物理14《电势能和电势》基础知识讲解课件（新人教版选修31）

第四节电势能和电势 学习目标 1 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 2 理解电势能 电势的概念及相互关系 3 理解等势面的概念及等势面和电场线的关系 重点难点 电场力做功的特点及电场力做功与电势能变化的关系 电场线与等势面的关系及应用 易错问题 用公式EpA q A来判断电势能随电势变化情况时 要区分正 负电荷 一 静电力做功的特点1 在电场中移动电荷时 静电力做的功与无关 只与有关 可见静电力做功与做功相似 路径 实际 起始位置和终止位置 重力 2 在匀强电场中 电场力做的功为W qEd 其中d为沿方向的位移 如教材P16图1 4 1所示 q沿直线从A移往B 沿折线ANB 沿曲线AB移往B 静电力做的功都是一样的 电场 二 电势能1 定义 电荷在电场中具有的势能 叫做电势能 静电力做的功等于电势能的 用公式表示 2 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 通常把电荷离场源电荷的电势能规定为零 或把电荷在大地表面上的电势能规定为零 可见电势能是相对的 减少量 WAB EpA EpB 零势能 无限远处 三 电势1 电荷在电场中某点的电势能与它的电荷量的比值叫做这一点的电势 2 电势的定义公式 单位是 符号是V 3 电场线指向电势的方向 电势也是相对的 常取离场源电荷无限远处电势为零 或大地的电势为零 电势可以是正值 也可以是负值 只有大小 没有方向 因此是 伏特 降低 标量 四 等势面1 电场中的各点构成的面叫做等势面 2 等势面的特点 1 在同一等势面上移动电荷时静电力 2 电场线跟等势面 并且由电势高的等势面指向电势低的等势面 电势相同 不做功 垂直 一 电势能和重力势能的对比理解 静电力做功和重力做功尽管有很多相似特点 但因地球产生的重力场只会对物体产生引力 但电场对电场中的电荷既可产生引力 也可产生斥力 所以计算电场力的功时要注意电荷的电性 移动的方向 场强的方向等 以便确定功的正负和电势能的变化情况 二 对电势的理解和电势高低的判断1 对电势概念的理解 1 电势的相对性 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 电场中某点的电势跟零电势位置的选择有关 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 2 电势的固有性电势 是表示电场能量属性的一个物理量 电场中某点处 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 这和许多用比值定义的物理量相同 如前面学过的电场强度E F q 3 电势是标量 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 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 2 电场中两点电势高低的判断方法 1 根据电场力做功判断 在两点间移动正电荷 如果电场力做正功 则电势降低 如果电场力做负功 则电势升高 在两点间移动负电荷 如果电场力做正功 则电势升高 如果电场力做负功 则电势降低 2 根据电场线方向判定电场线的方向就是电势降低最快的方向 3 根据电荷电势能的变化判断 在两点间移动正电荷时 电势能增加 则电势升高 电势能减小 则电势降低 在两点间移动负电荷时 电势能增加 则电势降低 电势能减小 则电势升高 三 电势与电势能 电场强度的比较1 电势与电势能的区别与联系 2 电势和电场强度的关系 在应用公式 计算时 应代入各量的正负号 四 对等势面的认识1 等势面的特点 1 等势面一定与电场线垂直 即跟电场强度的方向垂直 2 在同一等势面上移动电荷时静电力不做功 3 电场线总是从电势高的等势面指向电势低的等势面 4 任意两个等势面都不会相交 不相切 2 几种典型电场的等势面 1 点电荷电场中的等势面 是以点电荷为球心的一簇球面 如图1 4 1甲 2 等量异号点电荷电场中的等势面 是两簇对称的曲面 如图乙 3 等量同号