高中物理选修3-1人教版1.4电势能和电势（共43张ppt）

(共43张PPT)
第一章
第4节
电势能和电势
基础知识：
带箭头的直线是某区域电场线的一条，用EA、EB来表示A、B两点的电场强度，则下列说法正确的是：
A
B
B、
EA＞EB
C、
EA＜EB
D、
EA、EB的大小关系不确定
A、
EA=EB
如何理解公式E=F/q与E=kQ/r2的区别
？
基础知识：
问：
P点的场强Ep是否等于kQ/r2?
P
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
a
2r
r
+Q
思考：
石子的动能从何而来？
弹性势能
思考：
箱子的动能从何而来？
化学能
弹性势能：
原长
压缩
拉伸
势能
势能
能量的转化与守恒：
能量不可能凭空产生也不可能凭空消失，只能转移或转化，并保持总量守恒！
+
–
静止
静止
思考：
1.
电荷由静止释放,将如何运动?
2.能否从能量的角度解释动能的增加?
+
–
电势能
由于电荷间具有相互作用力，所以电荷
在力的作用下便会有运动的趋势，这种
趋势就是一种隐藏的能，叫电势能。
M
一、静电力做功有什么特点?
E
W
=
F·|AB|
cosθ
=
q
E·|AM|
1.将电荷q从A沿直线移至B:
A
B
?
+
q
+
q
F
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？
5.
如果移动负电荷，1—4结论又如何？
M
?
E
A
B
q
F
－
E
B
+
M
A
F
?
q
+
6.
静电力做功有什么特点？
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,与电荷的起始位置和
终止位置有关
与初、末两点在电场线上的距离有关
h
二、回顾重力做功的特点是什么?
A
B
C
mg
mg
mg
1.在这三次情况下
重力做功关系？
2.WG
=
m
g
h
3.可以引进重力势
能的概念
三、电势能
1.
因为在电场中移动电荷时静电力做功与移动
路径无关,所以电荷在电场中有电势能(Ep)
思考与讨论：
如果电荷沿不同路径移动电荷时静电力做的功不一样，还能建立电势能的概念吗？为什么？
电势能：
E
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
+
–
F
F
如何增加或减小电势能？
重力势能：
势能减少
势能增加
G
G
沿着力的方向运动：势能减
逆着力的方向运动：势能增
同减反增
v
v
讨论:下列电荷在电场中移动时,静电力做什么功?
电荷的电势能如何变化?
E
A
B
A
B
+
若在电场中移动的是负电荷呢?
F
F
+
E
-
-
F
F
三、电势能
1.
因为在电场中移动电荷时静电力做功与移动
路径无关,所以电荷在电场中有电势能(Ep)
2.静电力对电荷做正功
,电荷的电势能减少
(负功)
WAB
=
EPA
-
EPB
(增加)
静电力做的功等于电势能的减少量.
三、电势能
1.因为在电场中移动电荷时静电力做功与移动
路径无关,所以电荷在电场中有电势能(EP)
2.静电力对电荷做正功
,电荷的电势能减少
(负功)
WAB
=
EPA
–
EPB
(功是能量转化的量度)
(增加)
静电力做的功等于电势能的减少量.
3.电势能具有相对性,电荷在某点的电势能,等于静电
力把它从该点移动到零势能位置时所做的功
(通常把离场源无限远处或大地表面的电势能规定为零)
若规定无限远处电势能为零,那么:
?
E
荷q=+1c从A移动到B,AB相距L=1m,静电力做功为
例1.
如图,在场强
的匀强电场中,点电
多少?电势能如何变化?若规定EPB=0,则EPA=?
A
B
F
q
+
若规定EPA=0,则EPB=?
EPA
=
q
E
L
COSθ
讨论:
2.若取B点的电势能为零,则A点的电势能为多少?
1.若在AB两点间分别移动正、负电荷，请比较电荷电势能的变化
M
?
