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电势能电势与电势差 2018年05月22日 高一物理备课组陈春国 一 本课主要内容1 电场力做功的特征2 电势能及其理解3 电势4 电势差 二 本课用到的物理思想类比法 用已学旧知学习新的内容 一 电场力做功的特点 类比重力做功 1 电场力做功情况分析 结论 静电力做功只与电荷的起始位置和终止位置有关 与电荷经过的路径无关 说明1 虽然上式以匀强电场进行推导 但其结论对任意电场均成立 说明2 只要初 末位置A B确定了 移动电荷做功WAB就确定 与路径无关 二 电势能 类比重力势能 1 电势能与重力势能的比较 重力做功与通过的路径无关 只与始末位置的相对高度有关 静电力做功与通过的路径无关 只与始末位置在电场线方向的距离有关 重力势能 物体由于高度和位置而具有的能量 叫重力势能 EP 电势能 由于移动电荷时静电力做功与移动的路径无关 电荷在电场中也具有势能 这种势能我们叫做电势能 电势能用Ep表示 二 电势能 类比重力势能 1 电势能与重力势能的比较 重力做正功 重力势能减少 重力做负功 重力势能增加 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 重力做的功等于重力势能的减少量 二 电势能 类比重力势能 2 思考与讨论 对不同的电荷从A运动到B的过程中 电势能的变化情况 1 正电荷从A运动到B做正功 即有WAB 0 则EpA EpB 电势能减少 正电荷顺着电场线的方向其电势能逐渐减少 2 负电荷从A运动到B做负功 即有WAB 0 则EpA EpB 电势能增加 负电荷顺着电场线的方向其电势能逐渐增加 对此分析得出 电势能为系统所有 与重力势能相类似 二 电势能 类比重力势能 3 电势能的相对性 重力势能是相对零参考平面的 某点的电势能也是相对零电势能点的 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 某点的重力势能 等于把物体从该点移到零参考点重力做的功 重力势能 电势能 二 电势能 类比重力势能 3 电势能的相对性 电势能 某点的电势能也是相对零电势能点的 正电荷在电场中 其EP始终为正负电荷的电场中 其EP始终为负 正电荷在电场中 其EP始终为负负电荷在电场中 其EP始终为正 二 电势能 类比重力势能 4 电势能大小的比较方法 1 场电荷判断法 无限远 0 2 电场线判断法 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 逆着电场线移动时 电势能逐渐减小 3 做功判断法 无论正负电荷 电场力做正功 电势能减小 电场力做负功电势能增加 学案例题 有一电荷量q 10 6C的点电荷 从电场中的A点移到B点时 克服静电力做功6 10 4J 从B点移到C点时静电力做功9 10 4J 问 1 以B为零势能点 电荷在A点时的电势能EPA1是多少 2 如选取C点的电势能为零 则电荷在A点时的电势能EPA2又是多少 解 1 以B点为零势能点 电荷由A移向B的过程中 静电力做功 6 10 4J 即 2 以C点为零势能点 根据 例题 变式 下列说法中 正确的是 A 把两个同种点电荷间的距离增大一些 电荷的电势能一定增加B 把两个同种点电荷间的距离减小一些 电荷的电势能一定增加C 把两个异种点电荷间的距离增大一些 电荷的电势能一定增加D 把两个异种点电荷间的距离减小一些 电荷的电势能一定增加 三 电势 类比电场强度 1 情况分析 有一个电场强度为E的匀强电场 规定电荷在O点的电势能为零 A为电场中的任意一点 电荷q在A点的电势能EPA等于电荷q由A移至O点的过程中静电力做的功 决定某一点的性质 不只是匀强电场有这样的特点 其它所有的电场都有这样的特点 5 电势高低的判断方法 三 电势 类比电场强度 2 电势 1 内容 电荷在电场中某A点的电势能与它的电荷量的比值 叫做这A点的电势 2 单位 伏特 V 3 物理意义 在电场中的某一点 如果电荷量为1C的电荷在该点的电势能是1J 这一点的电势能就是1V 即1V 1J C 4 电势是标量 只有大小 没有方向 但可正可负 相对与零势面的 a 电场线法 顺着电场线的方向电势越来越低 电势高低看箭头 b 根据场源电荷的电场来判断 带符号计算 例题2 把q 4 10 C的试探电荷放在电场中的A点 具有6 10 J的电势能 求 1 A点的电势 2 若电场中A B两点之间的电势差为20V 则把试探电荷q从A点移到B点电场力做的功是多少 变式 如图示 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 场强强弱看疏密 电势高低看箭头 四 电势差 描述电场的做功的本领 类比高度差 1 定义 电场中两点间的电势的差值2 定义式 UAB EAB q3 标量 有正负 正负只比较电势的高低计算时将符号代入计算 4 特点 具有不变性 相同的两点间的电势差由电场本身的性质决定 与q W无关 但不同的两点间的电势差一般不同 UAB A B 例3 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 试问 1 静电力做功为多少 电势能如何变化 2 若规定EPB 0 则EPA 若规定EPA 0 则EPB 变式 如图所示 虚线a b和c是某静电场中的三个等势面 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 课堂小结 电场力做功的特点 电场力做功与路径无关只取决于初 末位置的电势差 电场力做功