强EAC、将+q由A点移到B点，电场力做正功
D、将-q分别放在A、B两点时具有电势能EpA>EpB
A
B
E
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。
2、几种常见的等势面
E
+
－
3、等势面的特点：
（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）⊥等势面，且由电势较高的等势面指向电势较低的等势面
（3）不同等势面在空间不相交、不相切，闭合
（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
（5）沿电场方向电势降低最快
（6）匀强电场中电势均匀变化。
20
10
0
随堂练习
11、关于等势面，正确的说法是（??? CD ）
A．电荷在等势面上移动时不受电场力作用，所以不做功
B．等势面上各点的场强大小相等
C．等势面一定跟电场线垂直
D．两等势面不能相交
随堂练习
12、孤立点电荷电场中的一簇等势面如图所示中虚线所示，其电势分别为ψ1、ψ2、ψ3，A、B、C是某电场线与这簇等势面的交点，且ab=ac.现将一负电荷由a移到b，电场力做正功W1；再由b移至C，电场力做正功W2,则（? ?C? ）
A.W1=W2，ψ1＜ψ2＜ψ3
B.W1=W2，ψ1＞ψ2＞ψ3
C.W1＞W2，ψ1＞ψ2＞ψ3
D.W1＜W2，ψ1＞ψ2＞ψ3
1
2
3
随堂练习
13、在匀强电场中有a、b、c三点，位置关系如图52-6所示，其中ab=√3 cm，bc=1cm已知电场线与abc三点所在的平面平行,若将电量为-2×10－８C的点电荷从a 移到b，电场力不做功，而把该电荷从a移到c，电场力做功为1.8×10－７J?
(1)画出通过 a、b、c 三点的电场线?
(2)求该匀强电场的电场强度
答案：9×102V/m
随堂练习
14、将一个-7.0μC的电荷从无限远处移到图示电场中的A点时，电荷的电势能为-140μJ，问此过程中静电力做功是多少？
随堂练习
15、甲是等量异号电荷的电场线分布图，乙是等量同号点电荷的电场线分布图。AOB是两点电荷的连线的垂直平分线，O是连线中点。
（1）在甲图中，把单位正试探电荷从O点沿OA移动到无限远处，静电力是否做功？电势能是否变化？怎样变化？
（2）在乙图中，把单位正试探电荷从O点沿OA移动到无限远处，静电力是否做功？电势能是否变化？怎样变化？
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
方法一: 根据电场力做功的正负判断：
如何比较电荷电势能的大小呢？
方法二: 直接根据公式 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
1.4 电势能和电势
第一章：静电场
思考：
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加速运动,一段时间后获得一定的速度,试探电荷的动能增加.
是什么能量转换为动能的呢?
E
+
F
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？
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：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？
B
M
A
F
?
q
+
甲
乙
丙
二.电势能 （Ep） 标量
１、定义：电荷在电场中受到电场力而具有的与位置有关的势能叫做电势能。
２、电场力做功改变电势能
正电荷顺着电场线移动，电场力做正功，电势能减少
正电荷逆着电场线移动，电场力做负功，电势能增加
负电荷顺着电场线移动，电场力做负功，电势能增加
负电荷逆着电场线移动，电场力做正功，电势能减少
３、电场力做的功等于电势能的减少量
４、相对性：大地或无穷远默认为零
A
B
+
+
A
B
－
－
５、在正电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电势能都为正，负电荷在任一点具有的电势能都为负。
在负电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电势能都为负，负电荷在任意一点具有的电势能都为正。
6、电势能有正负，却是标量，正负表示该点的电势能比零点的电势能的高低。
7、电荷在电场中某一点A具有的电势能EP等于将该点电荷由A点移到电势零点电场力所做的功W的。即EP=W
随堂练习
１、下列说法中正确的是（ ABC ）
A.当两正点电荷相互靠近时，它们的电势能增大
B.当两负点电荷相互靠近时，它们的电势能增大
C.一个正电荷与另一个负电荷相互靠近时，它们的电势能减小
D.一个正电荷与另一个负电荷相互靠近时，它们的电势能增大。
随堂练习
２、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5×10－6J的功，那么 ( CD )
A．电荷在B处时将具有5×10－6J 的电势能
B．电荷在B处将具有5×10－6J 的动能
C．电荷的电势能减少了5×10－6J
D．电荷的动能增加了5×10－6J
随堂练习
３、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？
增加了1.8×10-5J.
