原创精品课件：14电势能电势与电势差(讲授式)

1、第第一一章章 静电场静电场第第4 4课时课时 电势能电势能 电势与电势差电势与电势差新课标高中物理选修新课标高中物理选修311 1. .理解静电力做功的特点、电势能的概念理解静电力做功的特点、电势能的概念、电势能与电场力做功、电势能与电场力做功的关系。的关系。2 2. .理解电势的概念，知道电势是描述电场的能的性质的物理量。理解电势的概念，知道电势是描述电场的能的性质的物理量。3.3.理解电势差的概念，知道电势差与零电势点的选择无关理解电势差的概念，知道电势差与零电势点的选择无关. .4 4掌握两点间电势差的表达公式，知道两点之间电势差的掌握两点间电势差的表达公式，知道两点之间电势差的 正负号

2、与这两点的电势高低之间的对应关系正负号与这两点的电势高低之间的对应关系. .学习目标学习目标引：一个试探电荷在电场中某点由静止释放,将如何运动?在电场力作用下电荷做加速运动,一段时间后获得一定的速度,试探电荷的动能增加.什么能转换为动能的呢，能否从能量的角度解释呢E EF F+ +q qA AB B一、静电力做功的特点一、静电力做功的特点ME1.将电荷将电荷q从从A沿直线移至沿直线移至B:AB+q qFWFA B cosqEA MMEAB2.将电荷将电荷q从从A沿折线移至沿折线移至B:对对AM:AM:对对MB:MB:对全程对全程: :+q qF+qF1WqEA M2W012WWWqEA M一、

3、静电力做功的特点一、静电力做功的特点3.将电荷将电荷q从从A沿曲线移至沿曲线移至B:MEAB+qFEAB+qF+qF+qF+qF Mx1x211WqEx22WqEx33WqEx123xxxA M123WWWWqEA Mx3一、静电力做功的特点一、静电力做功的特点电场力做功的过程是什么能转化为什么能呢？电场力做功的过程是什么能转化为什么能呢？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，静电力做的功与电荷经过的路径无关，匀强电场中移动电荷时，静电力做的功与电荷经过的路径无关，仅与电荷的起始位置和终止位置有关，仅与电荷的起始位置和终止位置有关，该结论对于非匀强电场也是适用的。该

4、结论对于非匀强电场也是适用的。4 4、结论、结论h回顾重力做功的特点回顾重力做功的特点? ?ABCmg mg mg 1.在这三种情况下重力做功的关系？在这三种情况下重力做功的关系？3.可以引进重力势能的概念。可以引进重力势能的概念。2. GWmgh4.类比可以给出电势能类比可以给出电势能的概念。的概念。（Ep）标量）标量二、电势能AB+AB、定义：电荷在电场中受到、定义：电荷在电场中受到电场力电场力而具有的而具有的与与位置位置有关的势能叫做电势能。有关的势能叫做电势能。 负电荷逆着电场线移动，电场力做正功，电势能减少负电荷逆着电场线移动，电场力做正功，电势能减少、电场力做功改变电势能、电场力做

5、功改变电势能正电荷顺着电场线移动，电场力做正功，电势能减少正电荷顺着电场线移动，电场力做正功，电势能减少正电荷逆着电场线移动，电场力做负功，电势能增加正电荷逆着电场线移动，电场力做负功，电势能增加负电荷顺着电场线移动，电场力做负功，电势能增加负电荷顺着电场线移动，电场力做负功，电势能增加、电场力做的功等于电势能的减少量、电场力做的功等于电势能的减少量PBPAABEEW、相对性：大地或无穷远默认为零、相对性：大地或无穷远默认为零二、电势能、在正电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电势能都为正，、在正电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电势能都为正，负电荷在任一点具有的电势能都为负。负电荷在任

