教科版选修3-1_4. 电势能 电势与电势差课件50张PPT

一、电场力做功与路径无关
正电荷q在电场强度为E的匀强电场中由A运动到M电场力做功吗？做了多少功？
尽管重力做功与电场力做功很相似，但还是存在很大差异—存在两种电荷
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
电势能
对电势的理解
（1）电势是相对的，是相对于零势面而言的，一
般选大地或无穷远为零势面。
（2）沿着电场线方向电势降低。
（3）正电荷电场中个点电势均为正；负电荷电场
中个点电势均为负。
（4）电势是标量，但有正负（负电势表示比零电
势低）
例3、在如图所示的电场中，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？

UAB=2V
UBA=-2V
1．电势
2．电势差与电势的关系
3．电势能与电势的关系
电势差与电势 习题课
例2．关于电势差的说法中，正确的是 （ ）
A、两点间的电势差等于电荷从其中一点移到另一点时，电场力所做的功
B、1C电荷从电场中一点移动到另一点，如果电场力做了1J的功，这两点间的电势差就是1V
C、在两点间移动电荷时，电场力做功的多少跟这两点间的电势差无关
D、两点间的电势差的大小跟放入这两点的电荷的电量成反比
例3．下列说法中正确的是 （ ）
A、在场强较小处，电荷在该处的电势能也较小；
B、电荷在场强为零处的电势能也为零；
C、在场强相等的各点，电荷的电势能必相等；
D、在选定为零电势的位置处，任何电荷的电势能必为零.
例4．关于电势和电势能的关系，下列各种说法中正确的是： （ ）
A、某点电势高，说明该点电势能大；
B、某点电势高，说明该点电场做功本领强；
C、若带电粒子在电场中移动时，电势能减少，则电势一定降低；
D、负电荷在电场中无初速度，只在电场力作用下运动，电势能一定减少，同时它一定是从电势低处移向电势高处.
例5．如图，AB和CD为等势面，电势分别为Φ和Φ′，则Φ___Φ ′(填〉、＝或〈)，负电荷q在M点和N点的电势能大小，εM ___εN；若把q从M移到N是 _____（克服电场力还是电场力）做功，做了 功.
例6．如图所示，三条曲线为电场中三个等势面，UB＝0，UA＝20V，UC＝-40V.
(1)求UAB，UDB，UCD；
(2)把电量q＝-2×10-7C的电荷从A移到C电场力做了多少功?再从C到B做多少功?总的做多少功?
(3)把该电荷从A直接移到B电场力做多少功?并与(2)中结果进行比较，说明为什么?
例7．在一点电荷Q产生的电场中，一个粒子（带正电荷）通过时的轨迹如图所示，图中虚线则表示电场的两个等势面a、b，以下说法中正确的是（??? ）
A．点电荷Q可能为正电荷，也可能为负电荷
B．运动中 粒子总是克服电场力做功 C． 粒子在a、b两等势面时的动能一定有Eka>Ekb
D． 粒子在经过a、b两等势面上时的电势能一定有εa>εb
例8．在点电荷Q产生的电场中，有三个等势面a、b、c，如图所示.Ua＝30V，Ub＝20V，Uc＝10V，则点电荷Q所带的电荷是正电荷还是负电荷? .若使一带电粒子沿KMN路径穿过电场，则粒子所带电荷是正电荷还是负电荷? .若粒子所带电量为3.2×10-19C，则从K到M电场力做功为 J，粒子从K到N电势能的变化量为 .
例9．如图所示，在正的点电荷Q的电场中有a、b两点，它们到点电荷Q的距离 r1例10．如图所示是某电场中的一簇等势面，甲等势面的电势为90V，乙等势面的电势为-10V，各相邻等势面间的电势差相等（l）将 q=1×10-8C的电荷从A点移到B点，电场力做功??????????? ；（2）将 q=-1×10-8C的电荷从A点移到C点，电场力做功?????????? ；（3）在图中定性画出几条电场线．
例11．如图所示,在匀强电场中有a、b、c三点构成一直角三角形。ac垂直于电场线，ab长40cm，电场强度为2×105N/C。现将一个电子由b点移至a点，电场力做了_______的功，如果同a点移至c点，电场力做功为_______
例12．如图所示，实线表示电场线，虚线表示等势线，a、b两点的电势分别为 UA=-50V，UB=-20V，则a、b连线的中点c的电势 应为（?? ）
A、UC= -35V????? ?B、 UC> -35V
C、 UC< -35V ???? D、无法判断 的高低
匀强电场的等势面
带电导体周围电场的等势面
例6、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
*
*
*
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E
q
q受力吗？多大？
A
M
qE
W=qE·｜AM｜
求：试探电荷＋q沿直线AB移动到B,再沿直线BM移动到M点时电场力做的功
E
+q
A
B
M
E
+q
A
B
M
如果试探电荷＋q沿曲线AB移动到B,再沿直线BM移动到M点电场力做的功又是多大呢？
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？
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：
A
B
+q
E
L
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？
二、电势能
1.定义:电荷在电场中所具有的与电荷位置有关的势能叫电势能
2.电场力做功与电势能的变化关系
重力做正功,重力势能减小.
电场力做正功,电势能减小.
重力做负功,重力势能增加.
电场力做负功,电势能增加.
电场力做的功等于电势能的减少量
正电荷从A点移到B点时,电场力做正功,电荷的电势能怎么变化?
