高中物理 1.4 电势能 电势与电势差课件 教科版选修31.ppt

第四节电势能电势与电势差 第一章静电场 第一章静电场 一 电场力做功的特点电场力做功只与移动电荷的 以及起点和终点的位置有关 而与 无关 二 电势能1 定义 电荷在 中具有的势能叫做电势能 用符号ep表示 电荷量 路径 静电场 2 静电力做的功与电势能变化的关系 静电力做的功等于电势能的 量 公式表达为 电荷在某点的电势能 等于静电力把它从该点移动到 位置时所做的功 3 电势能零点的规定 通常把电荷在离场源电荷 处的电势能规定为零 或把电荷在 上的电势能规定为零 想一想 1 静电力做功与重力做功的相同点是什么 提示 二力做功 与路径无关 只与始末位置有关 减少 wab epa epb 零势能 无限远 大地表面 三 电势与电势差1 电势 1 定义 检验电荷在电场中某点的 与其 的比值即为电场中该点的电势 它在数值上等于单位 由该点移到 零电势点 时电场力所做的功 2 物理意义 反映电场各点的能的性质 电势能 电荷量 正电荷 参考点 伏特 v j c 4 特点 相对性 电场中各点电势的高低与所选取的 的位置有关 一般情况下选取 或 为零电势位置 标矢性 电势是 量 只有大小 没有方向但有正负 若电场中某点的电势为负 说明该点的电势比参考点的电势 5 判断电势高低的方法 沿电场线的方向电势降低 零电势 无限远 地球 标 低 2 电势差 四 静电力做功与电势差的关系1 wab quab 知道了电场中两点的电势差 就可以计算在这两点间移动电荷时静电力做的功 而不必考虑静电力的大小和方向以及电荷移动的 路径 想一想 2 电荷在电势越高的位置 电势能越大吗 提示 不一定 因为电势能的大小还与所研究的电荷的电性有关 正确的说法为 正电荷在电势越高的位置 电势能越大 负电荷在电势越高的位置 电势能越小 学案导引1 电势高的地方 场强一定大吗 2 电势高的地方 电荷的电势能一定大吗 电势 电势能 电场强度的比较 描述电场的力的性质 描述电场的能的性质 描述电荷在电场中的能量 e f qn c v m ep q j 矢量 方向为正电荷的受力方向 标量 但有正负 正负只表示大小 标量 正电荷在正电势位置有正电势能 简化为 正正得正 负正得负 负负得正 场强由电场本身决定 与试探电荷无关 电势由电场本身决定 与试探电荷无关 其大小与参考点的选取有关 有相对性 由电荷量和该点电势二者决定 与参考点选取有关 有相对性 1 电势沿场强方向降落最快 2 大小关系 场强为零的点 电势 电势能不一定为零 电势为零的点 场强不一定为零 电势能一定为零 电势能为零的点 场强不一定为零 电势一定为零 特别提醒 当利用公式ep q分析问题时 一定要考虑ep q的正负号问题 关键提醒 解答该题的关键是 1 零电势点的选取是任意的 2 电势与场强无直接关系 3 沿电场线方向电势降落 但电势降落的方向不一定是场强方向 ad 解析 电场线 电场强度 的方向总是与等电势面垂直 选项a正确 电场强度和电势是两个不同的物理量 电场强度等于零的地方 电势不一定等于零 选项b错误 沿着电场线方向 电势不断降落 电势的高低与电场强度的大小无必然关系 选项c错误 电场线 电场强度 的方向总是从高的等电势面指向低的等电势面 而且是电势降落最快的方向 选项d正确 误区警示 本题容易产生的错误是 1 误认为 若e 0时 则 0 2 误认为 若e小 则 也越低 1 将一电荷量为 q的小球放在不带电的金属球附近 所形成的电场线分布如图所示 金属球表面的电势处处相等 a b为电场中的两点 则 a a点的电场强度比b点的大b a点的电势比b点的高c 检验电荷 q在a点的电势能比在b点的大d 将检验电荷 q从a点移到b点的过程中 电场力做负功 abd 学案导引1 电场力的功怎么计算 2 wab quab中各量的符号怎么处理 电场力做功与电势差关系的理解 2 电场力做功的求法 3 各物理量的符号问题 1 wab uab q均可正可负 wab取正号表示静电力做正功 uab取正号表示 a b q取正号表示试探电荷为正电荷 wab取负号表示静电力做负功 uab 0表示 a b q取负号表示试探电荷为负电荷 2 涉及w u q三者关系的计算时 可将各量的正负号及数值一并代入进行计算 也可以各物理量都取绝对值 电场力做功的正负要根据电荷的移动方向及所受电场力的方向的具体情况来确定 电势差的正负要看在电场中的始末位置及场强方向 有一个带电荷量q 3 10 6c的点电荷 从某电场中的a点移到b点 电荷克服静电力做6 10 4j的功 从b点移到c点 静电力对电荷做9 10 4j的功 问 1 ab bc ca间电势差各为多少 2 如以b点电势为零 则a c两点的电势各为多少 电荷在a c两点的电势能各为多少 思维流程 答案 1 200v 300v100v 2 200v300v 6 10 4j 9 10 4j 答案 7v 学案导引1 认识常见几种典型电场的等势面 2 等势面和电场线有哪些联系 如何根据等差等势面确定电场强度的大小和方向 等势面及其特点 1 等势面 1 定义 电场中电势值相等的各点构成的曲面 叫做等势面 2 物理意义 若规定相邻等势面的电势差相等 画出一系列的等势面 就可形象地描述电场中各点电势的分布情况 2 等势面的特点 1 等势面一定跟电场线垂直 即跟场强方向垂直 2 电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面 两个不同的等势面永不相交 3 等差等势面密的地方 场强大 等差等势面疏的地方 场强小 4 在同一等势面上移动电荷电场力不做功 3 等势面和电场线的区别与联系 一系列电势相等的点构成的面 可以是封闭的 也可以是不封闭的 反映电场的分布情况 是一簇带箭头的不闭合的有向曲线 1 判定电场中各点电势的高低及差值 2 判断静电力做功的情况 3 可画出电场线 1 判定电场中各点的场强方向 2 由电场线疏密判定场强大小 3 可画出等势面 1 电场线总是与等势面垂直 2 在同一电场中 等差等势面的疏密也可反映电场的强弱 4 几种典型电场的等势面和电场线 1 点电荷电场中的等势面 以点电荷为球心的半径不同的同心球面 如图甲所示 2 等量异种点电荷电场中的等势面 是两簇对称曲面 如图乙所示 3 等量同种点电荷电场中的等势面 是两簇对称曲面 如图丙所示 4 匀强电场中的等势面是垂直于电场线的一族平面 如图甲所示 5 形状不规则的带电导体附近的电场线及等势面 如图乙所示 特别提醒 在分析有关电场线和等势面的题目时 一定要先分清题目中给出的是电场线 还是等势面 或者哪是电场线 哪是等势面 两个等量异种点电荷位于x轴上 相对原点对称分布 正确描述电势 随位置x变化规律的是图 a 思路点拨 解答本题的思路是 1 画出两个等量异种电荷的电场线 等势面 2 沿电场线方向电势降低 解析 如图所示是等量异种点电荷的电场线和等势面 因为沿着电场线方向电势降低 所以 以正电荷为参考点 左右两侧电势都是降低的 因为逆着电场线方向电势升高 所以负电荷为参考点 左右两侧电势都