1.4《电势能和电势》市公开课一等奖百校联赛获奖课件.pptx

1.4 1.4 电势能和电势电势能和电势第1页问：一个试探电荷在电场中某点由静止释放问：一个试探电荷在电场中某点由静止释放,将怎样将怎样运动运动?在电场力作用下电荷做加速运动在电场力作用下电荷做加速运动,一段时间后取一段时间后取得一定速度得一定速度,试探电荷动能增加试探电荷动能增加.E E+F F什么能转换为动能呢什么能转换为动能呢第2页B BM MA AF Fq q W W甲甲=F|AB|cos=F|AB|cos=qE|AM|=qE|AM|把正电荷沿不一样路径从把正电荷沿不一样路径从A A点移到点移到B B电场力做功电场力做功？+甲甲乙乙丙丙沿甲路径电场力做功沿甲路径电场力做功:沿乙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沿丙路径电场力做功:W W乙乙=qE|AM|=qE|AM|W W丙丙=qE|AM|=qE|AM|沿任意路径电场力做功沿任意路径电场力做功:W W任意任意=qE|AM|=qE|AM|结论结论结论结论：静电力做功与：静电力做功与路径路径路径路径无关无关,由由初末初末初末初末位置来决定位置来决定.电场力做功过程是什么能转化为何能呢？电场力做功过程是什么能转化为何能呢？第3页、定义：电荷在电场中受到、定义：电荷在电场中受到电场电场电场电场力力力力而含有与而含有与位置位置位置位置相关势能叫做电势相关势能叫做电势能。能。（E Ep p）标量）标量AB+AB负电荷逆着电场线移动，电场力做正功，电势能降低负电荷逆着电场线移动，电场力做正功，电势能降低、电场力做功改变电势能、电场力做功改变电势能正电荷顺着电场线移动，正电荷顺着电场线移动，电场力做正功，电势能降低电场力做正功，电势能降低正电荷逆着电场线移动，正电荷逆着电场线移动，电场力做负功，电势能增加电场力做负功，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、电场力做功等于电势能改变量、电场力做功等于电势能改变量类比（重力势能）类比（重力势能）第4页6 6、电荷在电场中某一点、电荷在电场中某一点A A含有电势能含有电势能E EP P等于将等于将该点电荷由该点电荷由A A点移到电势能零点电场力所做功点移到电势能零点电场力所做功W W。即即 E EP P=W=W5 5、电势能有正负，却是、电势能有正负，却是标量标量，正负表示该，正负表示该点电势能比零点电势能点电势能比零点电势能高低高低。、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零7、电势能是、电势能是系统系统共有共有第5页、以下说法中正确是（、以下说法中正确是（）A.A.当两正点电荷相互靠近时，它们电势能增大当两正点电荷相互靠近时，它们电势能增大B.B.当两负点电荷相互靠近时，它们电势能增大当两负点电荷相互靠近时，它们电势能增大C.C.一个正电荷与另一个负电荷相互靠近时，它们电一个正电荷与另一个负电荷相互靠近时，它们电势能减小势能减小D.D.一个正电荷与另一个负电荷相互靠近时，它们电一个正电荷与另一个负电荷相互靠近时，它们电势能增大。势能增大。ABCABC第6页、一个电荷只在电场力作用下从电场中、一个电荷只在电场力作用下从电场中A A点移到点移到B B点时，点时，电场力做了电场力做了5105106 6J J功，那么功，那么 ()()A A电荷在电荷在B B处时将含有处时将含有5105106 6J J 电势能电势能B B电荷在电荷在B B处将含有处将含有5105106 6J J 动能动能C C电荷电势能降低了电荷电势能降低了5105106 6J J D D电荷动能增加了电荷动能增加了5105106 6J J CDCD第7页3 3、如图所表示、如图所表示,在等量正点电荷形成电场中在等量正点电荷形成电场中,它们它们连线中垂面连线中垂面abab上上,有一电子有一电子,从静止开始由从静止开始由a a运动到运动到b b过程过程中中(a(a、b b相对相对O O对称对称),),以下说法正确是以下说法正确是()()A.A.