教科版物理《选修31》14电势能电势电势差课件

1、1.41.4电势和电势差电势和电势差从能量的角度认识电场从能量的角度认识电场复习回顾复习回顾12GPPPWEEE 1、功的计算：、功的计算：2、重力做功有什么特点？、重力做功有什么特点？(1)与路径无关与路径无关,由初末位置的高度差来决定由初末位置的高度差来决定.(2)WG与重力势能的关系与重力势能的关系.(3)重力势能是相对的重力势能是相对的,有零势能面（人为选定）有零势能面（人为选定） 重力势能具有系统性重力势能具有系统性功是能量转化的量度！功是能量转化的量度！cosFSW n1.电场力做功与重力做功有哪些相似之处？电场力做功与重力做功有哪些相似之处？n2.什么是电势能？公式？它跟电场力做

2、功有什么是电势能？公式？它跟电场力做功有什么关系？什么关系？n3.什么是电势？公式？跟什么有关？什么是电势？公式？跟什么有关？n4.什么是电势差？公式？跟什么有关？什么是电势差？公式？跟什么有关？n5.电场力做功、电势能、电势、电势差是标电场力做功、电势能、电势、电势差是标量还是矢量？量还是矢量？课前预习课前预习相同的物体下落相同的高度，路径相同的物体下落相同的高度，路径不同，比较三者重力做功的大小。不同，比较三者重力做功的大小。结论：三者重力做功的大小相同。结论：三者重力做功的大小相同。说明：重力做功与路径无关，说明：重力做功与路径无关，只与初末位置有关。只与初末位置有关。一、电场力做功与路

3、径有关吗？一、电场力做功与路径有关吗？ 正电荷正电荷q在电场在电场强度为强度为E的匀强的匀强电场中由电场中由A运动运动到到M电场力做功电场力做功吗？做了多少功？吗？做了多少功？Eqq受力吗？多大？AMdW=qEAM求试探电荷求试探电荷q沿直线沿直线AB移动到移动到B时电场时电场力做的功：力做的功：E+q ABMcosWFABqEAME+q ABWqEAMM结论：结论：在在匀强电场匀强电场中移动电荷时，静电力做的功中移动电荷时，静电力做的功与电荷的与电荷的起始位置和终止位置起始位置和终止位置有关，但与有关，但与电荷经过的电荷经过的路径路径无关。无关。(对于非匀强电场也适用对于非匀强电场也适用)这

4、与什么力做功相似呢？ 将将+q由由A移移到到B的过程电的过程电场力对电荷做场力对电荷做功为：功为：将将-q由由A移到移到B的过程，电场的过程，电场力对电荷做功为：力对电荷做功为：cosWqEdqEL电cosWqEdqEL电AB+qELdFF做功的过程是一个做功的过程是一个能量转化的过程，能量转化的过程，那么电场力做功的那么电场力做功的过程是什么能转化过程是什么能转化的过程呢？的过程呢？与重力势能类似与重力势能类似电势能电势能二、电场力做功与电势能变化的关系二、电场力做功与电势能变化的关系电场力做功与电势能有什么关系？（联系重力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）做功与

5、重力势能的关系）电荷在静电场中具有的势能叫静电势能，电荷在静电场中具有的势能叫静电势能，简称简称电势能电势能。物体被举高具有重力势能。物体被举高具有重力势能。1、电荷在、电荷在 中某中某 具有电势能。具有电势能。 重力对物体做正功，物体的重力势重力对物体做正功，物体的重力势能减小能减小 2、电场力对电荷做正功，电荷的电势、电场力对电荷做正功，电荷的电势能能 . 重力对物体做负功，物体的重力重力对物体做负功，物体的重力势能增大势能增大 3、电场力对电荷做负功，电荷的电势、电场力对电荷做负功，电荷的电势能能 .电场电场位置位置减小减小增大增大12GPPPWEEE 重力做多少功，物体重力势能重力做多

6、少功，物体重力势能就变化多少。就变化多少。 4、电场力做多少功，电荷电势能就变、电场力做多少功，电荷电势能就变化多少。化多少。重力势能是相对的，与零势能面有关重力势能是相对的，与零势能面有关5、电势能是相对的，与零电势能面有关、电势能是相对的，与零电势能面有关ABPAPBPWEEE 通常把电荷在离场源电荷通常把电荷在离场源电荷 的电势的电势能规定为能规定为零零，或把电荷在，或把电荷在 上电势上电势能规定为能规定为零零。电荷在某点的电势能，等于静电力把它从电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该处移动到该处移动到 位置所做的功位置所做的功无限远处无限远处大地表面大地表面零势能零势能重力势能是物体和

