电势能和电势1课件.ppt
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- 电势 课件
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1、高中物理选修3-1 第一章 静电场4 4电势能和电势1.1.知道电场力做功的特点,理解电场力做知道电场力做功的特点,理解电场力做功与电势能变化的关系功与电势能变化的关系.2 2理解电势能、电势的概念及相互关系理解电势能、电势的概念及相互关系.3 3理解等势面的概念及等势面和电场线理解等势面的概念及等势面和电场线的关系的关系.学习目标学习目标重点难点重点难点1.1.电场力做功的特点电场力做功的特点.2.2.电场力做功与电势能变化的关系电场力做功与电势能变化的关系.3.3.电场线与等势面的关系及应用电场线与等势面的关系及应用.问题问题1 1:一个试探电荷在电场中某点由静止释放一个试探电荷在电场中某
2、点由静止释放,将如何运动将如何运动?E 在电场力作用下电荷做加速运动在电场力作用下电荷做加速运动,一段时间后获得一定的一段时间后获得一定的速度速度,试探电荷的动能增加试探电荷的动能增加.+F问题问题2 2:什么能转换为动能的什么能转换为动能的BMAFq W甲甲=F|AB|cos=qE|AM|把正电荷沿不同路径从把正电荷沿不同路径从A点移到点移到B电场力做多少功?电场力做多少功?+甲甲乙乙丙丙沿甲路径电场力做功沿甲路径电场力做功:沿乙路径电场力做功沿乙路径电场力做功:沿丙路径电场力做功沿丙路径电场力做功:W乙乙=qE|AM|W丙丙=qE|AM|沿任意路径电场力做功沿任意路径电场力做功:W任意任意
3、=qE|AM|:静电力做功与:静电力做功与无关无关,由由位置来决定位置来决定.思考:思考:电场力做功的过程是什么能转化为什么能呢?电场力做功的过程是什么能转化为什么能呢?一、静电力做功的特点一、静电力做功的特点定义:定义:电荷在电场中受到电荷在电场中受到而具有而具有的与的与有关的势能叫做电势能。有关的势能叫做电势能。AB+AB负电荷逆着电场线移动,电场力做正功,电势能减少负电荷逆着电场线移动,电场力做正功,电势能减少分析:分析:电场力做功改变电势能的几种情况电场力做功改变电势能的几种情况正电荷顺着电场线移动,电场力做正功,电势能减少正电荷顺着电场线移动,电场力做正功,电势能减少正电荷逆着电场线
4、移动,电场力做负功,电势能增加正电荷逆着电场线移动,电场力做负功,电势能增加负电荷顺着电场线移动,电场力做负功,电势能增加负电荷顺着电场线移动,电场力做负功,电势能增加归纳:归纳:电场力做的功等于电势能的减少量电场力做的功等于电势能的减少量ABPAPBWEE二、电势能二、电势能“Ep”标量标量电场力做功与电势能变化的关系电场力做功与电势能变化的关系类比重力做功类比重力做功与重力势能变与重力势能变化的关系化的关系电势能有正负,却是标量。正负表示该点的电电势能有正负,却是标量。正负表示该点的电势能比零点的电势能的高低。势能比零点的电势能的高低。1 1、电势能的、电势能的相对性相对性:对电势能的理解
5、对电势能的理解与零电势能点有关与零电势能点有关零电势能点的选择是任意的。为了解决问题的方零电势能点的选择是任意的。为了解决问题的方便,通常把电荷在离场源电荷便,通常把电荷在离场源电荷无限远处无限远处的电势能规的电势能规定为定为零零,或把电荷在或把电荷在大地表面大地表面上电势能规定为上电势能规定为零零。2 2、电势能的、电势能的系统性系统性:电势能是电荷和电场所共有的电势能是电荷和电场所共有的3 3、电势能的、电势能的标量性标量性:判断电势能大小、正负的方法判断电势能大小、正负的方法1.移动电荷法:移动电荷法:(定性)(定性)2.计算法:计算法:(定量)(定量)依据依据1:首先选定零电势能点,再
6、计算首先选定零电势能点,再计算WAO依据:依据:电场力做功与电势能变化的关系电场力做功与电势能变化的关系PAAoEW得:ABPAPB()WEE功能关系依据依据2:PEq(后面学习)电荷在电场中某一点电荷在电场中某一点A具有的电势能具有的电势能EPA等于将该点等于将该点电荷由电荷由A点移到电势零点点移到电势零点o电场力所做的功电场力所做的功W的。即的。即EPA=WAO、下列说法中正确的是(、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
7、一个负电荷相互靠近时,它们的电势能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。增大。ABC课堂训练课堂训练2 2、将带电量为、将带电量为6 61010-6-6C的负电荷从电场中的的负电荷从电场中的A点移到点移到B点,克点,克服电场力做了服电场力做了3 31010-5-5J的功,再从的功,再从B移到移到C,电场力做了,电场力做了1.21.21010-5-5J的功,则的功,则(1 1)电荷从)电荷从A移到移到B,再从,再从B移到移到C的过程中电势能共改变了的过程中电势能共改变了多少
8、?多少?(2 2)如果规定)如果规定A点的电势能为零,则该电荷在点的电势能为零,则该电荷在B点和点和C点的电点的电势能分别为多少?势能分别为多少?(3 3)如果规定)如果规定B点的电势能为零,则该电荷在点的电势能为零,则该电荷在A点和点和C点的电点的电势能分别为多少?势能分别为多少?增加了增加了1.810-5J.EPC=1.810-5 J EPC=-1.210-5 JEPB=310-5 J EPA=-310-5 J 课堂训练课堂训练3 3、如图所示、如图所示,在等量正点电荷形成的电场中在等量正点电荷形成的电场中,它们连线的它们连线的中垂面中垂面ab上上,有一电子有一电子,从静止开始由从静止开始