电子电势能一直增多电子电势能一直增多B.B.电子电势能一直降低电子电势能一直降低C.C.电子电势能先降低后增加电子电势能先降低后增加D.D.电子电势能先增加后降低电子电势能先增加后降低COab+-第8页电荷电场中在某一点电势能与它电荷电场中在某一点电势能与它电荷量比值电荷量比值1 V=1 J/C1.1.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)4.标量标量 (有正负有正负)5.5.电势含有电势含有相对性相对性：确定电势确定电势,应先要求电应先要求电场中某处电势为零场中某处电势为零.(.(通常要求离场源电荷通常要求离场源电荷无无限远处限远处或或大地大地电势为零电势为零.).)类比（高度）类比（高度）第9页9 9、电势是电势是电势是电势是标量标量标量标量，在要求了零电势后，电场中各点，在要求了零电势后，电场中各点，在要求了零电势后，电场中各点，在要求了零电势后，电场中各点电势能够是正值，也能够是负值。电势能够是正值，也能够是负值。电势能够是正值，也能够是负值。电势能够是正值，也能够是负值。正值表示该点正值表示该点正值表示该点正值表示该点电势比零高，负值表示该点电势比零低电势比零高，负值表示该点电势比零低电势比零高，负值表示该点电势比零低电势比零高，负值表示该点电势比零低8 8、电场中某点电势大小是由电场中某点电势大小是由电场中某点电势大小是由电场中某点电势大小是由电场本身性质决定电场本身性质决定电场本身性质决定电场本身性质决定，与，与，与，与放不放电荷及放什么电荷无关放不放电荷及放什么电荷无关放不放电荷及放什么电荷无关放不放电荷及放什么电荷无关6 6 6 6、沿电场线、沿电场线、沿电场线、沿电场线 (场强场强场强场强)方向电势越来越低方向电势越来越低方向电势越来越低方向电势越来越低7 7、正电荷正电荷正电荷正电荷电场中电势为电场中电势为电场中电势为电场中电势为正正正正，负电荷负电荷负电荷负电荷电场中电势为电场中电势为电场中电势为电场中电势为负负负负A B EA A B B第10页 4.4.试探电荷试探电荷q q1 1放在电场中放在电场中A A点点,电势能为电势能为E(E(要求无限远处电势能为零要求无限远处电势能为零),A),A点电势为点电势为_,_,若把试探电荷若把试探电荷q q1 1换成试探电荷换成试探电荷q q2 2放在电场中放在电场中A A点点,A,A点电势为点电势为_(_(仍要求无限远处电势能为仍要求无限远处电势能为零零).).第11页5、如图所表示，电场中有A、B两点，则以下说法中正确是（）A、电势A B 场强EAEBB、电势A B 场强EAEpBA AB BE EBC第12页E+2 2、几个常见等势面、几个常见等势面1 1、定义：、定义：电场中电势相同各点组成面，叫做电场中电势相同各点组成面，叫做等势面等势面第13页第14页（1 1）在在同同一一等等势势面面上上任任意意两两点点间间移移动动电电荷荷，电电场场 力力不做功不做功（2 2）电场线（或）电场线（或E E）垂直垂直等势面，且由电势等势面，且由电势较高较高等等势面势面指向指向电势电势较低较低等势面等势面 （4 4）等势面）等势面密密处场强处场强大大、电场线、电场线密密，等势面，等势面疏疏处场处场强强小小、电场线、电场线疏疏 （3 3）不一样等势面在空间不相交、不相切，闭合）不一样等势面在空间不相交、不相切，闭合3 3、等势面特点：、等势面特点：202010100 0（5 5）沿电场方向电势降低最）沿电场方向电势降低最快快（6 6）匀强电场中电势）匀强电场中电势均匀均匀改变。改变。第15页6 6、关于等势面，正确说法是（、关于等势面，正确说法是（）A A电荷在等势面上移动时不受电场力作用，所以不做电荷在等势面上移动时不受电场力作用，所以不做功功B B等势面上各点场强大小相等等势面上各点场强大小相等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CDCD第16页7 7、孤立点电荷电场中一簇等势面如图所表示中虚线所、孤立点电荷电场中一簇等势面如图所表示中虚线所表示，其电势分别为表示，其电势分别为1 1、2 2、3 3，A A、B B、C C是某电场是某电场线与这簇等势面交点，且线与这簇等势面交点，且ab=ac.ab=ac.