人教版2019高一物理必修第三册 第十章 10．1电势能和电势 21张ppt

(共21张PPT)

10.1电势能和电势
Ⅰ
Ⅱ
匀强电场
负的点电荷形成的电场

A
+q

A
+q

F

F

F

F
F=qE
复习旧知
-q
-q
电场对放入其中的电荷有力的作用
电场由场源电荷决定，与试探电荷无关
电场
位移

力

做功的过程伴随着能量的转化

描述方法：
1.电场强度
2.电场线
引入新课
力的方向上发生了位移—做功


新课教学
一、电场力做功的特点

M






E
1.将电荷q从A沿直线移至B:

A
B


?


+
q

+
q

F
WAB = F·|AB|cosθ=qE·|AM|

q受力吗？多大？
M



?




E


A
B

2.将电荷q从A沿折线移至B:
对AM:
W1 = q E ·|AM|
对MB:
W2 = 0
对全程:
W = W1 + W2= q E·|AM|

+
q

F

+
q

F

3.将电荷q从A沿曲线移至B:
M



?




E


A
B


+
q

F





E

A
B


+
q
F


+
q
F


+
q
F


+
q
F








W = W1 + W2 + W3 +… = q E·|AM|
W1 = q E ·x1
W2 = q E ·x2
W3 = q E ·x3
… … … …


M
x1 + x2 + x3 +…=?
X1
x2
4.将电荷q从A沿其它曲线移至B，静电力做功？
E

B




+
M





A


F

?
q
+
静电力做功有什么特点？
做功的过程是一个能量转化的过程，那么电场力做功的过程是什么能转化为什么能呢？
静电力做的功，与电荷的起始位置和终止位置（初末位置）有关，与电荷经过的路径无关。
似曾相识？
重力做功，与物体的起始位置和终止位置（初末位置高度差）有关，与物体经过的路径无关。
(对于非匀强电场也适用)
二、电势能
电荷在电场中具有的与电荷位置有关的能，叫电势能。
电场力做功与电势能有什么关系？（联系重力做功与重力势能的关系）
探究
重力做功与重力势能的关系 静电力做功与电势能的关系


A
h
B








h1
h2






WG=Ep1-Ep2
物体下降时，重力做正功,重力势能减小，即重力做的功等于重力势能的减少量。




十
十
A

B

WAB=EpA-EpB
当正电荷在电场中从A移到B，静电力做正功，电势能减小，即静电力做的功等于电势能的减少量。
重力做功与重力势能的关系 静电力做功与电势能的关系
WG=Ep1-Ep2
WAB=EpA-EpB
物体上升时，重力做负功,重力势能增加。
当正电荷在电场中从B 移到A ，静电力做负功，电势能增加。


A
h
B








h2
h1










十
十
B

A

结论：静电力做正功，电荷的电势能增加；
静电力做负功，电荷的电势能减少；
表达式：
WAB=EpA-EpB
由WAB=EpA-EpB可知静电力做的功只能决定电势能的变化量，而不能决定电荷在电场中某点电势能的数值。
怎样求电荷在电场中某位置时具有的电势能？（比如如图求电荷在A点的电势能）
②也就是说，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所做的功。
①电势能与重力势能一样，具有相对性。要想求电荷在电场中某点具有的电势能必须先规定零电势能点。

M






E

A
B


?


+
q

+
q

F
比如：规定电荷在B点的电势能为零
思考：
由：WAB=EpA-EpB
令EpB=0 则EpA=WAB
解析：
2、以C为零势能点，电荷从A移动到C静电力做功为WAC=WAB+WBC =10J
根据WAC=EPA-0，得EPA=10J
根据WBC=EPB-0，得EPB=4J
例1. 如图,电荷q从A经B移动到C，电场力做功分别为
WAB=6J，WBC=4J,在表格的空白处按要求填入数据。




E




A
B
C
q

+

+
1、以B为零势能点，
根据WAB=EPA-0得：EPA=6J
根据WBC=0-EPC得：EPC=-4

所选择零势能点 EPA EPB EPC
B点 0J
C点 0J
6J -4J
10J 4J
例1. 如图,电荷q从A经B移动到C，电场力做功分别为
WAB=6J，WBC=4J,在表格的空白处按要求填入数据。




E




A
B
C
q

+

+
所选择零势能点 EPA EPB EPC
B点 0J
C点 0J
6J -4J
10J 4J
说明： 电势能是标量，有正负，正负代表大小，
例如+5J>-6J

通常把电荷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的电势能规定为零。

电场的力的性质我们必须用场强E来描述，那么电场的能的性质我们又应该用什么物理量来描述呢？能否用“电势能”呢？
电势
例2. 上题中,若电场强度为E，AB相距为L，以B为零势能点，完成下列表格。
q EpA
q
2q
3q
-q
EpA/q

2qEL
3qEL
-qEL
该比值与电荷本身无关，决定于电场的性质。可以证明，这个比值对一切电场都适用，即具有普遍性。




E




A
B
C
q

+

+
EL
EL
EL
EL
qEL
电荷在电场中某一点的电势能与
1. 定义:
它的电荷量的比值，叫该点的电势
2. 公式:
3. 单位: 伏特，符号为 V
(计算时要代入正负号)
4、电势只有大小，没有方向，是标量
三、电势
例1. 如图,电荷q从A经B移动到C，电场力做功分别为
WAB=6J，WBC=4J,在表格的空白处按要求填入数据。




E




A
B
C
q

+

+
所选择零势能点 EPA EPB EPC
B点 0J
C点 0J
6J -4J
10J 4J
若q=10-2C，求各点的电势
所选择零势能点
B点 600 0 -400
C点 1000 400 0
结合图象思考，沿着电场线方向,电势将怎样变化?
5.沿电场线方向，电势越来越低
6.电势的相对性
应该先规定电场中某处的电势为0，才能确定电场中其他各点的电势。

规定了电势0点之后，电场中各点的电势可以是正值也可以是负值。正值比负值大。
例：+3V>-4V

通常取离场源电荷无限远处的电势为0。
若q为负电荷，沿着电场线方向由A运动到B,电场力做 （正或负）功，电势能 （增加或减少），电势 （升高或降低）




E

F

-
q
A
B


负
增加
降低
思考与讨论
若q为负电荷，沿着电场线方向由A运动到B,电场力做 （正或负）功，电势能 （增加或减少），电势 （升高或降低）
正
减少
降低




E

q
A
B



F
结论：正电荷在电势高的地方电势能大，负电荷在电势低的地方电势能大
物体被举高具有重力势能。
1、电荷在电场中具有电势能。
重力对物体做正功，物体的重力势能减小
2、电场力对电荷做正功，电荷的电势能减小
重力对物体做负功，物体的重力势能增大
3、电场力对电荷做负功，电荷的电势能增大
重力做多少功，物体重力势能就变化多少。
4、电场力做多少功，电荷电势能就变化多少。
重力势能是相对的，与零势能面有关
5、电势能是相对的，与零电势能面有关,常把无限远或大地规定为零电势
重力势能是物体和地球所共有的，具有系统性
6、电势能是电荷和电场所共有的，具有系统性
重力势能是标量
7、电势能是标量
总结：