【物理】1.4 电势能和电势 课件(人教版选修3-1)

第一章静电场第四节电势能和电势人教版选修3-11、电场是物质存在的一种形式，在电荷的周围存在电场。——场的物质性2、电场和实物（即由原子、分子等组成的物质）一样，具有力的性质和能的性质。※电场力的性质—引入电场强度E※电场能的性质—引入……？地球负电荷m+q用类比法研究电场能的性质重力场电场mgqE场方向场方向地球附近的重力场跟负电荷的电场相似用类比法研究电场能的性质重力场电场势差1、WAB∝G，WAB/G——恒量hAB1、WAB∝q，WAB/q——恒量UAB2、比值定义法：高度差hAB=WG/G2、比值定义法：电势差UAB=WAB/qhAB与G无关，只取决于始、末的位置。UAB与q（包括大小、正负）无关，只取决于始、末的位置。1、请从做功的角度，叙述高度差hAB=3m的物理意义。2、请从做功的角度，叙述电势差UAB=3V的物理意义。答：重量为1N的物体从A点移动到B点重力做功为3J。答：电荷量为1C的正电荷从A点移动到B点电场力做功为3J。hAB=WAB/GUAB=WAB/q说一说思考：若移动的是负电荷呢？【例题1】将一个电量为－2×10-9C的点电荷从电场中的M点移到N点，需克服电场力做功1.4×10－8J，M、N两点间的电势差UMN为多少？若将该电荷从M移到N，电场力做什么功？UNM为多少？解：由电势差的定义式可知UMN=WMN/qUMN=－UNMUNM=WNM/q=(－1.4×10－8J)/(－2×10-9C)=7V=(1.4×10－8J)/(－2×10-9C)=-7V将W和q的正负号代入计算用类比法研究电场能的性质重力场电场φ势高度是特殊的高度差电势是特殊的电势差高度差hAB=hA-hBhA=hAO=hA-hOhA=hAO=WAO/GUAB=φA-φBφA=UAO=φA-φOφA=UAO=WAO/q一般取地面或最低点为参考点一般取无穷远处或电场中的接地点为参考点1、请从做功的角度，叙述高度hA=3m和hB=-3m的物理意义。2、请从做功的角度，叙述电势φA=3V和φB=-3V的物理意义。答：重量为1N的物体从A点移动到零高度点重力做功为3J；重量为1N的物体从B点移动到零高度点物体克服重力做功为3J。答：电荷量为1C的正电荷从A点移动到零电势点电场力做功为3J；电荷量为1C的正电荷从B点移动到零电势点电荷克服电场力做功为3J。hA=hA0=WA0/GφA=UA0=WA0/q说一说思考：若移动的是负电荷呢？【例题2】在电场线上有A、B、C三点，设C点接地，将1C的正电荷由C移到A点，电场力做功为5J；再将该电荷由A移到B，电场力做功为－8J，求φA、φB分别是多大？解：由电势的定义式可知φA=UAC=WAC/q=φB=UBC=WBC/q=(－5J)/1C=-5V(8J-5J)/1C=3V或UAB=WAB/q=(－8J)/1C=－8VUAB=φA－φBφB=φA－UAB=3V注意：WBC=WBA+WAC=8J+（-5J）想一想1、高度差、高度与零高度点的选择有关吗？2、电势差、电势与零电势点的选择有关吗？ABCD0V1V2V3V小结：高度和电势都具有相对性，与零势点的选择有关，而高度差和电势差与零势点的选择无关。E0V1V2V-1V用类比法研究电场能的性质重力场电场做功与势能变化关系重力做正功，重力势能减少；重力做负功，重力势能增加。即WG=-ΔEP重力势能具有相对性，与零势能点的选择有关。电场力做正功，电势能E减少；电场力做负功，电势能E增加。即W电=-ΔE电势能具有相对性，与零势能点的选择有关。【例题3】在电场中有A、B两点，φA=20V，φB=－30V，将q=－6×10－6C的点电荷从A点移到B点电场力做多少功？电势能变化了多少？解：UAB=φA－φB=20V－(－30V)=50VWAB=qUAB=(－6×10－6)×50J=－3×10－4J电势能增加了3×10－4J主要公式一、UAB=二、WAB=qUAB四、φA=UAO=WAO/q三、UAB=φA-φBUAB=-UBA（将WAB和q正、负号一同代入）（两种处理方法）1、将UAB和q正、负号一同代入；2、将UAB和q的绝对值代入，根据力和位移（或运动）方向来判断功的正、负。一般取绝对值特殊的电势差WABq