第四节电势能和电势.ppt

4 电势能和电势 选修3 1第一章静电场 思考 带电为 q的试探电荷在电场中某点静止释放 重力不计 带电粒子将如何运动 在电场力作用下电荷做匀加速运动 试探电荷的动能增加 思考 什么能转换为动能的呢 B M A F q W甲 F AB cos qE AM 甲 乙 丙 沿甲路径电场力做功 沿乙路径电场力做功 沿丙路径电场力做功 W乙 qE AM W丙 qE AM 沿任意路径电场力做功 W任意 qE AM 思考与讨论 带电为 q的试探电荷在电场强度为E的匀强电场中沿不同的路径从A点到达B点 试分别求出电场力所做的功 一 静电力做功的特点 想一想 通过上面的讨论 你能否总结一下 静电力做功有什么样的特点呢 结论 静电力做功与电荷经过的路径无关 由初 末位置来决定 思考 与什么力做功类似 注 对于非匀强电场也适用 思考 电场力做功过程是什么能转化为什么能 二 电势能Ep 1 定义 电荷在电场中受到电场力而具有与位置有关的势能叫做电势能 电场力做正功 电荷的电势能减少 电场力做正功 电荷的电势能减少 思考 沿电场线的方向 电势能是否一定减少 猜想 电场力做功与电势能有什么关系 设EPB 0 结论 电荷在某点的电势能 等于把它从该点移到零势能位置时电场力所做的功 想一想 当我们选择不同的零势能面时 同一位置的势能是否改变 2 电场力做功与电势能关系 3 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 4 电势能是标量 具有系统性 思考 电势能是否可以为负 例1 下列说法中正确的是 A 当两正点电荷相互靠近时 它们的电势能增大B 当两负点电荷相互靠近时 它们的电势能增大C 一个正电荷与另一个负电荷相互靠近时 它们的电势能减小D 一个正电荷与另一个负电荷相互靠近时 它们的电势能增大 典型例题 ABC 例2 一个电荷只在电场力作用下从电场中的A点移到B点时 电场力做了5 10 6J的功 那么 A 电荷在B处时将具有5 10 6J的电势能B 电荷在B处将具有5 10 6J的动能C 电荷的电势能减少了5 10 6JD 电荷的动能增加了5 10 6J CD 典型例题 1 将带电量为6 10 6C的负电荷从电场中的A点移到B点 克服电场力做了3 10 5J的功 再从B移到C 电场力做了1 2 10 5J的功 则 1 电荷从A移到B 再从B移到C的过程中电势能共改变了多少 2 如果规定A点的电势能为零 则该电荷在B点和C点的电势能分别为多少 3 如果规定B点的电势能为零 则该电荷在A点和C点的电势能分别为多少 及时训练 2 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 及时训练 可见 该比值是一个与q无关 仅与电场及A点的位置有关的量 EPB 0 该比值称为A点的电势 零势能参考点 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比值 叫做这一点的电势 2 定义式 3 单位 伏特 V 1V 1J C 电势能 重力势能 电势 高度 类比 4 对公式的几点理解 1 电势是相对的 2 电势是表征电场能的性质的物理量 3 电势是标量 但有正 负 正负表示电势的高低 由电场本身的性质决定的 与该点处是否放电荷 电荷的电性及电荷量均无关 例3 在电场中一条电场线上有A B两点 如图所示 若将电荷q1 2 0 10 7C从A点移到B点 电场力做了 4 0 10 4J的功 1 以B点为零电势点 等于多少 2 电场线的方向如何 3 如将电荷q2 1 0 10 7C从A点移到B点 等于多少 电场力做了多少功 典型例题 想一想 我们该如何比较电场中两点电势的高低 方法一 电场线法 沿着电场线的方向电势越来越低 方法二 根据场源电荷的电场判断 正电荷产生的电场 离正电荷越近 电势越高 负电荷产生的电场 离负电荷越近 电势越低 方法三 根据公式直接判断 及时训练 3 如图所示 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 BC 4 如图所示 a b为竖直方向上的电场线上的两点 一带电质点在a由静止释放 沿电场线方向向上运动 到b点速度恰好为