9、由a运动到运动到b的过程中的过程中(a、b相对相对O对称对称),),下列说法正确的是下列说法正确的是()()A.电子的电势能始终增多电子的电势能始终增多B.电子的电势能始终减少电子的电势能始终减少C.电子的电势能先减少后增加电子的电势能先减少后增加D.电子的电势能先增加后减少电子的电势能先增加后减少COab+-课堂训练课堂训练4 4、一带电油滴在匀强电场、一带电油滴在匀强电场E中的运动轨迹如中的运动轨迹如图虚线所示图虚线所示,电场方向竖直向下电场方向竖直向下.若不计空气阻力若不计空气阻力,则此带电油滴从则此带电油滴从a运动到运动到b的过程中的过程中,能量变化情况能量变化情况为为()()A.动能
10、减小动能减小B.电势能增加电势能增加C.动能和电势能之和减少动能和电势能之和减少D.重力势能和电势能之和增加重力势能和电势能之和增加EabC课堂训练课堂训练 电场的电场的力的性质力的性质我们必须用我们必须用场强场强E来描来描述,那么电场的述,那么电场的能的性质能的性质我们又应该用什么物理我们又应该用什么物理量来描述呢?能否用量来描述呢?能否用“电势能电势能”来描述呢来描述呢?电场的电场的能的性质能的性质也是电场本身的一种属性,也是电场本身的一种属性,它只能由场源本身所决定,而与电场中是否放入它只能由场源本身所决定,而与电场中是否放入试探电荷无关。而电势能的大小是与试探电荷的试探电荷无关。而电势
11、能的大小是与试探电荷的电量电量q有关的(因有关的(因q越大,其所受电场力就越大,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),故不能用具有的做功本领大,电势能也就大),故不能用“电势能电势能”来描述电场的能的性质。来描述电场的能的性质。我们引入一个新的物理量来表示电场的我们引入一个新的物理量来表示电场的能的性质能的性质。三、电势三、电势提出问题:提出问题:研究目的:研究目的:寻找一个描述电场的能的性质的物理量寻找一个描述电场的能的性质的物理量情景设置:情景设置:在匀强电场中,在匀强电场中,A、B两点相距两点相距L,将电荷,将电荷q从从A点移到点移到O点,并规定点,并规定O处为零电
12、势能点处为零电势能点研究内容:研究内容:ALOE+(1)电荷)电荷q在在A点的电势能点的电势能(2)电荷)电荷q在在A点的电势能与电点的电势能与电荷量的比值荷量的比值EPA=q E L COSPAEELCOSq实例研究实例研究理论分析:理论分析:PEq电势能与电势能与q的比值是由电的比值是由电场中这点的位置决定的,与场中这点的位置决定的,与试探电荷无关。试探电荷无关。对于电场中的不同位置,对于电场中的不同位置,由于由于L、可能不同,所以这可能不同,所以这个比值一般是不同的。个比值一般是不同的。F=qE三、电势三、电势 “”1 1、定义:、定义:电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷电荷在电场中某
13、一点的电势能与它的电荷量的比值,叫做量的比值,叫做这一点这一点的电势的电势2 2、定义式:、定义式:PEq(比值定义)(比值定义)电势能电势能检验电荷检验电荷的电荷量的电荷量3 3、单位:、单位:伏特伏特 符号为符号为“V”1 1 V=1 1 J/C三、电势三、电势 “”1 1、沿着电场线的方向电势越来越低、沿着电场线的方向电势越来越低理解与应用理解与应用电场线指向电势降低的方向电场线指向电势降低的方向顺线降落顺线降落2 2、电势的三种性质:、电势的三种性质:(1)(1)电势的电势的相对性相对性电势是相对的,只有先确定了零电势的位置,电势是相对的,只有先确定了零电势的位置,才能确定其他点的电势
14、才能确定其他点的电势.电场中某点的电势跟电场中某点的电势跟零电势位置零电势位置的选择有关的选择有关.实际问题中,常选取无限远处电势为零,还实际问题中,常选取无限远处电势为零,还常取大地电势为零常取大地电势为零.A B EA B与与“高度高度”的的相对性类比理相对性类比理解解(2)(2)电势的电势的固有性固有性电势电势是表示电场能量属性的一个物理量,电场是表示电场能量属性的一个物理量,电场中某点处中某点处的大小是由电场本身的条件决定的,与在的大小是由电场本身的条件决定的,与在该点处是否放着电荷、电荷的电性、电荷量均无关。该点处是否放着电荷、电荷的电性、电荷量均无关。(类比(类比EF/q)(3)(
15、3)电势的电势的标量性标量性电势是标量,只有大小,没有方向电势是标量,只有大小,没有方向.电势有正、负,正值表示该点电势比零电势高,电势有正、负,正值表示该点电势比零电势高,负值表示该点电势比零电势低负值表示该点电势比零电势低.当规定了无限远处为零电势时,正电荷产生的当规定了无限远处为零电势时,正电荷产生的电场中各点的电势均为正值,且越靠近正电荷的地方电场中各点的电势均为正值,且越靠近正电荷的地方电势越高;负电荷形成的电场则相反。电势越高;负电荷形成的电场则相反。在上面关于电势能和电势的讨论及在上面关于电势能和电势的讨论及插图中,我们一直把试探电荷插图中,我们一直把试探电荷q当做正电当做正电荷
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