E
A
B
L
3.点电荷的电量为2q、
3q、
4.分析EPA/q一定吗？
EPA
/
q
=
E
L
COSθ
5.点电荷的电量为-q、-2q、
-3q、…
则A点的电势能为多少?
…
则A点的电势能为多少?
电势能与电量的比值为多少?
+
q
F
电荷在电场中某一点的电势能与
1
V
=
1
J/C
四、电势（从能量的角度描述电场的性质）
1.
定义:
它的电荷量的比值
2.
公式:
3.
单位:
伏特(V)
(计算时要代入正负号)
例2.
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).
若现在不取无限远处电势能为零,A点的电势还是
吗?
1.
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.)
例3.
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:
场外一点P的电势为
从P
A,电场力做的功
点评:计算电势首先要规定零电势处,且电势可以为负.
WPA
=
EPP
-
EPA
1.
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.)
2.
电势是标量,有正负,数值取决于零电势的选取.(负电势表示该处的电势比零电势处电势低.)
A
B
C
D
E
0V
15V
5V
—3V
0V
18V
8V
3V
电场线指向电势降低的方向.
沿着电场线方向,电势将怎样变化?
M
E
A
B
?
+
q
+
q
F
3.沿电场线方向电势降低
1.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.(通常取离场源电荷无限远处或大地的电势为零.)
2.
电势是标量,有正负,数值取决于零电势的选取.(负电势表示该处的电势比零电势处电势低.)
例4.
把
的试探电荷放在电场中的A点,
具有
的电势能,求A点的电势.
若把
的试探电荷放在电场中的A点,电
荷所具有的电势能是多少?
若把
的试探电荷放在电场中的A点,电
荷所具有的电势能又是多少?
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垂直的。
3.等势面愈密(即间距愈小)的区域，场强愈大。
2.
等
势
面
等量异号点电荷的电场
等量同号点电荷的电场
正点电荷的电场
孤立带电体的电场
复习:电场力做功与电势能的变化
a.从做功的角度来看：
b.从电荷的移动方向上来看：
顺着电场线移动
正电荷
电势能减少
负电荷
电势能增加
电场力做正功，电势能减少；
电场力做负功，电势能增加。
电场力做正功
电场力做负功
顺着电场线移动
WAB
=
EPA
-
EPB
A
B
C
D
E
0V
15V
5V
—3V
0V
18V
8V
3V
说明：
1、零电势点的选择可以是任意的。
2、电势的高低是相对的，两点之间的电势差是
一定的，与零电势点的选取无关。
3、电势的正负表示与零电势点的电势相比是高
还是低。
4、沿电场线的方向，电势越来越低。
1、是非题（并简要说明理由。）
A、电荷沿电场线方向移动时，其电势能一定减小。
B、检验电荷在电场中某点所受的电场力很大时，它在
该点具有的电势能也一定大。
C、把两个异号电荷靠近时，电荷电势能增大。
D、电荷在电场中移动时，若电场力对电荷做正
功，电荷的电势能一定减小.
课堂训练：
2、图为电场中的一条电场线，A、B为这条电场线上的两点，则
A、B点的场强一定比A点的小
B、B点的电势一定比A点的低
C、将电荷从A点移到B点，电荷的电势能一定减小
D、A点的正电荷在只受电场力作用下一定沿电场线运动到B点
B
3、下列说法正确的是
A、在等势面上移动电荷，电场力总是不做功
B、电荷从A点移到B点，电场力做功为零，则电
荷一定是沿等势面移动的
C、在同一个等势面上的各点，场强的大小必然
是相等的
D、电场线总是从电势高的等势面指向电势低的
等势面
AD
4、在电场线上有A、B、C三点，设C点接地，将1C的正电荷由C移到A点，电场力做功为5J；再将该电荷由A移到B，电场力做功为－8J，求
、
分别是多大？
课
堂
练
习
B
A
练习5.
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