现将一负电荷由现将一负电荷由a a移到移到b b，电场力做正功，电场力做正功W W1 1；再由；再由b b移至移至C C，电场力做正功，电场力做正功W W2 2,则则（）A.W A.W1 1=W=W2 2，1 12 23 3 B.W B.W1 1=W=W2 2，1 12 23 3 C.W C.W1 1W W2 2，1 12 23 3 D.W D.W1 1W W2 2，1 12 23 3C C1 12 23 3第17页方法一方法一:依据电场力做功正负判断：依据电场力做功正负判断：怎样比较电荷电势能大小呢？怎样比较电荷电势能大小呢？方法二方法二:直接依据公式直接依据公式 判断判断电场力做正功，电势能降低；电场力做正功，电势能降低；电场力做正功，电势能降低；电场力做正功，电势能降低；电场力做负功，电势能增加。电场力做负功，电势能增加。电场力做负功，电势能增加。电场力做负功，电势能增加。方法三方法三:依据电场线来判断依据电场线来判断 负电荷负电荷负电荷负电荷电势能增加电势能增加电势能增加电势能增加电场力做负功电场力做负功电场力做负功电场力做负功顺着电场线移动顺着电场线移动顺着电场线移动顺着电场线移动正电荷正电荷正电荷正电荷电势能减小电势能减小电势能减小电势能减小电场力做正功电场力做正功电场力做正功电场力做正功顺着电场线移动顺着电场线移动顺着电场线移动顺着电场线移动第18页、将带电量为、将带电量为610610-6-6C C负电荷从电场中负电荷从电场中A A点移到点移到B B点，克服电点，克服电场力做了场力做了310310-5-5J J功，再从功，再从B B移到移到C C，电场力做了，电场力做了1.2101.210-5-5J J功，则功，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过程中电势能共改变了多少过程中电势能共改变了多少？（2 2）假如要求）假如要求A A点电势能为零，则该电荷在点电势能为零，则该电荷在B B点和点和C C点电势能分点电势能分别为多少？别为多少？（3 3）假如要求）假如要求B B点电势能为零，则该电荷在点电势能为零，则该电荷在A A点和点和C C点电势能分点电势能分别为多少？别为多少？增加了增加了1.810-5J.EPC=1.810-5 J EPC=-1.210-5 JEPB=310-5 J EPA=-310-5 J 第19页8 8、如图，虚线、如图，虚线a a、b b、c c势某静电场中三个等势面，它们电势势某静电场中三个等势面，它们电势a a最大，最大，c c最少，一带正电粒子射入电场中，其运动轨迹如图最少，一带正电粒子射入电场中，其运动轨迹如图实线实线KLMNKLMN所表示，由图可知（所表示，由图可知（）A.A.粒子从粒子从K K到到L L过程中，过程中，电场力做负功电场力做负功B.B.粒子从粒子从L L到到M M过程中，过程中，电场力做负功电场力做负功C.C.粒子从粒子从K K到到L L过程中，过程中，电势能增加电势能增加D.D.粒子从粒子从L L到到N N过程中，过程中，动能降低动能降低ACACK KN NM ML La ab bc c第20页9 9、假如把、假如把q=1.010q=1.010-8-8C C电荷从无穷远处移至电场中电荷从无穷远处移至电场中A A点，需克服点，需克服电场力做功电场力做功W=1.210W=1.210-4-4J.J.那么那么 q q在在A A点电势能和在点电势能和在A A点电势各是多少？点电势各是多少？q q未移入电场前未移入电场前A A点电势是多少点电势是多少？