山西省运城市高中物理 第一章 静电场 1.4 电势能和电势课件 新人教版选修31.ppt

电势能和电势 功的计算 2 重力做功与重力势能的特点 1 重力做功与路径无关 与初末位置的高度差有关 与物体的质量有关 3 重力做功wg与重力势能变化的关系 2 重力势能是相对的 须选定零势能参考面重力势能的大小与质量有关 与高度有关 1 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 b m a f q wab f ab cos qe am 一 静电力做功的特点 一 静电力做功的特点 静电力对某电荷所做的功 与电荷经过的路径无关与初末位置有关与该电荷的电荷量有关 静电力做功的特点 一 静电力做功的特点 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 电场中的电荷由于受到电场力作用而具有的势能 二 电势能 类比重力做功与重力势能变化的关系 静电力做正功 电势能如何变化 静电力做负功 电势能如何变化 静电力做功与电势能变化具体有怎样的数量关系 静电力做正功 电势能减少 静电力做负功 电势能增加 静电力做的功等于电势能的减少量 即 wab epa epb 二 电势能 2 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 1 电荷在某点的电势能 等于静电力把它从该处移动到零势能位置所做的功 3 电势能是相对的 与零电势能面有关 电势能为负表示电荷在该处的电势能比零还要小 4 电势能是电荷和电场所共有的 具有系统性 5 电势能是标量 电势能的特点 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 w ep1 ep2 w ep1 ep2 小结 一 静电力做功的特点 与路径无关 与起点和终点的位置有关 与电荷量有关二 电势能 电荷在电场中具有的势能1 静电力做的功等于电势能的减少量 wab epa epb静电力做正功 电势能减少静电力做负功 电势能增加2 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3 电势能是相对的 须建立零势能参考面 电势能有正负之分 负值表示比零还要小 第二课时 电场中某点的电势是怎样定义的 公式如何表示 电场中某点的电势具有哪些特性 三 电势 三 电势 1 定义 电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的值 2 公式和单位 电势的定义公式为 单位是伏特 符号是v 3 特性 电势的相对性 电势是相对的 电场中某点的电势跟零电势位置的选取有关 常选取无限远处或大地的电势为零 电势的固有性 电势 是表示电场能的性质的物理量 电场中某点处 的大小是由电场本身决定的 与在该点处是否放入试探电荷 电荷的电性 电荷量均无关 这和许多用比值定义的物理量相同 如电场强度e 电势的标量性 在规定了电势零点后 电场中各点的电势可以是正值 也可以是负值 正值表示该点电势高于零电势 负值表示该点电势低于零电势 显然 电势的正 负只表示大小 不表示方向 三 电势 当正电荷顺着电场线运动时 静电力做什么功 电势能是增加还是减少 当负电荷顺着电场线运动时 静电力做什么功 电势能是增加还是减少 正电荷顺着电场线运动时 静电力做正功 电势能减少 电势降低 负电荷顺着电场线运动时 静电力做负功 电势能增加 电势降低 三 电势 如何判断电场中两点电势的高低 1 电场线法 沿电场线方向 电势越来越低 例如 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 电势能判断法 由 知 对于正电荷 电势能越大 所在位置的电势越高 对于负电荷 电势能越小 所在位置的电势越高 3 根据uab 判断出uab的正负 再由uab a b 比较 a b的大小 若uab 0 则 a b 若uab 0 则 a b 三 电势 如何比较电荷在电场中两点电势能的大小 1 利用表达式ep q 分析 正电荷在电势越高的地方电势能越大 负电荷在电势越高的地方电势能越小 2 利用电场力做功分析 电场力做正功 电荷 无论是正电荷还是负电荷 的电势能减小 电荷克服电场力做功 电荷的电势能增大 3 利用电场线判断 正电荷顺着电场线方向移动时 电势能逐渐减小 逆着电场线方向移动时 电势能逐渐增大 负电荷顺着电场线方向移动时 电势能逐渐增大 逆着电场线方向移动时 电势能逐渐减小 四 等势面 四 等势面 什么是等势面 等势面有哪些特点 1 定义 电场中电势相等的点构成的面叫等势面 2 特点 在等势面上移动电荷时 静电力不做功 电场线跟等势面垂直 并且由电势高的等势面指向电势低的等势面 等势面密的地方 电场强度较强 等势面疏的地方 电场强度较弱 任意两个等势面不相交 四 等势面 电势 电势能的理解与应用 例1 如图 直线a b和c d是处于匀强电场中的两组平行线 m n p q是它们的交点 四点处的电势分别为 m n p q 一电子由m点分别运动到n点和p点的过程中 电场力所做的负功相等 则 a 直线a位于某一等势面内 m qb 直线c位于某一等势面内 m nc 若电子由m点运动到q点 电场力做正功d 若电子由p点运动到q点 电场力做负功 b 根据粒子运动轨迹 电场线 等势面 进行相关问题的判断 例2 相距很近的一对带等量异号电荷的平行金属板 它们之间的电场除边缘外 可看作匀强电场 其电场线分布如图所示 一个带电粒子沿图中轨迹穿过该电场 则从a运动到d的过程中 a 粒子的速度一直在增大b 粒子的电势能一直在减小c 粒子在a点的电势能比在d点低d 粒子的加速度先变大再不变后变小 d 匀强电场中电势差与电场强度的关系 例3 如图所示 在平面直角坐标系中 有方向平行于坐标平面的匀强电场 其中坐标原点处的电势为0v 点a处的电势为6v 点b处的电势为3v 则电场强度的大小为 a 200v mb 200v mc 100v md 100v m a 反思小结 1 电势高低常用的判断方法 1 依据电场线的方向 沿电场线方向电势逐渐降低 2 依据uab a b uab 0 a b uab 0 a b 2 电势能增 减的判断方法 1 做功判断法 电场力做正功 电势能减小 电场力做负功 电势能增大 2 公式法 由ep q 将q 的大小 正负号一起代入公式 ep的正值越大电势能越大 ep的负值越小 电势能越大 3 能量守恒法 在电场中 若只有电场力做功时 电荷的动能和电势能相互转化 动能增加 电势能减小 反之 电势能增加 3 在