物理新课标人教版选修3-1第一章第四节电势能和电势（共49张PPT）

1、从能量的角度认识电场从能量的角度认识电场一、静电力做功的特点一、静电力做功的特点BMAFq q把正电荷沿不同路径从把正电荷沿不同路径从A A点移到点移到B B电场力做功？电场力做功？+甲甲乙乙丙丙E一、静电力做功的特点一、静电力做功的特点 在在匀强电场中移动电荷时，静电力匀强电场中移动电荷时，静电力做的功做的功与电荷经过的与电荷经过的路径路径无关无关,只只与电荷与电荷的的起始起始位置和位置和终止终止位置位置有有关，。关，。对于非匀强电场也适用对于非匀强电场也适用重力做功与路径无关重力做功与路径无关, ,由初末位置的由初末位置的高度差来决定高度差来决定. .重力做功的过程是重力势能转化动重力做功

2、的过程是重力势能转化动能的过程能的过程.那么电场力做功的过程是什么能转化那么电场力做功的过程是什么能转化为什么能呢？为什么能呢？做功的过程是一个能量转化的过程做功的过程是一个能量转化的过程 正电荷从正电荷从A A点移到点移到B B点时点时, ,静电力做正功静电力做正功, ,电荷电荷的电势能减少的电势能减少. . 正电荷从正电荷从B B点移到点移到A A点时点时, ,静电力做负功静电力做负功, ,即电即电荷克服静电力做功荷克服静电力做功, ,电荷电荷的电势能增加的电势能增加. .ABE+vABE+v二、电势能二、电势能 电势能是电荷在电场中所具有的能量电势能是电荷在电场中所具有的能量 二、电势能

3、二、电势能1 1、电荷在电场中具有与其位置有关的能量、电荷在电场中具有与其位置有关的能量叫电势能。叫电势能。 2 2、电场力对电荷做、电场力对电荷做正功正功，电荷的电势能，电荷的电势能减小减小 电场力对电荷做电场力对电荷做负功负功，电荷的电势能，电荷的电势能增大增大 电场力做的功等于电势能的电场力做的功等于电势能的减少量减少量PBPAABEEW 例例1. 1. 如图如图, ,在场强在场强E=10E=103 3N/CN/C的匀强电场中的匀强电场中, ,点电荷点电荷q=+1cq=+1c从从A A移动到移动到B,ABB,AB相距相距L=1m,L=1m,电场电场力做功为多少力做功为多少? ?电势能如何

4、变化电势能如何变化? ?电势能减少电势能减少JWAB310EqFAB+电荷在电荷在B B点具有的电势能多大？点具有的电势能多大？物体在物体在B B点具有的重力势能多大？点具有的重力势能多大？mgAB设设A A点的重力势能点的重力势能0PAEWAB = EPAEPB =103JJJWEEABPAPB3310100重力势能为负表示的物理意义是什么？重力势能为负表示的物理意义是什么？JWAB310设物体在重力作用下从运动到设物体在重力作用下从运动到B B重力做功重力做功 例例1. 1. 如图如图, ,在场强在场强E=10E=103 3N/CN/C的匀强电场中的匀强电场中, ,点电荷点电荷q=+1cq

5、=+1c从从A A移动到移动到B,ABB,AB相距相距L=1m,L=1m,电场电场力做功为多少力做功为多少? ?电势能如何变化电势能如何变化? ?电荷在电荷在B B点具有的电势能多大？点具有的电势能多大？JWAB310EqFAB+WAB = EPAEPB =103JJJWEEABPAPB3310100电势能减少电势能减少设设A A点的电势能点的电势能0PAE 通常把电荷在离场源电荷通常把电荷在离场源电荷无限远处无限远处的电势能规定为的电势能规定为零零，或把电荷在，或把电荷在大地大地表面表面上电势能规定为上电势能规定为零零。 电荷在某点的电势能，等于静电电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该处移

6、动到零势能位置所做力把它从该处移动到零势能位置所做的功的功WAB = EPAEP0 EPA = WAB 电势能为电势能为负负表示电荷在该处的电势能表示电荷在该处的电势能比零还要小比零还要小. .4 4、电势能是电荷和电场所共有的，具、电势能是电荷和电场所共有的，具 有有系统性系统性3 3、电势能是、电势能是相对相对的，与零电势能面有关的，与零电势能面有关5 5、电势能是、电势能是标量标量重力势能和电势能类比重力势能和电势能类比 重力场中，重力：地球和重力场中，重力：地球和物体之间存在的吸引力物体之间存在的吸引力电场中，电场力：电荷之电场中，电场力：电荷之间的作用力间的作用力有重力就有重力势能有

