广东省河源市龙川县第一中学高中物理 第一章 电势能和电势课件 新人教版选修31.ppt

第一课时 问题1 正电荷q在电场强度为e的匀强电场中由a运动到m的过程中电场力做功吗 做了多少功 w qe am 第四节电势能和电势 问题2 求试探电荷 q由a沿直线ab移动到b时电场力做的功 f m 问题3 求试探电荷 q由a沿曲线ab移动到b时电场力做的功 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 这个结论对于非匀强电场也适用 与重力做功相似 重力做功与路径无关 由初末位置的高度差来决定 一 静电力做功的特点 问题1 一个带正电试探电荷在电场中某点由静止释放 该电荷将如何运动 在电场力作用下电荷做加速运动 一段时间后获得一定的速度 试探电荷的动能增加 什么能转换为动能的呢 b a 问题2 一个带正电的试探电荷以一定的初速度v由电场中的a点运动到b点时 试探电荷的速度将怎样变化 在电场力作用下电荷做减速运动 试探电荷的动能减少 电荷的动能转换为什么能的呢 1 定义 电荷在电场中具有的与位置有关的能 叫做电势能 二 电势能 电势能与重力势能类似 重力做功改变重力势能 2 电势能规律 电场力对电荷做正功 电荷的电势能减小 电场力对电荷做负功 电荷的电势能增大 通常把离场源无限远处或大地表面的电势能规定为零 3 零电势能面的选取 4 电荷在a点的电势能大小 等于把它从a点移动到零势能p点的过程中电场力所做的功 b a 将正电荷q从电场中的a点移到零电势点p 电场力做功为wap 此过程中有ea ep wap 即ea wap b a 1 将带电量为6 10 6c的正电荷q从电场中的a点移到零电势点 电场力做了5 10 5j的功 则q在a点的电势能为5 10 5j 将带电量为6 10 6c的正电荷q从电场中的b点移到零电势点 电场力做了8 10 5j的功 则q在b点的电势能为8 10 5j 2 将带电量为6 10 6c的负电荷q从电场中的a点移到零电势点 克服电场力做了5 10 5j的功 则q在a点的电势能为 5 10 5j 将带电量为6 10 6c的负电荷q从电场中的b点移到零电势点 克服电场力做了8 10 5j的功 则q在b点的电势能为 8 10 5j 5 电势能是标量 却有正负值 电势能的正负参与比较大小 不同的电荷在电场中的同一点电势能不同 同一电荷在电场中不同点电势能也往往不同 可见 电势能是电荷和电场所共有的 具有系统性 选取同一零势面 同一电荷在a点的电势能是5j 在b点的电势能是 10j 比较电荷在a b两点的电势能的大小 6 电势能具有相对性和系统性 课堂小结 一 静电力做功的特点 二 电势能 1 定义 2 电场力做功改变电势能 3 零电势能面的选取 4 电荷在某点的电势能大小 5 电势能是标量 6 电势能具有相对性和系统性 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 5j epc 1 2 10 5j epb 3 10 5j epa 3 10 5j 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 电场力做功为多少 电势能如何变化 电势能减少 电荷在b点具有的电势能多大 wab epa epb 103j 设a点的电势能 电荷在b点具有的电势能多大 下列说法中正确的是 a 正电荷顺电场线移动 电势能减少b 负电荷顺电场线移动 电势能减少c 正电荷逆电场线移动 电势能增加d 负电荷逆电场线移动 电势能增加 ac 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 c 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b 当两负点电荷相互靠近时 它们的电势能增大c 一个正电荷与另一个负电荷相互靠近时 它们的电势能减小d 一个正电荷与另一个负电荷相互靠近时 它们的电势能增大 abc 一个电荷只在电场力作用下从电场中的a点移到b点时 电场力做了5 10 6j的功 那么 a 电荷在b处时将具有5 10 6j的电势能b 电荷在b处将具有5 10 6j的动能c 电荷的电势能减少了5 10 6jd 电荷的动能增加了5 10 6j cd a和b为电场中的两点 如果把q 2x10 8c的负电荷从a点移动到b点 