6、一点具有的电势能都为负。 在在负电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电势能都为负，负电负电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电势能都为负，负电荷在任意一点具有的电势能都为正。荷在任意一点具有的电势能都为正。7、电荷在电场中某一点、电荷在电场中某一点A具有的电势能具有的电势能EP等于将该点电荷由等于将该点电荷由A点移点移到电势零点电场力所做的功到电势零点电场力所做的功W的。即的。即EP=W6、电势能有正负，却是标量，正负表示该点的电势能比零点的电、电势能有正负，却是标量，正负表示该点的电势能比零点的电势能的高低。势能的高低。、下列说法中正确的是（、下列说法中正确的是（ ）A.A.当两正点电荷

7、相互靠近时，它们的电势能增大当两正点电荷相互靠近时，它们的电势能增大B.B.当两负点电荷相互靠近时，它们的电势能增大当两负点电荷相互靠近时，它们的电势能增大C.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.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。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。ABC针对训练针对训练电场力做正功，电势能减少；电场力做正功，电势能减少；电场力做负功，电势能增加电场力做负功，电势能增加知识链接知识链接CD针对训练针对训练由动能定理可知，电荷的动由动能定理可知，电荷的动能将增加能

8、将增加5106J ，D正确正确根据功能关系，电荷的电势根据功能关系，电荷的电势能将减少能将减少5106J ，C正确正确由于不知道电荷的初动能和由于不知道电荷的初动能和初势能，所以初势能，所以A、B错误错误、一个电荷只在电场力作用下从电、一个电荷只在电场力作用下从电场中的场中的A点移到点移到B点时，电场力做了点时，电场力做了5106J的功，那么的功，那么 ( )A电荷在电荷在B处时将具有处时将具有5106J 的电的电势能势能B电荷在电荷在B处将具有处将具有5106J 的动能的动能C电荷的电势能减少了电荷的电势能减少了5106J D电荷的动能增加了电荷的动能增加了5106J 、将带电量为、将带电量

9、为610-6C的负电荷从电场中的的负电荷从电场中的A点移到点移到B点，克服电场点，克服电场力做了力做了310-5J的功，再从的功，再从B移到移到C，电场力做了，电场力做了1.210-5J的功，则的功，则（1）电荷从）电荷从A移到移到B，再从，再从B移到移到C的过程中电势能共改变了多少？的过程中电势能共改变了多少？（2）如果规定）如果规定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点和点和C点的电势能分别点的电势能分别为多少？为多少？（3）如果规定）如果规定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点和点和C点的电势能分别点的电势能分别为多少？为多少？增加了增加了1.8

10、10-5J. EPC=1.810-5 J EPC=-1.210-5 JEPB=310-5 J EPA= -310-5 J 针对训练针对训练4、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+EEFF做正功做正功做负功做负功电势能减少电势能减少电势能增加电势能增加针对训练针对训练5、一带电油滴在匀强电场E中的运动轨迹如图虚线所示,电场方向竖直向下.若不计空气阻力,则此带电油滴从a运动到

11、b的过程中,能量变化情况为( )A.动能减小B.电势能增加C.动能和电势能之和减少D.重力势能和电势能之和增加EabC针对训练针对训练mgF电电受力受力分析分析合力向上，合力做正功，油滴动能合力向上，合力做正功，油滴动能增加，增加，A错错电场力做正功，电势能减少，电场力做正功，电势能减少，B错错根据能量守恒可知，根据能量守恒可知，C对、对、D错错讨论讨论: :1.1.将电荷将电荷q q从从A A点移到点移到B B点。若取点。若取B B点的电势能为零，则点的电势能为零，则A A点的电势能为多少？点的电势能为多少？M ME EA AB BL L2.2.若电荷的电量为若电荷的电量为2q2q、 3q