7、重力就有重力势能Ep= mgh有电场力就有相应的能，有电场力就有相应的能，叫电势能叫电势能EPEp由物体和地面间的相对由物体和地面间的相对位置决定位置决定EP由电荷间的相对位置决定由电荷间的相对位置决定电场力做正功，电势能就减少电场力做正功，电势能就减少电场力做负功，电势能就增加电场力做负功，电势能就增加电场力作功，电势能改变电场力作功，电势能改变重力做功，重力势能改变重力做功，重力势能改变重力做正功，重力势能就减少重力做正功，重力势能就减少重力做负功，重力势能就增加重力做负功，重力势能就增加WW重重 = E= EP1P1-E-EP2P2WW电电 = E= EPAPA-E-EPBPB3 3、一

8、个电荷只在电场力作用下从电场中的、一个电荷只在电场力作用下从电场中的A A点移到点移到B B点时，电场力做了点时，电场力做了5 510106 6J J的功，的功，那么那么 ( )( ) A A电荷在电荷在B B处时将具有处时将具有5 510106 6J J 的电势能的电势能 B B电荷在电荷在B B处将具有处将具有5 510106 6J J 的动能的动能 C C电荷的电势能减少了电荷的电势能减少了5 510106 6J J D D电荷的动能增加了电荷的动能增加了5 510106 6J J CDCD1 1、将带电量为、将带电量为6 61010-6-6C C的负电荷从电场中的的负电荷从电场中的A

9、A点移点移到到B B点，克服电场力做了点，克服电场力做了3 31010-5-5J J的功，再从的功，再从B B移移到到C C，电场力做了，电场力做了1.21.21010-5-5J J的功，则的功，则（1 1）电荷从）电荷从A A移到移到B B，再从，再从B B移到移到C C的过程中电势能的过程中电势能共改变了多少？共改变了多少？（2 2）如果规定）如果规定A A点的电势能为零，则该电荷在点的电势能为零，则该电荷在B B点点和和C C点的电势能分别为多少？点的电势能分别为多少？（3 3）如果规定）如果规定B B点的电势能为零，则该电荷在点的电势能为零，则该电荷在A A点点和和C C点的电势能分别

10、为多少？点的电势能分别为多少？增加了增加了1.81.81010-5-5J J. E EPCPC=1.8=1.81010-5-5 J J E EPCPC=-1.2=-1.21010-5-5 J JE EPBPB=3=31010-5-5 J J E EPAPA= -3= -31010-5-5 J J 电势能小结电势能小结1.电场力能够对放入其中的电荷做功电场力能够对放入其中的电荷做功.所以电荷所以电荷位于电场中具有能位于电场中具有能.这和能为电势能这和能为电势能3.电势能具有相对性电势能具有相对性5.电场力做正功电场力做正功,电势能减少电势能减少电场力做负功电场力做负功,电势能增大电势能增大末初电

11、场力PPEEW4.电势能是标量电势能是标量,但有正负但有正负2.电势能由电荷和电荷在电场中的相对位置决定电势能由电荷和电荷在电场中的相对位置决定取取O点的电势能为零点的电势能为零, 则则:EPA = q E L COSELCOSqEPAALOE+电荷电场中在某一点的电势能与电荷电场中在某一点的电势能与它的电荷量的比值它的电荷量的比值qEP1 V = 1 J/C三、电势三、电势1. 1. 定义定义: :2. 2. 公式公式: :3. 3. 单位单位: : 伏特伏特(V)(V) ( (计算时要计算时要代入正负号代入正负号) )对电势概念的理解对电势概念的理解1. 1.电势电势是表征电场中某点能的性

12、质的物理量，是表征电场中某点能的性质的物理量，仅与电场中某点性质有关，仅与电场中某点性质有关，与电场力做功的与电场力做功的值及试探电荷的电荷量、电性无关值及试探电荷的电荷量、电性无关。2.与电势能的情况相似与电势能的情况相似,应先确定电场中某点应先确定电场中某点的电势为零的电势为零.(通常取离场源电荷无限远处或通常取离场源电荷无限远处或大地的电势为零大地的电势为零.)3.电势是标量电势是标量,只有大小只有大小,没有方向没有方向.(负电势表负电势表示该处的电势比零电势处电势低示该处的电势比零电势处电势低.)将一电量为将一电量为 的点电荷从电场外一点的点电荷从电场外一点P P移至移至电场中某点电场