电场力对该电荷做了4x10 7j的正功 则该电荷的电势能 a 增加了4x10 7jb 增加了2x10 7jc 减少了4x10 7jd 减少了8x10 7j c 如图所示 在等量正点电荷形成的电场中 它们连线的中垂面ab上 有一电子 从静止开始由a运动到b的过程中 a b相对o对称 下列说法正确的是 a 电子的电势能始终增多b 电子的电势能始终减少c 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 c 如图所示 点电荷的静电场中电场线用实线表示 但其方向未标明 虚线是某一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹 a b是轨迹上的两点 若带电粒子在运动中只受到电场力作用 根据此图可作出正确判断的是 a 带电粒子所带电荷的性质b 带电粒子在a b两点的受力方向c 带电粒子在a b两点的速度何处较大d 带电粒子在a b两点的电势能何处较大 bcd 如图所示 是负点电荷产生的电场中的一条电场线 一个带正电的粒子 不计重力 从a到b穿越这条电场线的轨迹如图中虚线所示 则该带电粒子在a点的加速度一定在b点的加速度 带电粒子在a点的电势能一定在b点的电势能 填 大于 小于 式 等于 n b a 小于 大于 一带电油滴在匀强电场e中的运动轨迹如图虚线所示 电场方向竖直向下 若不计空气阻力 则此带电油滴从a运动到b的过程中 能量变化情况为 c a 动能减小b 电势能增加c 动能和电势能之和减少d 重力势能和电势能之和增加 c 问题 把一正电荷q放在正电荷激发的电场的a点 其电势能是正值还是负值 若在a点放入一个负电荷呢 在正电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电势能都为正 负电荷在任一点具有的电势能都为负 在负电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电势能都为负 负电荷在任意一点具有的电势能都为正 第二课时 为了描述电场各点的能量不同 我们引入一个新的物理量 电势 来表示它 这如我们引入场强来描述电场各点的强弱相类似 研究表明 同一试探电荷放在电场中的不同位置时 它具有电势能的大小一般不相同 这表明电场中不同的点的储存的能量不同 电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值 叫做这一点的电势 如图所示 设想把一试探电荷 q放在电场中某处a或b 则有 那么怎样去衡量电场的能的性质 怎样去定义 电势 呢 epa epb 同理可知 若试探电荷为 q 则有 也就是说 比值epa q的大小与试探电荷的正负及电量q均无关 只与电场中该点在电场中的位置有关 故其可衡量电场的性质 epa epb 2 定义 电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值 叫做这一点的电势 3 定义式 计算 时ep及q含正负号 电势能 类比 重力势能 电势 高度 三 电势 4 单位 伏特 1v j c 1 物理意义 用来描述电场各点的能量的不同 在数值上等于单位正电荷由该点储存的电势能 通常把离场源无限远处或大地表面的电势规定为零 5 电势具有相对性 与零电势点的选取有关 问题 在正电荷产生的电场中任意一点的电势为正值还是负值 在负电荷产生的电场中呢 结论 在正电荷产生的电场中任意一点的电势都为正 在负电荷产生的电场中任意一点的电势都为负 6 电势是标量 正值表示该点电势比零高 负值表示该点电势比零低 7 如何比较电势的高低 沿电场线 场强 方向电势越来越低 a b 课堂小结 三 电势 2 定义 3 定义式 4 单位 1 物理意义 5 电势具有相对性 与零电势点的选取有关 6 电势是标量 7 如何比较电势的高低 如果把q 1 0 10 8c的电荷从无穷远处移至电场中的a点 需克服电场力做功w 1 2 10 4j 那么 q在a点的电势能和在a点的电势各是多少 q未移入电场前a点的电势是多少 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 设场外一点p的电势为 点评 电势的确定首先要确定零电势处 且电势可以为负 如图所示 电场中有a b两点 则下列说法中正确的是 a 电势 