A
B
E
+
v
A
B
E
一
v
负电荷从A点移到B点时,静电力做 功, 该电荷在 点的电势能较大.
负
B
思考
减小
电势能为负表示电荷在该处的电势能比零还要小.
4、电势能是电荷和电场所共有的，具
有系统性
3、电势能是相对的，与零电势能面有关
5、电势能是标量
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。
用类比法研究电场能的性质
重力场
电场
势 差
1、WAB∝G， WAB/G ——恒量hAB
1、WAB∝q， WAB/q——恒量UAB
2、比值定义法： 高度差hAB=WG/G
2、比值定义法： 电势差UAB=WAB/q
hAB与G无关，只取决于始、末的位置。
UAB与q（包括大小、正负）无关，只取决于始、末的位置。
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
7、电势能是标量，但有正负
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。
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
单位: 伏特 符号为V
1 V = 1 J/C
3、 电势
1. 电势
（P为零电势点）
三、电势差
1.定义:电荷q在电场中由一点A移动到另一点B时,电场力所做的功WAB与电荷量q的比值WAB/q,叫做A,B两点间的电势差.两点间的电势差也叫这两点间的电压.
3.单位: 伏特(V)
4.是标量:
1v=1J/c
2.定义式:
正负代表一点比另一点电势高或低
电场中A、B两点间的电势差UAB,在数值上等于单位正电荷由A点移动到B点时,电场力所做的功WAB.
WAB=UABq
6. 电场力做功：
5.决定因素:WAB跟路径无关,UAB也是跟路径无关;且跟WAB 和q都无关,只是由电场本身和两点位置有关.
例2.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 ？
WAB = -4.0×10-8J
将UAB和q的正负号代入计算
例1．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。
用类比法研究电场能的性质
重力场
电场φ
势
高度是特殊的高度差
电势是特殊的电势差
高度差hAB =hA - hB
hA = hAO = hA - hO
hA=hAO =WAO/G
UAB =φA-φB
φA =UAO= φA - φO
φA=UAO = WAO/q
一般取地面或最低点为参考点
一般取无穷远处或电场中的接地点为参考点
四、电势
1.定义:电场中某点的电势,等于单位正电荷由该点移动到参考点(零电势点)时电场力所做的功.
4.单位: 伏特(V)
3.标量:正负代表高低
5.电势差和电势的关系:
UAB= A- B
(计算时要代入正负号)
想一想
1、高度差、高度与零高度点的选择有关吗？
2、电势差、电势与零电势点的选择有关吗？
A
B
C
D
0V
1V
2V
3V
结论：电势和高度都具有相对性，与参考点的选择有关，而电势差和高度差与参考点的选择无关。
E
0V
1V
2V
-1V
6. 电势具有相对性：确定电势,应先规定电场中某处的电势为零.(通常规定离场源电荷无限远处或大地的电势为零.)
7.电势的决定因素：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。即 与Ep、q无关
8.沿电场线方向电势降低
A
B
C
D
15V
5V
0
-3V
如以无穷远处电势为零，则：
(1)正电荷（+Q）形成的电场中各点的电势均为正值（且离场源近处电势大）；
(2)负电荷（-Q）形成的电场中各点的电势均为负值（且离场源近处电势小）。
思考:怎么比较电场中两点电势高低呢?
方法一:根据电场线方向来确定电势高低：
沿着电场线的方向，电势逐渐降低。
A
B
E
方法二:根据电势差定义式来判断.
点电荷的电场的等势线
等量异种电荷电场的等势面
等量同种电荷电场的等势面
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）电场线跟等势面垂直，且由电势较高的等势面指向电势较低的等势面
（3）等势面密处场强大、电场线密，等势面疏处场强小、电场线疏
（4）不同等势面在空间不相交、不相切
（5）处于静电平衡状态的导体是一个等势体，其表面为一个等势面，匀强电场的等势面是一组相互平行的疏密均匀的平面。
CD
小结
一、电势能：
电场力做正功,电势能减小
电场力做负功,电势能增加
二、电势差：
三、电势：φA=UAO = WAO/q
四、等势面
五、电场力的功、电势能、电势、电势差、等势面、电场线的关系
场力做功特点
势差（标量）
场力
场强
（矢量）
定义
电 场
重 力 场
项目
地球附近的引力场
存在于电荷周围的场
重力场强度g=G/m， 方向：垂直于该点的切面向下
电场强度E=F/q ， 方向：正电荷在该点所受电场力方向
重力G=mg
电场力F=qE
WAB=mghAB
只与始、末位置有关，与路径无关
WAB=qUAB 只与始、末位置有关，与路径无关
高度差hAB= hA – hB，与参考点选取无关
电势差UAB=φA- φB，与参考点选择无关
构建知识结构
势
（标量）
势能（标量）
场力做功与势能变化的关系
电 场
重 力 场
项目
重力势能EP=mgh，与参考平面选取有关
电势能ε=qφ（选学），与参考平面选取有关
重力做正功，重力势能减少（转化为其他形式的能）；重力做负功，重力势能增加WAB=EPA-EPB
电场力做正功，电势能减少（转化为其他形式的能）；电场力做负功，电势能增加。WAB= εA- εB
高度h与参考点的选取有关，具有相对性
电势φ与参考点的选取有关，具有相对性