13、中某点A, A, 电场力做功电场力做功 , ,求求A A点的电点的电势势. .cq6102J5104解解: : 设场外一点设场外一点P P的电势为的电势为0pJWEPA5104VVqEPAA2010210465从从P A,P A,电场力做的功电场力做的功 PAEW电场中两点电势高低的判断方法电场中两点电势高低的判断方法（1 1）根据电场力做功来判断）根据电场力做功来判断（2 2）根据电荷电势能的变化来判断）根据电荷电势能的变化来判断1. 1.在两点间移动正电荷，电场力做正功电势降；在两点间移动正电荷，电场力做正功电势降；做负功电势升做负功电势升2.2.在两点间移动负电荷，电场力做正功电势升；在

14、两点间移动负电荷，电场力做正功电势升；做负功电势降做负功电势降1. 1.在两点间移动正电荷，电势能增加电势升；在两点间移动正电荷，电势能增加电势升；电势能减小电势降电势能减小电势降电场中两点电势高低的判断方法电场中两点电势高低的判断方法（3 3）根据电场线方向来判断）根据电场线方向来判断（2 2）根据电荷电势能的变化来判断）根据电荷电势能的变化来判断1. 1.在两点间移动正电荷，电势能增加电势升；电在两点间移动正电荷，电势能增加电势升；电势能减小电势降势能减小电势降2.2.在两点间移动负电荷，电势能增加电势降；电在两点间移动负电荷，电势能增加电势降；电势能减小电势升势能减小电势升电场线指向电势

15、降低的方向电场线指向电势降低的方向 有关电场中某点的电势，下列说法中有关电场中某点的电势，下列说法中正确的是（正确的是（ ）A A、由放在该点的电荷所具有的电势能的、由放在该点的电荷所具有的电势能的多少决定多少决定B B、由放在该点的电荷的电量多少来决定、由放在该点的电荷的电量多少来决定C C、与放在该点的电荷的正负有关、与放在该点的电荷的正负有关D D、是电场本身的属性，与放入该点的电、是电场本身的属性，与放入该点的电荷情况无关荷情况无关D D如图所示，如图所示，a、b为某电场线上的两点，那为某电场线上的两点，那么以下的结论正确的是么以下的结论正确的是 （ ） A把正电荷从把正电荷从a移到移

16、到b，电场力做正功，电，电场力做正功，电荷的电势能减少，电势升高。荷的电势能减少，电势升高。B把正电荷从把正电荷从a移到移到b，电场力做负功，电，电场力做负功，电荷的电势能增加，电势降低。荷的电势能增加，电势降低。C把负电荷从把负电荷从a移到移到b，电场力做正功，电，电场力做正功，电荷的电势能减少，电势升高。荷的电势能减少，电势升高。D把负电荷从把负电荷从a移到移到b，电场力做负功，电，电场力做负功，电荷的电势能增加，电势降低。荷的电势能增加，电势降低。D Dab(1)(1)定义定义电场中电势相同的各点构成的面叫做等势面电场中电势相同的各点构成的面叫做等势面(2)(2)等势面是为了形象描述电场

17、中各点等势面是为了形象描述电场中各点电势面人为画出的曲面电势面人为画出的曲面四、等势面四、等势面四、等势面四、等势面(3)(3)等势面的特点等势面的特点1. 1.沿着同一等势面移动电荷时静电力不做功沿着同一等势面移动电荷时静电力不做功2.2.两个电势不同的等势面不能相交两个电势不同的等势面不能相交3.3.电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面势面4.4.等势面一定与电场线垂直，即跟场强方向垂等势面一定与电场线垂直，即跟场强方向垂直直5.5.等差等势体分布越密等差等势体分布越密, ,场强越大场强越大; ;分布越疏分布越疏, ,场场强越小强越小 等势面

18、等势面几种典型电场的等势面：几种典型电场的等势面：1、点电荷电场中的等势面：、点电荷电场中的等势面：以点电荷为球心的一簇球面以点电荷为球心的一簇球面等势面等势面2、等量异种点电荷、等量异种点电荷电场中的等势面：电场中的等势面：两簇对称曲面两簇对称曲面等势面等势面3、等量同种点电荷、等量同种点电荷电场中的等势面：电场中的等势面：两簇对称曲面两簇对称曲面带电导体周围的电场和等势面带电导体周围的电场和等势面匀强电场的等势面匀强电场的等势面小小 结结三、电势三、电势1、定义：、定义：2、单位：、单位： 伏特伏特 V 1V=1J/C3、沿电场线方向电势降低、沿电场线方向电势降低4、电势和电势能都是相对的

