人教版高中物理选修3-1课件：1．4电势能和电势（共43张PPT）
文档属性
| 名称 | 人教版高中物理选修3-1课件：1．4电势能和电势（共43张PPT） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 921.0KB | ||
| 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 | 2020-03-12 21:02:46 | ||
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文档简介
(共43张PPT)
一、电势能
电场中的电荷由于受到电场力作用,凭借其位置而具有的能力叫做电势能。
二、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经过的路径无关,只与电荷的起始位置和终止位置有关。
对于非匀强电场也适用
B
+
M
A
F
?
q
+
WAB = 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？
将+q由A移到B的过程电场力对电荷做功为：
将-q由A移到B的过程，电场
力对电荷做功为：
三.静电力做功与电势能的关系
1、电场力对电荷做正功，电荷的电势能减小
2、电场力对电荷做负功，电荷的电势能增加
例1.如图,在场强E=103N/C的匀强电场中,点电荷q=+1c从A移动到B,AB相距L=1m,电场力做功为多少?电势能如何变化?
(2)电势能减少 103J
析: ( 1) WAB=qEL=103J
◆电荷在B点具有的电势能多大？
设A点的电势能EPA=0
WAB = EPA－EPB =103J
EPB = EPA－EPB
=0 － 103J
= － 103J
☆电势能是相对的，与零电势能面有关。
1.零势能：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。
2.电势能：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
四.电势能的相对性
电势能是相对的，与零势能面的选择有关。
电势能为负表示电荷在该处的电势能比零还要小.
电势能是标量
电势能是电荷和电场所共有的，具有系统 性
注意
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
1、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，则电荷q1在A、B两点的电势能EA1与EB1之差EA1-EB1=________J；
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）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？
（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？
EPC=1.8×10-5 J
EPC=-1.2×10-5 J
EPB=3×10-5 J
EPA= -3×10-5 J
1、下列说法中正确的是（ ）
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。
2、右图中MN为某电场中一条电场线，方向向右，在MN上取两点a、b，今将一正点电荷q从a移到b则（ ）
A.电场力做正功，q的电势能增加；
B.电场力做负功，q的电势能增加；
C.电场力做正功，q的电势能减少；
D.电场力做负功，q的电势能减少。
若q为负点电荷呢？
v
F
q
F做正功
3、如图所示,电子沿一条电场线MN从a点运动到b点,电势能增加，则 （ ）
A.电场力做正功，电场方向从M指向N；
B.电场力做正功，电场方向从M指向N ；
C.电场力做负功，电场方向从N指向M ；
D.电场力做负功，电场方向从N指向M。
例与练
－
v
e
F
电场力做负功
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。
设EP0 =0
该比值称为A点的电势
零势能参考点
五、电势
五、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：
与EP=mgh相类比
电势φ与高度h相类似
3、单位：伏特，符号为V
4、电势只有大小，没有方向，是标量
5、电势具有相对性
电势是相对于零势能参考点的，
一般选取无穷远电势为0，实际应用中常取大地电势为0
6、沿电场线 (场强)方向电势减小的最快
五、电势
1、有关电场中某点的电势，下列说法中正确的是（ ）
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
4、如图所示，电场中有A、B两点，则下列说法中正确的是（ ）
A、电势φA> φB 场强EA>EB
B、电势φA> φB 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
正电荷在高电势处电势能大，负电荷在低电势处电势能大
例1. 试探电荷q1放在电场中的A点,电势能为E(规定无限远处电势能为零),A点的电势为________,若把试探电荷q1换成试探电荷q2放在电场中的A点,A点的电势为_________ (仍规定无限远处电势能为零).
例2. 将一电量为 的点电荷从电场外一点P移至电场中某点A, 电场力做 功 ,求A点的电势.
解:
注意:计算电势首先要规定零电势处,且电势可以为负.