a b场强ea ebb 电势 a b场强eaepb bc 如图所示 点电荷的静电场中电场线用实线表示 但其方向未标明 虚线是某一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹 a b是轨迹上的两点 若带电粒子在运动中只受到电场力作用 根据此图可作出正确判断的是 a 带电粒子所带电荷的性质b 带电粒子在a b两点的受力方向c 带电粒子在a b两点的速度何处较大d 带电粒子在a b两点的电势能何处较大 bcd 如图所示 是负点电荷产生的电场中的一条电场线 一个带正电的粒子 不计重力 从a到b穿越这条电场线的轨迹如图中虚线所示 则该带电粒子在a点的加速度一定在b点的加速度 带电粒子在a点的电势能一定在b点的电势能 填大于 小于或 等于 n b a 小于 大于 如图 虚线a b c势某静电场中的三个等势面 它们的电势a最大 c最少 一带正电的粒子射入电场中 其运动轨迹如图实线klmn所示 由图可知 粒子从k到l的过程中 电场力做负功粒子从l到m的过程中 电场力做负功粒子从k到l的过程中 电势能增加粒子从l到n的过程中 动能减少 ac 第三课时 四 电势差u 电势差即电场中两点的电势之差 2 定义 电荷在电场中由一点a移动到另一点b时 电场力所做的功wab与q比值叫做a b两点的电势差 3 定义式 4 物理意义 是描述电场的能的性质的物理量 1 电势差与电势的关系 5 电势差具有绝对性 与零电势点的选取无关 6 电势是标量 其正负值表示两点的电势高低 计算电场力做功的公式 适用范围 匀强电场 适用范围 任意电场 电子伏特 能量单位 1ev 1 6 10 19j 课堂小结 四 电势差u 2 定义 3 定义式 4 物理意义 1 电势差与电势的关系 5 电势差具有绝对性 6 电势是标量 计算电场力做功的公式 在电场中移动电荷量为8 10 8c的电荷从a点运动到b点 电场力做功1 6 10 3j 试求 a b两点间的电势差 若该电荷的电荷量为 2 5 10 8c 则电场力做多少功 做正功还是负功 将一个带电量为 2 10 8c的点电荷 从零电势点s移到m点要克服电场力做功4 10 8j 则m点的电势 m 若将该电荷从m点移到n点 电场力功做了14 10 8j 则n点的电势 n mn两点间的电势差umn 2v 5v 7v 第四课时 认识等势面 如图 直线oo 与电场线相垂直 场强为e 沿场强方向把正电荷q由a点移动到b点 设a b两点间的距离为d 求a b两点间的电势差uab大小 如图 直线oo 与电场线相垂直 场强为e 沿ab 方向把正电荷q由a点移动到b 点 求a b 两点间的电势差uab 大小 可以证明 直线oo 上的任何一点电势都相等 过o点作一平面与电场线垂直 则平面上的任何一点的电势也相等 物理学中 把电势相等的点构成的面叫做等势面 2 等差等势面 相邻等势面之间的差值相等 1 定义 电场中电势相同的各点构成的面 叫做等势面 五 等势面 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 不同等势面在空间不相交 不相切 闭合 4 等势面的特点 匀强电场中的等势面是 垂直于电场线的一簇平面 点电荷电场中的等势面是 以点电荷为中心的同心球面 3 几种典型电场的等差等势面分布 等量同种点电荷电场中的等势面是 靠近电荷处为两簇对称曲面 远离电荷处为以两电荷为中心的一簇曲面 等量异种点电荷电场中的等势面是 两簇对称曲面 通常把两电荷连线的中垂面设为零势面 形状不规则的带电导体附近的电场中的等势面是 以带电导体为中心的一簇面 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 cd 孤立点电荷电场中的一簇等势面如图所示中虚线所示 其电势分别为 1 2 3 a b c是某电场线与这簇等势面的交点 且ab ac 现将一负电荷由a移到b 电场力做正功w1 再由b移至c 电场力做正功w2 则 a w1 w2 1 2 3b w1 w2 1 2 3c w1 w2 1 2 3d w1 w2 1 2 3 c 等势面 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 等势面 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