7、地球所共重力势能是物体和地球所共有的，具有系统性有的，具有系统性6、电势能是电荷和电场所共有的，、电势能是电荷和电场所共有的，具有系统性具有系统性由此可见，电场力做功与重力做功，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系重力做功与重力势能的关系帮助理解电势能。理解电势能。重力势能是标量，但有正负。重力势能是标量，但有正负。7、电势能是标量，但有正负。、电势能是标量，但有正负。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：

8、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重力就有重力势能Ep= mghEp= 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EPEpEp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E EP P由电荷在电场中的相对位置由电荷在电场中的相对位置决定决定电场力做正功，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，

9、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W W重重 = E= EP1P1-E-EP2P2= -E= -EP PW W电电 = E= EPAPA-E-EPBPB= -E= -EP P尽管重力做功与电场力做功很相似，但还是尽管重力做功与电场力做功很相似，但还是存在很大差异存在很大差异存在两种电荷存在两种电荷n正电荷顺电场线移动，正电荷顺电场线移动，n电场力做电场力做 ，电势能，电势能 。n 负电荷顺电场线移动，负电荷顺电场线移动，n电场力做电场力做 ，电势能，电势能 。n 正电荷逆电场线移动，正电荷逆电场线移动，n电场力做电场力做 ，电势能，电势能 。n 负电荷逆电场线移

10、动，负电荷逆电场线移动，n电场力做电场力做 ，电势能，电势能 。减少减少正功正功负功负功增加增加负功负功增加增加正功正功减少减少例例1右图中右图中MN为电场中某一条电场线方为电场中某一条电场线方向向右，在线取两点向向右，在线取两点a、b 今将一电荷今将一电荷q从从a移到移到b则则（ ）A.电场力做正功，电场力做正功，q的电势能增加；的电势能增加；B.电场力做负功，电场力做负功，q的电势能增加；的电势能增加；C.电场力做正功，电场力做正功，q的电势能减少；的电势能减少；D.电场力做负功，电场力做负功，q的电势能减少。的电势能减少。C回答回答P19讨论与交讨论与交流流1.不能用检验电荷所具有的电势

11、能来描述不能用检验电荷所具有的电势能来描述静电场的能的性质。因为反映电场能的性静电场的能的性质。因为反映电场能的性质的物理量应该质的物理量应该仅与电场中某点性质仅与电场中某点性质有关有关。2.电场强度是描述电场强度是描述电场力的性质电场力的性质的物理量，的物理量，仅与电场中某点的位置有关，用比值法定仅与电场中某点的位置有关，用比值法定义：义：E=F/q，数值上等于，数值上等于单位电量的电荷单位电量的电荷受到的电场力受到的电场力。类似的描述电场能的性质。类似的描述电场能的性质的物理量是否可以用的物理量是否可以用单位电荷具有的电势单位电荷具有的电势能能来描述？来描述？AB+q0EL 若将将+q0由

12、由A移到移到B的过程电场力对的过程电场力对电荷做功为电荷做功为W0 则将将+2q0 、+3q0 由由A移到移到B的过程电场的过程电场力对电荷做功（电势力对电荷做功（电势能的变化）为能的变化）为 、 相同相同2W03W0 电荷在电荷在A、B两点电势能的变化与电荷量的比两点电势能的变化与电荷量的比值为值为 、 、 是定值，同是定值，同一位置比值一位置比值 。W0/ q02W0/ 2q03W0/ 3q0相同相同ABPAPBWEE ABPAPBPAPBWEEEEqqqq qPAPBEEqq、与与 无无关关，只只与与场场中中位位置置有有关关，反反映映了了静静电电场场能能的的性性质质。AoPAAWEqq

13、单位单位: 伏特伏特 符号为符号为V1 V = 1 J/C四、四、 电势电势:电场中某点的电势等于电荷在该点电场中某点的电势等于电荷在该点具有的具有的 跟这个电荷的跟这个电荷的 的比值。的比值。1. 电势公式电势公式（O为零电势点）为零电势点）（运运算算时时代代入入正正负负）APAqE2电势能与电势的关系电势能与电势的关系场中某点的电势数值上等于单位场中某点的电势数值上等于单位 由该点由该点移动到参考点（零势能点）是电场力所做的功移动到参考点（零势能点）是电场力所做的功。电势能电势能电量电量正电荷正电荷对电势的理解对电势的理解（1）电势是）电势是 的，是相对于零势面而言的，的，是相对于零势面而

14、言的， 一一 般选般选 或或 为零势面。为零势面。（2）沿着电场线方向电势）沿着电场线方向电势 。（3）正电荷电场中各点电势均为）正电荷电场中各点电势均为 ； 负电荷电场负电荷电场 中各点电势均为中各点电势均为 。（4）电势是）电势是 量，但有正负量，但有正负.（负电势表示比零电（负电势表示比零电 势低）势低）相对相对大地大地无穷远无穷远降低降低正正负负标标1、定义：在两点间移动电荷电场力做的功、定义：在两点间移动电荷电场力做的功跟这个电荷的电量的比值。跟这个电荷的电量的比值。ABABWUq 2、单位：伏特（、单位：伏特（V） 1V=1J/C3、电势差是标量，但有正有负、电势差是标量，但有正有

