人教版高中物理选修3-1第一章第4节电势能和电势 (共56张PPT)

(共56张PPT)
复习回顾
1、功的计算：
2、重力做功有什么特点？
(1)与路径无关,由初末位置的高度差来决定.
(2)WG与重力势能的关系:
(3)重力势能是相对的,有零势能面
(人为选定)
.
重力势能具有系统性
功是能量转化的量度！
试探正电荷静止的放入电场中,将如何运动?
E
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.
+
F
是什么能转换为动能呢?
1.4电势能和电势
自主学习
1.静电力做功的特点？
2.什么是电势能？
3.电场力做功与电势能的关系？
讨论
试探正电荷q在电场强度为E的匀强电场中沿几条不同路径从A点移动到B点,静电力对电荷做功分别为多少?
结论：在匀强电场中移动电荷时，静电力做的功与电荷的起始位置和终止位置有关，但与电荷经过的路径无关。
这与什么力做功相似呢？
一.静电力(电场力)做功的特点
推广:非匀强电场也适用.
试探电荷静止的放入电场中,将如何运动?
E
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.
+
F
什么能转换为动能的呢?
二、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）
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。
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，即物体克服重力做功，物体的重力势能增大
3、电场力对电荷做负功，即电荷克服电场力做功，电荷的电势能增大
点拨提高
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。或者说“电场力做的功等于电势能的减少量”。
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
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。
电荷在某点的电势能，等于电场力把它从该处移动到零势能位置所做的功
如：若规定电荷在B点的电势能为0，则电荷在A点的电势能等于WAB,
即WAB=EpA
点拨提高
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
由此可见，电场力做功与重力做功，电势能与重力势能都很相似，所以大家在学习电势能过程中应该多联系重力做功与重力势能的关系帮助理解电势能。
重力势能是标量
7、电势能是标量
点拨提高
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
电场力做正功，电势能就减少
电场力做负功，电势能就增加
电场力作功，电势能改变
重力做功，重力势能改变
重力做正功，重力势能就减少
重力做负功，重力势能就增加
W重
=
EP1-EP2
W电
=
EPA-EPB
点拨提高
尽管重力做功与电场力做功很相似，但还是存在很大差异
正电荷顺电场线移动，
电场力做正功，电势能减少
负电荷顺电场线移动，
电场力做负功，电势能增加
正电荷逆电场线移动，
电场力做负功，电势能增加
负电荷逆电场线移动，
电场力做正功，电势能减少
—存在两种电荷
点拨提高
１、下列说法中错误的是（
）
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，它们的电势能减小
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。
AC
当堂检测
2、右图中MN为电场中某一条电场线方向向右，在线上取两点a、b
今将一电荷＋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。
C
当堂检测
3、A和B为电场中某条电场线上的点，如图：将q=4×10-9
C的正电荷从A点移到B点需克服电场力做功5
×10-7J，则
⑴电场方向由A→B还是B→A？
⑵电荷在哪点时电势能大？大多少？
A
B
当堂检测
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？
电场的能的性质也是电场本身的一种属性，它只能由场源本身所决定，而与电场中有无放入试探电荷无关。而电势能的大小是与试探电荷的电量q有关的（因q越大，其所受电场力就越大，具有的做功本领大，电势能也就大），故不能用“电势能”来描述电场的能的性质，我们引入一个新的物理量——“电势”来表示它。
自主学习
1.什么是电势？公式？
2.沿着电场线方向,电势将怎样变化?
3.等势面及特点？
电荷在电场中某一点的电势能Ep与它的电荷量q的比值
2.
公式:
3.
单位:
伏特
符号为V
1
V
=
1
J/C
三.
电势
1.
定义:
4.物理意义：描述电场的能的性质的物理量
5
.对电势的理解
（4）计算时EP,
q,
都严格带正负号。
（1）电势的相对性：某点电势的大小是相对于零点电势而言的。零电势的选择是任意的，一般选地面和无穷远为零势能面。
（2）电势的固有性：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。
（3）电势是标量，只有大小，没有方向，但有正负
点拨提高
1.沿着电场线方向,电势将怎样变化?
思考与讨论
沿着电场线方向电势逐渐降低
2.如何确定电场中某点的电势?
(提示:类比于电势能的确定.)
与电势能的情况相似,应先确定电场中某点的电势为零.(通常取离场源电荷无限远处或大地的电势为零.)
3.电势为负数时,负号表示方向吗?
电势是标量,只有大小,没有方向.(负电势表示该处的电势比零电势处电势低.)
例.
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:
设场外一点P的电势为
从P
A,电场力做的功
PA
E
W
-
=
点评:电势的确定首先要确定零电势处,且电势可以为负.
高度和电势
重力场中，同一物体在不同位置，Ep不同。
电场中，同一电荷在电场中的不同位置,EP不同。
不同物体在同一位置，
Ep正比于质量m
不同电荷在同一位置，
EP正比于电量q
Ep/m
=
gh，h只与相对位置有关
EP/q
叫做电势
，
只与相对位置有关
点拨提高
练习.
如图所示,在同一条电场线上有A
.
B
.C
三点,将
的点电荷由A点移动到B点,电场力做什么功?做多少功?电势能变化了多少?在将该电荷由B点移到C点,电场力做什么功?做多少功?电势能变化了多少?
