1.4 电势能-电势与电势差—粤教版高中物理选修3-1课件.ppt

(共37张PPT)
电势能和电势
1、功的计算：
2、重力做功的特点：
(1)与路径无关,由初末位置的高度差来决定.
(2)重力做功WG与重力势能变化的关系
(3)重力势能是相对的,须选定零势能参考面
功是能量转化的量度
重力做正功，重力势能减少
重力做负功，重力势能增加
复习：
一个试探电荷在电场中某点由静止释放,将如何运动?
E
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.
+
F
什么能转换为动能的呢?
一、电场力做功的特点
在匀强电场中移动电荷时，电场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：
d
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
电荷在电场中具有势能。这种势能叫做静电势能，简称电势能。
正电荷从A点移到B点时,电场力做正功,电荷的电势能减少.
正电荷从B点移到A点时,
电场力做负功,即电荷克服静电力做功,电荷的电势能增加.
A
B
E
+
v
A
B
E
+
v
如果是负电荷情况相同
二、电势能
1、电势能是标量，单位：J
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，电荷的电势能增加
电场力做的功等于电势能变化量的负值
例1.
如图,在场强
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?
电荷在B点具有的电势能多大？
电势能减少
E
q
F
A
B
设A点的电势能
WAB
=
EPA－EPB
=103J
电势能为负表示的物理意义是什么？
+
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。
5.电势能的正负表示电势能的大小，电势能为负表示电荷在该处的电势能比零还要小.
4.电势能是相对的，与零势能面的选择有关。
6.电势能是电荷和电场所共有的，具有系统
性
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
1、下列说法中，正确的是：
A、把两个同种点电荷间的距离增大一些，电荷的电势能一定增加
B、把两个同种点电荷间的距离减小一些，电荷的电势能一定增加
C、把两个异种点电荷间的距离增大一些，电荷的电势能一定增加
D、把两个异种点电荷间的距离减小一些，电荷的电势能一定增加
课堂训练：
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
A
0
l
θ
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。
三、电势
设EP0
=0
该比值称为A点的电势
零势能参考点
电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值叫做电势
1
V
=
1
J/C
1.
定义:
2.
公式:
3.
单位:
伏特(V)
(计算时要代入正负号)
4.
标量
(有正负，正负表示大小)
5.
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.)
6.沿着电场线的方向，电势越来越低
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-4×10-5J,求A点的电势.
解:
场外一点P的电势为
从P
A,电场力做的功
PA
E
W
-
=
注意:计算电势首先要规定零电势处,且电势可以为负.
四、怎样判断电势的高低？
1.场源电荷判断法
离场源正电荷越近的点，电势越高；离场源负电荷越近的点，电势越低
2.电场线判断法
沿着电场线的方向，电势越来越低
3.做功的判断法
正电荷：
W＞0，
从高电势到低电势
W＜0，
从低电势到高电势
负电荷：
W>0,
从低电势到高电势
W<0，从高电势到低电势
五：电势和电场强度
电势
电场强度
意义
描述电场的能的性质
描述电场的力的性质
定义
矢量/标量
标量，单位：V
矢量，单位：V/m
大小关系
两者的大小没有必然联系，电势为0，电场强度不一定为0
；电场强度为0
，电势不一定为0；
电场线的疏密表示电场强度的大小，
沿着电场线方向，电势降低；
三、电势差
２.定义式：
q
W
AB
=
UAB
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
电量q的比值ＷAB/
q，叫做Ａ，Ｂ两点间
的电势差。用
表示。
UAB
３.单位：伏特（Ｖ）
三、电势差
4.意义和特性：电势差是反映电场本身性质（电场能性质）的物理量，它是由电场本身的性质决定的。跟电场力做功、跟电荷电量多少均无关。
5.电势差是标量：无方向，但有正负。
6、公式
的应用
说明：
①此适用于任何电场。
②式中ＵAB
、ＷAB
、
q都有正负，计算时都要注意各量的正负。
电势差即电势之差，即
若选取电场中的P点为电势参考点，即规定P点的电势为零，则电场中任意一点A的电势，数值上等于把单位正电荷从A点
移动到P点电场力所做的功，即
1
电场中某点的电势与零电势的选取有关，而两点间的电势差与零电势的选取无关，常取无限远处或大地的电势为零
3
4
电场中沿电场线方向电势逐渐降低
2
电荷在电场中某点的电势能等于它的电荷量与该点的电势的乘积
是标量
国际单位：V
物理选修3-1
第一章第四节
电场力的功与所移动的电荷的电量的比值，叫做电场中A、B两点的电势差。即
【说明】
1.电势差与移动的电荷无关，由电场自身的性质（电场和这两个点的位置）决定；
2.在国际单位制中，电势差的单位：伏特(
V
)；
3.电势差即电压,是标量；
4.若已知电场中两点的电势差UAB
，则
5.在应用公式时要注意每个量都是有正负的
◆电势差
小
结
一、UAB=
二、
WAB=qUAB
四、φA=UAO
=
WAO/q
三、UAB=φA-
φB
UAB=
-
UAB
（将WAB和q正、负号一同代入）
（两种处理方法）
1、将UAB和q正、负号一同代入；
2、将UAB和q的绝对值代入，根据力和位移
（或运动）方向来判断功的正、负。
一般取绝对值
相对于零电势点的电势差
WAB
q
四、等势面
电场中电势相同的各点构成的面
等势面与电场线的关系：
（1）电场线与等势面垂直，并且由电势高
的等势面指向电势低的等势面
问题：等势面能相交、相切吗？
（2）等差等势面越密的地方，电场强度
E越大
五.等势面
——电场中电势相等的点构成的曲面叫做等势面。
【约定】
为了使等势面能够反映电场的强弱，通常使相邻等势面之间的电势差相等。
等势面的性质
1.沿着等势面移动电荷时，电场力所作的功为零。
2.在任何静电场中电场线与等势面是互相正交的。
3.等势面愈密(即间距愈小)的区域，场强愈大。
物理选修3-1
第一章第四节
——电场中电势相等的点构成的曲面叫做等势面。
【约定】
为了使等势面能够反映电场的强弱，通常使相邻等势面之间的电势差相等。
等势面越密(即间距越小)的区域，场强越大
◆等势面
二、电场强度、电势和电势差的关系
一、物理概念的含义比较
含义
电场强度
电势
电势差
物理
意义
定义式
导出式
标矢量
表示电场力的性质,由电场本身决定
表示电场能的性质，电势还与零电势点的选择有关
是矢量，方向规定为正电荷的受力方向，与电场线的切线重合，叠加满足平行四边形定则
是标量，都有正、负，电势的正负要表大小，而电势差的正负与大小无关，叠加满足代数和运算
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：
两块带电的平行金属板相距2cm，板间有一与板面垂直的匀强电场，一电子从负极板自由释放，经1.5×10-8s打到对面极板上，求该电场的电场强度。（电子质量m=9.1×10-31kg）
随堂训练
随堂训练
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