高中物理选修3-1人教新课标1.4电势能和电势同步课件（31张PPT)

(共31张PPT)
四、电势能和电势
知识目标
1
认识电场力做功的特点；
2
分析电场力做功引起的能量变化，理解电势能概念及其性质；
3
知道电势的定义方法及其定义式，并会使用它分析相关问题；
4
理解“沿着电场线的方向电势越来越低”的这一结论；
5
知道等势面，理解等势面与电场线之间的关系。
（1）
做功的定义是：力对物体所做的功，等于力的大小、位移的大小，和力与位移夹角的余弦这三者的乘积；公式是：W=Flcosθ
，单位是：焦耳；做功是能量变化的量度；
（2）动能是指由于物体运动所具有的能量，定义式是Ek=1/2mv^2
；动能定理：力对物体所做的功等于物体动能的变化量；公式为
W=Ek2-Ek1；
（3）势能是指相互作用的物体凭借其位置所具有的能量；
（4）重力做功的特点是：重力对物体所做的功，只跟它的起点和终点的位置有关，与具体路径无关；重力对物体做功是重力势能变化的量度，公式是：W=mgh1-mgh2
；重力势能的定义式是：Ep=mgh
，重力势能具有相对性，重力势能差值具有绝对性。
（5）能量守恒定律：能量既不能产生，也不能消亡，它只能从一个物体转移给另一物体，或者由一种能量形式转变为另一能量形式，而变化过程中总的能量保持不变。
知识回顾
M
问题：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
（一）、
静电力做功的特点：
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
。
这个结论虽然是从匀强电场推导出来的，但它也可适用于
非匀强电场
（二）、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)
（二）、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)
WAB
=
EPA
-
EPB
静电力做的功等于电势能的减少量.
2.静电力做功与电势能变化的关系
即：电场力做正功，电荷的电势能减小；电场力做负功，电荷的电势能增加。电场力做了多少的功，电势能就变化多少，在只受电场力作用下，电势能与动能相互转化，而他们的总量保持不变。
和计算重力势能一样，必须选参考点，也就是电势能的数值是相对于参考位置来说的，所谓参考位置也就是为了研究电势能而选定电势能为零的位置。
3、电势能的大小
说明：
（1）电势能也具有相对性，选择不同的参考面（其电势能为零）同一电荷在同一位置所具有的电势能就不同。
一般规定离场源电荷无限远处的电势能规定为零
对无限远的理解：
在静电问题中，如果离场源电荷已经很远，以至于试探电荷已经不能探测到电场了，这点就可以算无限远
（2）电势能也具有系统性，是电荷和电场这个系统所共同具有的。
（3）电荷在电场中某点的电势能的大小与零电
势能点的选取有关，但电荷在某两点之间的电势能之差与零电势能点的选取无关。
(4)电势能是标量。电势能有正、负之分，当电荷的电势能为正值时，它就比在零电势能位置的电势能大；为负值时，它就比在零电势位置的电势能小。
问题一：判断电荷在电场中A、B两点具有电势能的高低
将电荷由A点移到B点根据电场力做功情况判断，电场力做正功，电势能减小，电荷在A点电势能大于在B点的电势能，反之电场力做负功，电势能增加，电荷在B点的电势能小于在B点的电势能。
问题二：某点电势能的计算
如图,在场强E=
103N/C的匀强电场中,点电荷q=+1c从A移动到B,AB相距L=1m,（1）静电力做功为多少?电势能如何变化?
（2）电荷在A点，B点的电势能为多少呢？
（3）若规定EPB=0,则EPA=?
（4）若规定EPA=0,则EPB=?
结论：电荷在某点电势能在数值上等于把它从这点移动到零势能位置时静电力做的功。
电荷在电场中某一点的电势能与
1
V
=
1
J/C
（三）、电势
1.
定义:
它的电荷量的比值
公式:
单位:
伏特(V)
(计算时要代入正负号)
电势由电场本身决定，与放入的电荷无关
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).
（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?
（四）.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.等势面密(即间距小)的区域，场强大。
2.
常见的
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
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.
练一练：
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？
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