选修3-1第一章第4节、电势能和电势(用）.ppt

4 电势能和电势 2课时 选修3 1第一章第四节 复习回顾 1 功的计算 2 重力做功有什么特点 1 与路径无关 由初末位置的高度差来决定 2 WG与重力势能的关系 3 重力势能是相对的 有零势能面 人为选定 重力势能具有系统性 功是能量转化的量度 一 静电力做功的特点 正电荷q在电场强度为E的匀强电场中由A运动到M电场力做功吗 做了多少功 q A M W qE AM F 求试探电荷 q沿直线AB移动到B时电场力做的功 F M 求试探电荷 q沿曲线由A移动到B时电场力做的功 结论 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 对于非匀强电场也适用 如图所示 在一个正电荷Q形成的电场中 将 q从A点由静止释放 只在电场力的作用下 该电荷怎么运动 电场力做正功还是负功 点电荷 q的动能怎么变 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 电场力做功与电势能有什么关系 联系重力做功与重力势能的关系 电荷在电场中具有的与电荷位置有关的能 叫电势能 物体被举高具有重力势能 1 电荷在电场中具有电势能 重力对物体做正功 物体的重力势能减小 2 电场力对电荷做正功 电荷的电势能减小 重力对物体做负功 物体的重力势能增大 3 电场力对电荷做负功 电荷的电势能增大 重力做多少功 物体重力势能就变化多少 4 电场力做多少功 电荷电势能就变化多少 重力势能是相对的 与零势能面有关 5 电势能是相对的 与零电势能面有关 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 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 重力势能是物体和地球所共有的 具有系统性 6 电势能是电荷和电场所共有的 具有系统性 7 电势能是标量 负值说明该点的电势能小于零 由此可见 电场力做功与重力做功 电势能与重力势能都很相似 所以大家在学习电势能过程中应该多联系重力做功与重力势能的关系帮助理解电势能 8 在中 如果取B点为零电势点 则A点的电势能EPA WAB 即 电荷在电场中的电势能等于将电荷由该点移到零电势点电场力所做的功 尽管重力做功与电场力做功很相似 但还是存在很大差异 正电荷顺电场线移动 电场力做正功 电势能减少负电荷顺电场线移动 电场力做负功 电势能增加正电荷逆电场线移动 电场力做负功 电势能增加负电荷逆电场线移动 电场力做正功 电势能减少 存在两种电荷 例1 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 例2 A和B为电场中某条电场线上的点 如图 将q 4 10 9的正电荷从A点移到B点需克服电场力做功5 10 7J 则 电场方向由A B还是B A 电荷在哪点时电势能大 大多少 3 如果取B点为零势能点 A点的电势能是多少 讨论电势能与电荷的比值 取O点的电势能为零 则 EPA qELCOS 电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值 2 公式 3 单位 伏特符号为V 1V 1J C 三 电势 1 定义 对电势的理解 1 电势的相对性 某点电势的大小是相对于零点电势而言的 零电势的选择是任意的 一般选地面和无穷远为零势能面 2 电势的固有性 电场中某点的电势的大小是由电场本身的性质决定的 与放不放电荷及放什么电荷无关 3 电势是标量 在规定了零电势后 电场中各点的电势可以是正值 也可以是负值 正值表示该点电势比零高 负值表示该点电势比零低 4 用 计算时EP q 都带正负号 例3 将一电量为的点电荷从电场中一点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 1 沿着电场线方向 电势将怎样变化 沿着电场线的方向 电势逐渐降低 2 如何确定电场中某点的电势 提示 类比于电势能的确定 3 电势为负数时 负号表示方向吗 与电势能的情况相似 应先确定电场中某点的电势为零 通常取离场源电荷无限远处或大地的电势为零 电势是标量 只有大小 没有方向 负电势表示该处的电势比零电势处电势低 例4 如图所示 在同一条电场线上有A B C三点 将q 6 10 6C的点电荷由A点移动到B点 电场力做什么功 做多少功 电势能变化了多少 在将该电荷由B点移到C点 电场力做什么功 做多少功 电势能变化了多少 2 几种常见的等势面 1 定义 电场中电势相同的各点构成的面 叫做等势面 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 电场线 或E 等势面 且由电势较高的等势面指向电势较低的等势面 4 等差等势面密处场强大 电场线密 等势面疏处场强小 电场线疏 3 不同等势面在空间不相交 不相切 闭合 3 等势面的特点 5 沿电场线方向电势逐渐降低 且降低最快 6 匀强电场中电势均匀变化 甲是等量异号电荷的电场线分布图 乙是等量同号点电荷的电场线分布图 AOB是两点电荷的连线的垂直平分线 O是连线中点 1 在甲图中 把单位正试探电荷从O点沿OA移动到无限远处 静电力是否做功 电势能是否变化 怎样变化 2 在乙图中 把单位正试探电荷从O点沿OA移动到无限远处 静电力是否做功 电势能是否变化 怎样变化 例5 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 例6 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电场力做正功W1 若由c经b移动到d电场力做正功W2 则 例7 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 例8 在匀强电场中有a b c三点 位置关系如图52 6所示 其中ab 3cm bc 1cm已知电场线与abc三点所在的平面平行 若将电量为 2 10 C的点电荷从a移到b 电场力不做功 而把该电荷从a移到c 电场力做功为1 8 10 J 1 画出通过a b c三点的电场线 2 求该匀强电场的电场强度 答案 9 102N C 例9 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 方法一 根据电场力做功的正负判断 一 如何比较电荷电势能的大小呢 方法二 直接根据公式判断 电场力做正功 电势能减少