EPC=1.8×10-5 J
EPC=-1.2×10-5 J
EPB=3×10-5 J
EPA= -3×10-5 J
随堂练习
4、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( C )
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
O
a
b
+
+
-
随堂练习
5、一带电油滴在匀强电场E中的运动轨迹如图虚线所示,电场方向竖直向下.若不计空气阻力,则此带电油滴从a运动到b的过程中,能量变化情况为( C )
A.动能减小
B.电势能增加
C.动能和电势能之和减少
D.重力势能和电势能之和增加
E
a
b
三、电势 （φ 标量）
1、定义： 1J/C=1V
2、EP及q含符号
3、相对性：一般选取无穷远或大地电势为零。
4、沿电场线 (场强)方向电势越来越低
5、正电荷的电场中电势为正，负电荷的电场中电势为负
6、电场中某点的电势的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
7、电势是标量，在规定了零电势后，电场中各点的电势可以是正值，也可以是负值。正值表示该点电势比零高，负值表示该点电势比零低。
A B E
φA ＞φB
随堂练习
6、如图所示，点电荷的静电场中电场线用实线表示，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，根据此图可作出正确判断的是( BCD )
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
a
b
随堂练习
7、如图所示，ＭＮ是负点电荷产生的电场中的一条电场线。一个带正电的粒子（不计重力）从a到b穿越这条电场线的轨迹如图中虚线所示，则该带电粒子在a点的加速度一定 小于 在b点的加速度。带电粒子在a点的电势能一定 大于 在b点的电势能。（填“大于”、“小于”式“等于”）。
N
Ｍ
b
a
F
-
随堂练习
8、如图，虚线a、b、c势某静电场中的三个等势面，它们的电势a最大，c最少，一带正电的粒子射入电场中，其运动轨迹如图实线KLMN所示，由图可知（ AC ）
粒子从K到L的过程中，电场力做负功
粒子从L到M的过程中，电场力做负功
粒子从K到L的过程中，电势能增加
粒子从L到N的过程中，动能减少
K
N
M
L
a
b
c
随堂练习
9、如果把q=1.0×10-8C的电荷从无穷远处移至电场中的A点，需克服电场力做功W=1.2×10-4J.那么
⑴ q在A点的电势能和在A点的电势各是多少？
⑵ q未移入电场前A点的电势是多少 ？
随堂练习
10、如图所示，电场中有A、B两点，则下列说法中正确的是（ BC ）
A、电势ψA> ψB 场强EA>EB
B、电势ψA> ψB 场强EA
D、将-q分别放在A、B两点时具有电势能EpA>EpB
A
B
E
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。
2、几种常见的等势面
E
+
－
3、等势面的特点：
（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）⊥等势面，且由电势较高的等势面指向电势较低的等势面
（3）不同等势面在空间不相交、不相切，闭合
（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
（5）沿电场方向电势降低最快
（6）匀强电场中电势均匀变化。
20
10
0
随堂练习
11、关于等势面，正确的说法是（??? CD ）
A．电荷在等势面上移动时不受电场力作用，所以不做功
B．等势面上各点的场强大小相等
C．等势面一定跟电场线垂直
D．两等势面不能相交
随堂练习
12、孤立点电荷电场中的一簇等势面如图所示中虚线所示，其电势分别为ψ1、ψ2、ψ3，A、B、C是某电场线与这簇等势面的交点，且ab=ac.现将一负电荷由a移到b，电场力做正功W1；再由b移至C，电场力做正功W2,则（? ?C? ）
A.W1=W2，ψ1＜ψ2＜ψ3
B.W1=W2，ψ1＞ψ2＞ψ3
C.W1＞W2，ψ1＞ψ2＞ψ3
D.W1＜W2，ψ1＞ψ2＞ψ3
1
2
3
随堂练习
13、在匀强电场中有a、b、c三点，位置关系如图52-6所示，其中ab=√3 cm，bc=1cm已知电场线与abc三点所在的平面平行,若将电量为-2×10－８C的点电荷从a 移到b，电场力不做功，而把该电荷从a移到c，电场力做功为1.8×10－７J?
(1)画出通过 a、b、c 三点的电场线?
(2)求该匀强电场的电场强度
答案：9×102V/m
随堂练习
14、将一个-7.0μC的电荷从无限远处移到图示电场中的A点时，电荷的电势能为-140μJ，问此过程中静电力做功是多少？
随堂练习
15、甲是等量异号电荷的电场线分布图，乙是等量同号点电荷的电场线分布图。AOB是两点电荷的连线的垂直平分线，O是连线中点。
（1）在甲图中，把单位正试探电荷从O点沿OA移动到无限远处，静电力是否做功？电势能是否变化？怎样变化？
（2）在乙图中，把单位正试探电荷从O点沿OA移动到无限远处，静电力是否做功？电势能是否变化？怎样变化？
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
方法一: 根据电场力做功的正负判断：
如何比较电荷电势能的大小呢？
方法二: 直接根据公式 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