15、负4、决定的因素：、决定的因素：只与电场及始末两点的位置有关，只与电场及始末两点的位置有关，与与 检验电荷以及电场力对检验电荷所做的功无关。检验电荷以及电场力对检验电荷所做的功无关。（代入正负号运算）（代入正负号运算）5、 UABUBA， UAC UAB+UBC三、三、 电势差（电压）电势差（电压）AAOU PAPBABPAPBABABEEWEEUq n例例2 2关于电势差的说法中，正确的是关于电势差的说法中，正确的是 （ ）A A、两点间的电势差等于电荷从其中一点移到另一点、两点间的电势差等于电荷从其中一点移到另一点时，电场力所做的功时，电场力所做的功B B、1C1C电荷从电场中一点移动到另

16、一点，如果电场力电荷从电场中一点移动到另一点，如果电场力做了做了1J1J的功，这两点间的电势差就是的功，这两点间的电势差就是1V1VC C、在两点间移动电荷时，电场力做功的多少跟这两、在两点间移动电荷时，电场力做功的多少跟这两点间的电势差无关点间的电势差无关D D、两点间的电势差的大小跟放入这两点的电荷的电、两点间的电势差的大小跟放入这两点的电荷的电量成反比量成反比Bn例例3 3下列说法中正确的是下列说法中正确的是 （ ）A A、在场强较小处，电荷在该处的电势能也较小；、在场强较小处，电荷在该处的电势能也较小；B B、电荷在场强为零处的电势能也为零；、电荷在场强为零处的电势能也为零；C C、在

17、场强相等的各点，电荷的电势能必相等；、在场强相等的各点，电荷的电势能必相等；D D、在选定为零电势的位置处，任何电荷的电势、在选定为零电势的位置处，任何电荷的电势能必为零能必为零. .Dn例例4 4关于电势和电势能的关系，下列各种关于电势和电势能的关系，下列各种说法中正确的是：说法中正确的是： （ ）A A、某点电势高，说明该点电势能大；、某点电势高，说明该点电势能大；B B、某点电势高，说明该点电场做功本领强；、某点电势高，说明该点电场做功本领强；C C、若带电粒子在电场中移动时，电势能减少，、若带电粒子在电场中移动时，电势能减少，则电势一定降低；则电势一定降低；D D、负电荷在电场中无初速

18、度，只在电场力作、负电荷在电场中无初速度，只在电场力作用下运动，电势能一定减少，同时它一定用下运动，电势能一定减少，同时它一定是从电势低处移向电势高处是从电势低处移向电势高处. .D 例例3：课本：课本P21例题例题五、等势面（阅读课本五、等势面（阅读课本P22发展空间）发展空间）回答问题：回答问题：1.什么是等势面？什么是等势面？2.等势面有哪些特点？等势面有哪些特点？n1 1定义：电场中定义：电场中 相等的点构成的面叫做等势面。相等的点构成的面叫做等势面。n2 2等势面的特点等势面的特点（1 1）沿等势面移动电荷时，电场力）沿等势面移动电荷时，电场力 功；功；（2 2）电场线跟等势面）电场

19、线跟等势面 ，并且由电势，并且由电势 的等势面的等势面指向电势指向电势 的等势面；的等势面；（3 3）电场线密的区域等势面）电场线密的区域等势面 ，电场线疏的区域等，电场线疏的区域等势面势面 ； （4 4）任意两个电势不等的等势面）任意两个电势不等的等势面 相交。相交。（5 5）等势面是空间分布的、假想的。）等势面是空间分布的、假想的。不做不做垂直垂直高高低低密密疏疏不能不能电势电势一个正点电荷周围的等势面一个正点电荷周围的等势面红线是红线是 ，蓝线是蓝线是 。等势面等势面电场线电场线同一等势面上同一等势面上各点场强相同各点场强相同吗？吗？场强方向不同场强方向不同匀强电场的等势面匀强电场的等势面1.各点的场强各点的场强 ，2.各点的电势相同各点的电势相同吗？吗？相同相同3.场强相同的位置场强相同的位置电势相同吗？电势相同吗？两个等量异种电荷形成电场的等势两个等量异种电荷形成电场的等势面面1.连线上场强、电连线上场强、电势分别怎么变化？势分别怎么变化？2.中垂线上各点场中垂线上各点场强、电势怎样变化？强、电势怎样变化？3.电势相同的位置