六、等势面
2、在等势面上移动电荷，电场力做功为零
电场线从高等势面垂直指向低等势面
1、定义：
电场中电势相同的各点构成的面，叫做等势面。
3、等势面与电场线垂直
与等高线相类比
六、等势面
7、关于等势面，正确的说法是（??? ） 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
例与练
8、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U1、U2、U3，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（??? ）
A.W1=W2，U1＜U2＜U3
B.W1=W2，U1＞U2＞U3
C.W1＞W2，U1＞U2＞U3
D.W1＜W2，U1＞U2＞U3
例与练
如图所示，虚线a、b和c是某静电场中的三个等势面，它们的电势分别为 、 和 ，一带正电粒子射入电场中，其运动轨迹如实线KLMN所示。由图可知：
A、粒子从K到L的过程中，电场力做负功
B、粒子从L到M的过程中，电场力做负功
C、粒子从K到L的过程中，电势能增加
D、粒子从L到M的过程中，动能减少
如图所示，三个等差等势面上有a、b、c、d四点，若将一个正电荷由c经a移动到d电场力做正功W1，若由c经b移动到d电场力做正功W2，则：
图中虚线表示匀强电场的等势面1、2、3、4.一带正电的粒子只在电场力的作用下从电场中的a点运动到b点，轨迹如图中实线所示．由此可判断 ( )
A．1等势面电势最高
B．粒子从a运动到b，动能增大
C．粒子从a运动到b，电势能增大
D．在运动中粒子的电势能与动能
之和不变
答案：ABD
1.5电势差
在重力场中，当选取的参考平面不同时，对各点高度的描述也会不同，但是高度差不会随着参考平面的改变而改变。
同理，在电场中，
各点电势也会随电势零点的改变而改变，
但两点间的电势的差值却保持不变。
A
B
C
D
0V
1V
2V
3V
0V
1V
2V
-1V
因此，电势的差值往往比电势更重要。
1、电势差（U）
电场中两点间电势的差值，叫电势差，也叫电压。
设电场中A、B两点的电势差为UAB
一.电势差
证明：
UAD＝UAB + UBC+UCD
电势差是标量，正负不表示方向。
如图，如果B板接地（取大地的电势为0，则与
大地相连的导体的电势也为0）A板的电势为
8V，M点的电势为6V，N点的电势为2V.则：
（1）M、N两点间的电势差UMN是多少伏？N、M两点间的电势差UMN又是多少伏？
(2)如果是改为A板接地，B板的电势是多大？ M、N两点的电势各为多大？此时， M、N两点间的电势差UMN又是多少伏？
；
二.电场力做功与电势差的关系
求静电力做功
如图所示的电场中，A、B两点间的电势差UAB=20 V，将点电荷q= -2×10-9C，由A点移到B点，静电力所做的功是多少？
解：电场力所做的功
WAB=UAB·q=20×（－2×10-9）= -4.0×10-8J
1、UAB由什么决定？跟WAB、q有关吗？
由电场本身的因素决定与WAB、q无关
2、WAB 跟q、UAB有关吗？
跟q、UAB都有关
在电场中，把点电荷q=+2×10-11C，由A点移到B点，电场力做功WAB=4×10-11J。A、B两点间的电势差UAB等于多少？B、A两点间的电势差UBA等于多少？
解：由静电力做功与电势差的关系得
求两点间的电势差
在匀强电场中把2.0×10－9C的正电荷从A点移到B点，静电力做功 1.5 ×10－7J。再把这个电荷从B点移到C点，静电力做功－4.0×10－7J 。
（1）比较A、B、C三点的电势高低；
（2）计算A、B间， B、C间， A、C间的电势差；
（3）计算把－1.5×10－9C的电荷从A点移到C点静电力做功；
（4）根据以上结果，画出该匀强电场中的电场线和等势面，标出A、B、C三点可能的位置。
高度、高度差
电势是相对的、电势差是绝对的
标量，正负表示初末位置电势高低关系
课堂小结
8．如图，一带电液滴在重力和匀强电场对它的作用力作用下，从静止开始由b沿直线运动到d，且bd与竖直方向所夹的锐角为45°，则下列结论正确的是 ( )
A．此液滴带负电
B．液滴的加速度等于g
C．合外力对液滴做的总功等于零
D．液滴的电势能减少
15．如图，一质量m=1×10-6kg，带电量q= -2×10-8C的微粒以初速度v0竖直向上从A点射入一水平向右的匀强电场，当微粒运动到比A高2cm的B点时速度大小也是v0，但方向水平，且AB两点的连线与水平方向的夹角为45?，g取10m/s2，求：
（1）AB两点间的电势差UAB；
（2）匀强电场的场强E的大小。
一、电势能
电场中的电荷由于受到电场力作用,凭借其位置而具有的能力叫做电势能。
二、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经过的路径无关,只与电荷的起始位置和终止位置有关。
对于非匀强电场也适用
B
+
M
A
F
?