19、，且为标量，正、电势和电势能都是相对的，且为标量，正负号均表示大小负号均表示大小5、已知电势求电势能、已知电势求电势能qEPqEP计算带正负号计算带正负号计算带正负号计算带正负号1 1、等势面、等势面电势相等的点所构成的面电势相等的点所构成的面2 2、典型电场的等势面、典型电场的等势面点电荷点电荷电场电场等量同种等量同种、异种点电荷异种点电荷电场电场带电导体的带电导体的电场电场匀强电场匀强电场四、等势面四、等势面 关于等势面正确的说法是（关于等势面正确的说法是（ ）A A电荷在等势面上移动时不受电场力电荷在等势面上移动时不受电场力作用，所以不做功作用，所以不做功B B等势面上各点的场强大小相等

20、等势面上各点的场强大小相等C C等势面一定跟电场线垂直等势面一定跟电场线垂直D D两等势面不能相交两等势面不能相交C CD D 一个点电荷，从静电场中的一个点电荷，从静电场中的a a点移至点移至b b点，其电势能的变化为零，则（点，其电势能的变化为零，则（）A Aa a、b b两点的场强一定相等两点的场强一定相等B B该电荷一定沿等势面移动该电荷一定沿等势面移动C C作用于该点电荷的电场力与其移作用于该点电荷的电场力与其移动方向总是垂直的动方向总是垂直的 D Da a、b b两点的电势相等两点的电势相等D D如图所示,虚线a、b、c表示静电场中三个等势面,它们的电势分别是 且 ,一带正电的粒子

21、射入电场中,其运动轨迹如图中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cba、cbaabcKLMNAC一负电荷仅受电场力的作用,从电场中的A点运动到B点,在此过程中该电荷做初速度为零的匀加速直线运动,则A、B两点电场强度EA、EB及电荷在AB两点的电势能EPA、EPB之间的关系为 ( ) A. EA=EB B. EAEPBAD如图所示,三条平行等距直虚线表示电场中三个等势面,电势值分别为10V、20V、30V,实线是一带负电的粒子(不计重力)在该区域内的运动轨迹,

22、对于轨迹上的a、b、c三点来说 ( )A.粒子必先过a，再到b，然后到cB.粒子在三点受到的合力Fa=Fb=FcC.粒子在三点动能大小为EkaFkbEpbEpcBabc30V20V10V在静电场中，把一个电荷量q=2.0X10-5C的负电荷由M点移到N点，电场力做6.0X10-4J，由N点移到P点，电场力做负功1.0X10-3J，则M、N、P三点电势高低关系是 .PMNNMP若以N点为零电势点，则M、N、P三点电势为 .若以M点为零电势点，则M、N、P三点电势为 .VV、PMN50300V、V、PMN20030如图所示, a、b、c表示点电荷的电场中三个等势面,它们的电势分别为 .一带电粒子从

23、等势面a上某处由静止释放后,仅受电场力作用而运动,已知它以过等势面b时的速率为v,则它经过等势面c时的速率为 .4132、v23a bc一匀强电场，场强方向是水平的，如图所示。一个质量为m的带正电的小球，从点出发，初速度的大小为v0，在电场力与重力作用下，恰能沿与场强的反方向角的直线运动求小球运动到最高点时其电势能与在点的电势能之差Ov022cos210mv如图所示,在场强E=104N/C的水平匀强电场中,有一根长L=15cm的细线,一端固定在O点,另一端系一个m=3g,带电荷量q=2X10-6C的小球,当细线处于水平位置时,小球从静止开始释放,则小球到达最低点B时的速度是 .OABE若小球带

24、电荷量为q=3X10-6C,从A点静止释放, 则到达B时的速度?在哪个位置时速度最大?：阿尔法 Alpha ：贝塔 Beta ：伽玛 Gamma ：德尔塔 Delte ：艾普西龙 Epsilon ：捷塔 Zeta ：依塔 Eta ：西塔 Theta ：艾欧塔 Iota ：喀帕 Kappa ：拉姆达 Lambda ：缪 Mu ：拗 Nu ：克西 Xi ：欧麦克轮 Omicron ：派 Pi ：柔 Rho ：西格玛 Sigma ：套 Tau ：宇普西龙 Upsilon ：fai Phi ：器 Chi ：普赛 Psi ：欧米伽 Omega 如图所示,在等量正点电荷形成的电场中,它们连线的中垂面ab上, 有一电子,从静止开始由a运动到b的过程中(a、b相对O对称),下列说法正确的是( )A.电子的电势能始终增多B.电子的电势能始终减少C.电子的电势能先减少后增加D.电子的电势能先增加后减少COab+-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