12、3q 则则A A点的电势能为多少点的电势能为多少? ? 3.3.求求E EPAPA/q/q，比值是否与电荷量有关？，比值是否与电荷量有关？+ +q qF FPAEqELcos2cosqE L3cosqE LPAE ELcosq与电荷量无关与电荷量无关三、电势三、电势1、定义：检验电荷的电量电势能电势qEP（ 标量）标量）3、相对性：一般选取无穷远或大地电势为零。12、EP及q含符号4、沿电场线 (场强)方向电势越来越低5、正电荷的电场中电势为正，负电荷的电场中电势为负A B EA B6、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7、电势是标量，在规定了零电势后

13、，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。6、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BCDabFFvv若若粒子粒子ab，a、b两点的速度两点的速度方向如图所示方向如图所示根据力与运动轨迹的关系，受力根据力与运动轨迹的关系，受力方向如图所示方向如图所示,B

14、,B正确正确由动能定理和功能关系可知由动能定理和功能关系可知C、D在正确在正确若粒子若粒子ba，a、b两点的速度两点的速度方向如图所示方向如图所示vv7、如图所示，是负点电荷产生的电场中的一条电场线。一个带正电的粒子（不计重力）从a到b穿越这条电场线的轨迹如图中虚线所示，则该带电粒子在a点的加速度一定在b点的加速度。带电粒子在a点的电势能一定在b点的电势能。（填“大于”、“小于”式“等于”）。Nba小于小于大于大于F-在在重力场中，当选取的势能零点不同时，重力场中，当选取的势能零点不同时，对各点高度的描述也会不同，但是高度差对各点高度的描述也会不同，但是高度差不会随着势能零点的改变而改变。不会

15、随着势能零点的改变而改变。四、四、电势差电势差（U）同理，在电场中同理，在电场中，各，各点电势也点电势也会随电势零点的改变而改变会随电势零点的改变而改变，ABCD0V1V2V3V0V1V2V-1V因此，因此，电势的差值往往比电势更重要。电势的差值往往比电势更重要。但两点间的电势的差值却保持不变。但两点间的电势的差值却保持不变。1、电场、电场中两点间电势的差值，叫电势差，也叫电压。中两点间电势的差值，叫电势差，也叫电压。 BAABU则有则有ABBAU或者或者ABABUU显然显然BA 电场电场中中A点的电势为点的电势为，B点的电势为点的电势为2、设、设电场中电场中A、B两点的电势为两点的电势为UA

16、B一、一、电势差电势差（U）3 3、电势差、电势差是标量，正负不表示是标量，正负不表示方向，表示两点间电势的高低。方向，表示两点间电势的高低。例例1、如图，如果、如图，如果B板接地（取大地的板接地（取大地的电势为电势为0，则与大地相连的导体的电，则与大地相连的导体的电势也为势也为0）A板的电势板的电势为为8V，M点的点的电势为电势为6V，N点的电势为点的电势为2V.则：则：+MNABE（1）M、N两点间的电势差两点间的电势差UMN是多少伏？是多少伏？ N、M两点间的电势差两点间的电势差UMN又是多少伏？又是多少伏？(2)如果是改为如果是改为A板接地，板接地，B板的电势是板的电势是多大？多大？

17、M、N两点两点的电势的电势各为多大？各为多大？此时，此时， M、N两点间的电势差两点间的电势差UMN又又是多少伏？是多少伏？ (1)624VMNMNU解析+MNABE解析当当A板接地时，板接地时，B板的电势板的电势为为-8VM=-2V N=-6V UMN=4V例例1、如图，如果、如图，如果B板接地（取大地的板接地（取大地的电势为电势为0，则与大地相连的导体的电，则与大地相连的导体的电势也为势也为0）A板的电势板的电势为为8V，M点的点的电势为电势为6V，N点的电势为点的电势为2V.则：则：（1）M、N两点间的电势差两点间的电势差UMN是多少伏？是多少伏？ N、M两点间的电势差两点间的电势差UM