q
+
WAB = 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？
将+q由A移到B的过程电场力对电荷做功为：
将-q由A移到B的过程，电场
力对电荷做功为：
三.静电力做功与电势能的关系
1、电场力对电荷做正功，电荷的电势能减小
2、电场力对电荷做负功，电荷的电势能增加
例1.如图,在场强E=103N/C的匀强电场中,点电荷q=+1c从A移动到B,AB相距L=1m,电场力做功为多少?电势能如何变化?
(2)电势能减少 103J
析: ( 1) WAB=qEL=103J
◆电荷在B点具有的电势能多大？
设A点的电势能EPA=0
WAB = EPA－EPB =103J
EPB = EPA－EPB
=0 － 103J
= － 103J
☆电势能是相对的，与零电势能面有关。
1.零势能：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。
2.电势能：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
四.电势能的相对性
电势能是相对的，与零势能面的选择有关。
电势能为负表示电荷在该处的电势能比零还要小.
电势能是标量
电势能是电荷和电场所共有的，具有系统 性
注意
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
1、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，则电荷q1在A、B两点的电势能EA1与EB1之差EA1-EB1=________J；
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）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？
（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？
EPC=1.8×10-5 J
EPC=-1.2×10-5 J
EPB=3×10-5 J
EPA= -3×10-5 J
1、下列说法中正确的是（ ）
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。
2、右图中MN为某电场中一条电场线，方向向右，在MN上取两点a、b，今将一正点电荷q从a移到b则（ ）
A.电场力做正功，q的电势能增加；
B.电场力做负功，q的电势能增加；
C.电场力做正功，q的电势能减少；
D.电场力做负功，q的电势能减少。
若q为负点电荷呢？
v
F
q
F做正功
3、如图所示,电子沿一条电场线MN从a点运动到b点,电势能增加，则 （ ）
A.电场力做正功，电场方向从M指向N；
B.电场力做正功，电场方向从M指向N ；
C.电场力做负功，电场方向从N指向M ；
D.电场力做负功，电场方向从N指向M。
例与练
－
v
e
F
电场力做负功
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。
设EP0 =0
该比值称为A点的电势
零势能参考点
五、电势
五、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：
与EP=mgh相类比
电势φ与高度h相类似
3、单位：伏特，符号为V
4、电势只有大小，没有方向，是标量
5、电势具有相对性
电势是相对于零势能参考点的，
一般选取无穷远电势为0，实际应用中常取大地电势为0
6、沿电场线 (场强)方向电势减小的最快
五、电势
1、有关电场中某点的电势，下列说法中正确的是（ ）
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
4、如图所示，电场中有A、B两点，则下列说法中正确的是（ ）
A、电势φA> φB 场强EA>EB
B、电势φA> φB 场强EA
D、将-q分别放在A、B两点时具有电势能EpA>EpB
正电荷在高电势处电势能大，负电荷在低电势处电势能大
例1. 试探电荷q1放在电场中的A点,电势能为E(规定无限远处电势能为零),A点的电势为________,若把试探电荷q1换成试探电荷q2放在电场中的A点,A点的电势为_________ (仍规定无限远处电势能为零).
例2. 将一电量为 的点电荷从电场外一点P移至电场中某点A, 电场力做 功 ,求A点的电势.
解:
注意:计算电势首先要规定零电势处,且电势可以为负.