第21页1313、在匀强电场中有、在匀强电场中有a a、b b、c c三点，位置关系如图三点，位置关系如图52-52-6 6所表示，其中所表示，其中ab=3 cmab=3 cm，bc=1cmbc=1cm已知电场线与已知电场线与abcabc三点所在平面平行三点所在平面平行,若将电量为若将电量为-210-210C C点电点电荷从荷从a a 移到移到b b，电场力不做功，而把该电荷从，电场力不做功，而把该电荷从a a移到移到c c，电场力做功为，电场力做功为1.8101.810J J(1)(1)画出经过画出经过 a a、b b、c c 三点电场线三点电场线(2)(2)求该匀强电场电场强度求该匀强电场电场强度 答案：答案：9109102 2V/mV/m第22页1414、将一个、将一个-7.0C-7.0C电荷从无限远处移到图示电场中电荷从无限远处移到图示电场中A A点时，点时，电荷电势能为电荷电势能为-140J-140J，问此过程中静电力做功是多少？，问此过程中静电力做功是多少？第23页1515、甲是等量异号电荷电场线分布图，乙是等量同号点电、甲是等量异号电荷电场线分布图，乙是等量同号点电荷电场线分布图。荷电场线分布图。AOBAOB是两点电荷连线垂直平分线，是两点电荷连线垂直平分线，O O是连是连线中点。线中点。（1 1）在甲图中，把单位正试探电荷从）在甲图中，把单位正试探电荷从O O点沿点沿OAOA移动到无限远处，移动到无限远处，静电力是否做功？电势能是否改变？怎样改变？静电力是否做功？电势能是否改变？怎样改变？（2 2）在乙图中，把单位正试探电荷从）在乙图中，把单位正试探电荷从O O点沿点沿OAOA移动到无限远处，移动到无限远处，静电力是否做功？电势能是否改变？怎样改变？静电力是否做功？电势能是否改变？怎样改变？第24页4 4、一带电油滴在匀强电场、一带电油滴在匀强电场E E中运动轨迹如图虚中运动轨迹如图虚线所表示线所表示,电场方向竖直向下电场方向竖直向下.若不计空气阻力若不计空气阻力,则则此带电油滴从此带电油滴从a a运动到运动到b b过程中过程中,能量改变情况为能量改变情况为()A.A.动能减小动能减小B.B.电势能增加电势能增加C.C.动能和电势能之和降低动能和电势能之和降低D.D.重力势能和电势能之和增加重力势能和电势能之和增加EabC第25页4 4、如图所表示，点电荷静电场中电场线用实线表示，、如图所表示，点电荷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经过该电场区但其方向未标明，虚线是某一带电粒子经过该电场区域时运动轨迹。域时运动轨迹。a a、b b是轨迹上两点。若带电粒子在运是轨迹上两点。若带电粒子在运动中只受到电场力作用，依据此图可作出正确判断是动中只受到电场力作用，依据此图可作出正确判断是()()A.A.带电粒子所带电荷性质带电粒子所带电荷性质B.B.带电粒子在带电粒子在a a、b b两点受力方向两点受力方向C.C.带电粒子在带电粒子在a a、b b两点速度何处较大两点速度何处较大D.D.带电粒子在带电粒子在a a、b b两点电势能何处较大两点电势能何处较大BCDab第26页5 5、如图所表示，是负点电荷产生电场中一条、如图所表示，是负点电荷产生电场中一条电场线。一个带正电粒子（不计重力）从电场线。一个带正电粒子（不计重力）从a a到到b b穿越这条穿越这条电场线轨迹如图中虚线所表示，则该带电粒子在电场线轨迹如图中虚线所表示，则该带电粒子在a a点加点加速度一定速度一定在在b b点加速度。带电粒子在点加速度。带电粒子在a a点电势能一点电势能一定定在在b b点电势能。（填点电势能。（填“大于大于”、“小于小于”式式“等于等于”）。）。Nba小于小于大于大于F-第27页1 1、定义：、定义：（标量）标量）3 3、相对性：普通选取无穷远或大地电势为零。、相对性：普通选取无穷远或大地电势为零。1J/C=1J/C=1J/C=1J/C=1 1V V V V2 2、E EP P及及q q含符号含符号、在正电荷产生电场中正电荷在任意一点含有、在正电荷产生电场中正电荷在任意一点含有 电势能都为正，负电荷在任一点含有电势能都为负电势能都为正，负电荷在任一点含有电势能都为负.在负电荷产生电场中正电荷在任意一点含有电势能在负电荷产生电场中正电荷在任意一点含有电势能都为负，负电荷在任意一点含有电势能都为正。都为负，负电荷在任意一点含有电势能都为正。第28页