A
B
C
当堂检测
地理上，等高线表示地势的高低。
在电场中常用等势面来表示电势的高低。
电场中电势相同的各点构成的面叫做等势面
四、等势面
1、等势面的特点：
（1）等势面一定跟电场线垂直，在同一等势面上的任意两点间移动电荷，电场力不做功；
（2）电场线总是从电势高的等势面指向电势低的等势面，任意两个等势面都不会相交；
（3）等差等势面越密的地方电场强度越大
2、几种典型电场的等势面：
（1）点电荷电场中的等势面：
以点电荷为球心的一簇球面
（2）等量异种点电荷电场中的等势面：
两簇对称曲面
（3）等量同种点电荷电场中的等势面：
两簇对称曲面
（5）匀强电场中的等势面：
（4）形状不规则的带电导体附近的电场线及等势面
垂直于电场线的一簇平面
1.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
课堂小练
2.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：
3.如图所示，细线一端系着一个带电量为+q、质量为m的小球，另一端固定于O点，加一匀强电场后可使小球静止于图示位置，此时悬线与竖直方向夹角为θ。要使电场的场强最小，该电场场强的方向怎样？大小如何？
垂直悬线斜向上方
在电场中移动电荷时，静电力做的功与电荷的起始位置和终止位置有关，但与电荷经过的路径无关。
一.静电力(电场力)做功的特点
复习巩固
二、电势能
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。
1、电荷在电场中具有电势能。
2、电场力对电荷做正功，电荷的电势能减小
3、电场力对电荷做负功，即电荷克服电场力做功，电荷的电势能增大
复习巩固
4、电场力做多少功，电荷电势能就变化多少。或者说“电场力做的功等于电势能的减少量”。
5、电势能是相对的，与零电势能面有关
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。
电荷在某点的电势能，等于电场力把它从该处移动到零势能位置所做的功
如：若规定电荷在B点的电势能为0，则电荷在A点的电势能等于WAB,
即WAB=EpA
6、电势能是电荷和电场所共有的，具有系统性
由此可见，电场力做功与重力做功，电势能与重力势能都很相似，所以大家在学习电势能过程中应该多联系重力做功与重力势能的关系帮助理解电势能。
7、电势能是标量
例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。
ABC
例2、右图中MN为电场中某一条电场线方
向向右，在线取两点a、b
今将一电荷＋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。
C
例3、A和B为电场中某条电场线上的点，如图：将q=4×10-9
C的正电荷从A点移到B点需克服电场力做功5
×10-7J，则
⑴电场方向由A→B还是B→A？
⑵电荷在哪点时电势能大？大多少？
A
B
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？
电场的能的性质也是电场本身的一种属性，它只能由场源本身所决定，而与电场中有无放入试探电荷无关。而电势能的大小是与试探电荷的电量q有关的（因q越大，其所受电场力就越大，具有的做功本领大，电势能也就大），故不能用“电势能”来描述电场的能的性质，我们引入一个新的物理量——“电势”来表示它。
自主学习
1.什么是电势？公式？
2.沿着电场线方向,电势将怎样变化?
3.等势面及特点？
电荷在电场中某一点的电势能Ep与它的电荷量q的比值
2.
公式:
3.
单位:
伏特
符号为V
1
V
=
1
J/C
三.
电势
1.
定义:
4.物理意义：描述电场的能的性质的物理量
5
.对电势的理解
（4）计算时EP,
q,
都严格带正负号。
（1）电势的相对性：某点电势的大小是相对于零点电势而言的。零电势的选择是任意的，一般选地面和无穷远为零势能面。
（2）电势的固有性：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。
（3）电势是标量，只有大小，没有方向，但有正负
点拨提高
1.沿着电场线方向,电势将怎样变化?
思考与讨论
沿着电场线方向电势逐渐降低
2.如何确定电场中某点的电势?
(提示:类比于电势能的确定.)
与电势能的情况相似,应先确定电场中某点的电势为零.(通常取离场源电荷无限远处或大地的电势为零.)
3.电势为负数时,负号表示方向吗?
电势是标量,只有大小,没有方向.(负电势表示该处的电势比零电势处电势低.)
例.
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:
设场外一点P的电势为
从P
A,电场力做的功
PA
E
W
-
=
点评:电势的确定首先要确定零电势处,且电势可以为负.
高度和电势
重力场中，同一物体在不同位置，Ep不同。
电场中，同一电荷在电场中的不同位置,EP不同。
不同物体在同一位置，
Ep正比于质量m
不同电荷在同一位置，
EP正比于电量q
Ep/m
=
gh，h只与相对位置有关
EP/q
叫做电势
，
只与相对位置有关
点拨提高
练习.
如图所示,在同一条电场线上有A
.
B
.C
三点,将
的点电荷由A点移动到B点,电场力做什么功?做多少功?电势能变化了多少?在将该电荷由B点移到C点,电场力做什么功?做多少功?电势能变化了多少?
A
B
C
当堂检测
地理上，等高线表示地势的高低。
在电场中常用等势面来表示电势的高低。
电场中电势相同的各点构成的面叫做等势面
四、等势面
1、等势面的特点：
（1）等势面一定跟电场线垂直，在同一等势面上的任意两点间移动电荷，电场力不做功；
（2）电场线总是从电势高的等势面指向电势低的等势面，任意两个等势面都不会相交；
（3）等差等势面越密的地方电场强度越大
2、几种典型电场的等势面：
（1）点电荷电场中的等势面：
以点电荷为球心的一簇球面
（2）等量异种点电荷电场中的等势面：
两簇对称曲面
（3）等量同种点电荷电场中的等势面：
两簇对称曲面
（5）匀强电场中的等势面：
（4）形状不规则的带电导体附近的电场线及等势面
垂直于电场线的一簇平面
1.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
课堂小练
2.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：
3.如图所示，细线一端系着一个带电量为+q、质量为m的小球，另一端固定于O点，加一匀强电场后可使小球静止于图示位置，此时悬线与竖直方向夹角为θ。要使电场的场强最小，该电场场强的方向怎样？大小如何？
垂直悬线斜向上方