六、等势面
2、在等势面上移动电荷，电场力做功为零
电场线从高等势面垂直指向低等势面
1、定义：
电场中电势相同的各点构成的面，叫做等势面。
3、等势面与电场线垂直
与等高线相类比
六、等势面
7、关于等势面，正确的说法是（??? ） 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
例与练
8、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U1、U2、U3，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（??? ）
A.W1=W2，U1＜U2＜U3
B.W1=W2，U1＞U2＞U3
C.W1＞W2，U1＞U2＞U3
D.W1＜W2，U1＞U2＞U3
例与练
如图所示，虚线a、b和c是某静电场中的三个等势面，它们的电势分别为 、 和 ，一带正电粒子射入电场中，其运动轨迹如实线KLMN所示。由图可知：
A、粒子从K到L的过程中，电场力做负功
B、粒子从L到M的过程中，电场力做负功
C、粒子从K到L的过程中，电势能增加
D、粒子从L到M的过程中，动能减少
如图所示，三个等差等势面上有a、b、c、d四点，若将一个正电荷由c经a移动到d电场力做正功W1，若由c经b移动到d电场力做正功W2，则：
图中虚线表示匀强电场的等势面1、2、3、4.一带正电的粒子只在电场力的作用下从电场中的a点运动到b点，轨迹如图中实线所示．由此可判断 ( )
A．1等势面电势最高
B．粒子从a运动到b，动能增大
C．粒子从a运动到b，电势能增大
D．在运动中粒子的电势能与动能
之和不变
答案：ABD
1.5电势差
在重力场中，当选取的参考平面不同时，对各点高度的描述也会不同，但是高度差不会随着参考平面的改变而改变。
同理，在电场中，
各点电势也会随电势零点的改变而改变，
但两点间的电势的差值却保持不变。
A
B
C
D
0V
1V
2V
3V
0V
1V
2V
-1V
因此，电势的差值往往比电势更重要。
1、电势差（U）
电场中两点间电势的差值，叫电势差，也叫电压。
设电场中A、B两点的电势差为UAB
一.电势差
证明：
UAD＝UAB + UBC+UCD
电势差是标量，正负不表示方向。
如图，如果B板接地（取大地的电势为0，则与
大地相连的导体的电势也为0）A板的电势为
8V，M点的电势为6V，N点的电势为2V.则：
（1）M、N两点间的电势差UMN是多少伏？N、M两点间的电势差UMN又是多少伏？
(2)如果是改为A板接地，B板的电势是多大？ M、N两点的电势各为多大？此时， M、N两点间的电势差UMN又是多少伏？
；
二.电场力做功与电势差的关系
求静电力做功
如图所示的电场中，A、B两点间的电势差UAB=20 V，将点电荷q= -2×10-9C，由A点移到B点，静电力所做的功是多少？
解：电场力所做的功
WAB=UAB·q=20×（－2×10-9）= -4.0×10-8J
1、UAB由什么决定？跟WAB、q有关吗？
由电场本身的因素决定与WAB、q无关
2、WAB 跟q、UAB有关吗？
跟q、UAB都有关
在电场中，把点电荷q=+2×10-11C，由A点移到B点，电场力做功WAB=4×10-11J。A、B两点间的电势差UAB等于多少？B、A两点间的电势差UBA等于多少？
解：由静电力做功与电势差的关系得
求两点间的电势差
在匀强电场中把2.0×10－9C的正电荷从A点移到B点，静电力做功 1.5 ×10－7J。再把这个电荷从B点移到C点，静电力做功－4.0×10－7J 。
（1）比较A、B、C三点的电势高低；
（2）计算A、B间， B、C间， A、C间的电势差；
（3）计算把－1.5×10－9C的电荷从A点移到C点静电力做功；
（4）根据以上结果，画出该匀强电场中的电场线和等势面，标出A、B、C三点可能的位置。
高度、高度差
电势是相对的、电势差是绝对的
标量，正负表示初末位置电势高低关系
课堂小结
8．如图，一带电液滴在重力和匀强电场对它的作用力作用下，从静止开始由b沿直线运动到d，且bd与竖直方向所夹的锐角为45°，则下列结论正确的是 ( )
A．此液滴带负电
B．液滴的加速度等于g
C．合外力对液滴做的总功等于零
D．液滴的电势能减少
15．如图，一质量m=1×10-6kg，带电量q= -2×10-8C的微粒以初速度v0竖直向上从A点射入一水平向右的匀强电场，当微粒运动到比A高2cm的B点时速度大小也是v0，但方向水平，且AB两点的连线与水平方向的夹角为45?，g取10m/s2，求：
（1）AB两点间的电势差UAB；
（2）匀强电场的场强E的大小。