18、N又是多少伏？又是多少伏？(2)如果是改为如果是改为A板接地，板接地，B板的电势是板的电势是多大？多大？ M、N两点两点的电势的电势各为多大？各为多大？此时，此时， M、N两点间的电势差两点间的电势差UMN又又是多少伏？是多少伏？ ；BAABqUW即即qWUABBA或或)(BAqPBPAABEEWBAqq 电荷电荷q从电场中从电场中A点移到点移到B点，点，A AB B二、电场力做功与电势差的关系二、电场力做功与电势差的关系 例例2、在、在匀强电场中把匀强电场中把2.0109C的正电的正电荷从荷从A点移到点移到B点，静电力做功点，静电力做功 1.5 107J。再把这个电荷从。再把这个电荷从B点移

19、到点移到C点，静电点，静电力做功力做功4.0107J 。（1）比较）比较A、B、C三点的电势高低；三点的电势高低；（2）计算）计算A、B间，间， B、C间，间， A、C间间的电势差；的电势差；（3）计算把）计算把1.5109C的电荷从的电荷从A点点移到移到C点静电力做功；点静电力做功；（4）根据以上结果，画出该匀强电场中）根据以上结果，画出该匀强电场中的电场线和等势面，标出的电场线和等势面，标出A、B、C三点三点可能的位置。可能的位置。 例例2、在、在匀强电场中把匀强电场中把2.0109C的正电的正电荷从荷从A点移到点移到B点，静电力做功点，静电力做功 1.5 107J。再把这个电荷从。再把这

20、个电荷从B点移到点移到C点，静电点，静电力做功力做功4.0107J 。（1）比较）比较A、B、C三点的电势高低；三点的电势高低；（2）计算）计算A、B间，间， B、C间，间， A、C间间的电势差；的电势差；（3）计算把）计算把1.5109C的电荷从的电荷从A点点移到移到C点静电力做功；点静电力做功；（4）根据以上结果，画出该匀强电场中）根据以上结果，画出该匀强电场中的电场线和等势面，标出的电场线和等势面，标出A、B、C三点三点可能的位置。可能的位置。791.5 10752 10VVABABWUq794 102002 10VVBCBCWUq 7791.5 10( 4 10 )2 10125VVA

21、CACWUq 例例2、在、在匀强电场中把匀强电场中把2.0109C的正电的正电荷从荷从A点移到点移到B点，静电力做功点，静电力做功 1.5 107J。再把这个电荷从。再把这个电荷从B点移到点移到C点，静电点，静电力做功力做功4.0107J 。（1）比较）比较A、B、C三点的电势高低；三点的电势高低；（2）计算）计算A、B间，间， B、C间，间， A、C间间的电势差；的电势差；（3）计算把）计算把1.5109C的电荷从的电荷从A点点移到移到C点静电力做功；点静电力做功；（4）根据以上结果，画出该匀强电场中）根据以上结果，画出该匀强电场中的电场线和等势面，标出的电场线和等势面，标出A、B、C三点三

22、点可能的位置。可能的位置。四、等势面四、等势面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。E+（1 1）在同一等势面上的任意两点间移动电荷，电场力不做功）在同一等势面上的任意两点间移动电荷，电场力不做功（2 2）电场线（或）电场线（或E E）等势面，且由电势较高的等势面指向电势较低等势面，且由电势较高的等势面指向电势较低的等势面的等势面 3 3、等势面的特点：、等势面的特点：（4 4）等势面密处场强大、电场线密，等势面疏处场强小、电场线疏）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 3）不同等势面在空间不相交、不相切，闭合）不同等势面在空间不相交、不相切，闭合（5 5）沿电场方向电势降低最快）沿电场方向电势降低最快（6 6）匀强电场中电势均匀变化。）匀强电场中电势均匀变化。20100针对训练针对训练8 8、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作用，所以不做功电荷在等势面上移动时不受电场力作用，所以不做功B B等势面上各点的场强大小相等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