《电势能和电势》公开课课件

第四节电势能和电势cosWFL1、功的计算：2、重力的特点：(1)与路径无关,由初末位置的高度差来决定.(2)重力做功WG与重力势能变化的关系12GPPPWEEE(3)重力势能是相对的,须选定零势能参考面功是能量转化的量度！重力做正功，重力势能减少重力做负功，重力势能增加复习：一个试探电荷在电场中某点由静止释放,将如何运动?E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.+F什么能转换为动能的呢?一、静电力做功的特点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,只与电荷的起始位置和终止位置有关。对于非匀强电场也适用B+MAFөq+WAB=F·|AB|cosθ=qE·|AM|把正电荷沿不同路径从A点移到B电场力做功？将+q由A移到B的过程电场力对电荷做功为：将-q由A移到B的过程，电场力对电荷做功为：dAB+qELcosWqEdqEl电＝cosWqEdqEl电＝做功的过程是一个能量转化的过程，那么电场力做功的过程是什么能转化为什么能呢？二、电势能电场中的电荷由于受到电场力作用而具有的势能。正电荷从A点移到B点时,静电力做正功,电荷的电势能减少.正电荷从B点移到A点时,静电力做负功,即电荷克服静电力做功,电荷的电势能增加.ABE+vABE+v如果是负电荷情况相同二、电势能PBPAABEEW1、电荷在电场中具有与其位置有关的能量叫电势能。2、电场力对电荷做正功，电荷的电势能减小3、电场力对电荷做负功，电荷的电势能增加电场力做的功等于电势能变化量的负值例1.如图,在场强的匀强电场中,点电荷q=+1c从A移动到B,AB相距L=1m,电场力做功为多少?电势能如何变化?CNE310电荷在B点具有的电势能多大？电势能减少JWAB310EqFAB设A点的电势能0PAEWAB=EPA－EPB=103JJJWEEABPAPB3310100电势能为负表示的物理意义是什么？+通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势能规定为零，或把电荷在大地表面上电势能规定为零。电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该处移动到零势能位置所做的功2、通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势能规定为零，或把电荷在大地表面上电势能规定为零。1、电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该处移动到零势能位置所做的功3、电势能是相对的，与零电势能面有关电势能为负表示电荷在该处的电势能比零还要小4、电势能是电荷和电场所共有的，具有系统性5、电势能是标量重力势能和电势能类比重力场中，重力：地球和物体之间存在的吸引力电场中，电场力：电荷之间的作用力有重力就有重力势能Ep=mgh有电场力就有相应的能，叫电势能EPEp由物体和地面间的相对位置决定EP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负功，电势能就增加电场力作功，电势能改变重力做功，重力势能改变重力做正功，重力势能就减少重力做负功，重力势能就增加W重=EP1-EP2W电=EPA-EPB1、下列说法中，正确的是：A、把两个同种点电荷间的距离增大一些，电荷的电势能一定增加B、把两个同种点电荷间的距离减小一些，电荷的电势能一定增加C、把两个异种点电荷间的距离增大一些，电荷的电势能一定增加D、把两个异种点电荷间的距离减小一些，电荷的电势能一定增加BC课堂训练：2、把电量q1=5×10-5C的电荷从电场中的A点移到B点，电场力做功W1=10-3J，则电荷q1在A、B两点的电势能EA1与EB1之差EA1-EB1=________J；若把q2=-1×10-4C的电荷从A点移到B点，电场力做功W2=_______J，电荷q2从A到B电势能的变化量为多少？3、将带电量为6×10-6C的负电荷从电场中的A点移到B点，克服电场力做了3×10-5J的功，再从B移到C，电场力做了1.2×10-5J的功，则（1）电荷从A移到B，再从B移到C的过程中电势能共改变了多少？（2）如果规定A点的电势能为零，则该电荷在B点和C点的电势能分别为多少？（3）如果规定B点的电势能为零，则该电荷在A点和C点的电势能分别为多少？增加了1.8×10-5J.EPC=1.8×10-5JEPC=-1.2×10-5JEPB=3×10-5JEPA=-3×10-5J电荷电场中在某一点的电势能与它的电荷量的比值qEP1V=1J/C三、电势1.定义:2.公式:3.单位:伏特(V)(计算时要代入正负号)4.标量(有正负)5.电势具有相对性：确定电势,应先规定电场中某处的电势为零.(通常规定离场源电荷无限远处或大地的电势为零.)(3)特性：①电势的相对性：电势是相对的，电场中某点的电势跟零电势位置的选取有关，常选取无限远处或大地的电势为零。②电势的固有性：电势φ是表示电场能的性质的物理量，电场中某点处φ的大小是由电场本身决定的，与在该点处是否放入试探电荷、电荷的电性、电荷量均无关。这和许多用比值定义的物理量相同，如电场强度E＝F/q③电势的标量性：在规定了电势零点后，电场中各点的电势可以是正值，也可以是负值，正值表示该点电势高于零电势，负值表示该点电势低于零电势。显然，电势的正、负只表示大小，不表示方向。三、电势当正电荷顺着电场线运动时，静电力做什么功？电势能是增加还是减少？当负电荷顺着电场线运动时，静电力做什么功？电势能是增加还是减少？正电荷顺着电场线运动时，静电力做正功，电势能减少,电势降低。负电荷顺着电场线运动时，静电力做负功，电势能增加，电势降低。三、电势例1.试探电荷q1放在电场中的A点,电势能为E(规定无限远处电势能为零),A点的电势为________,若把试探电荷q1换成试探电荷q2放在电场中的A点,A点的电势为___________(仍规定无限远处电势能为零).1qE1qE例2.将一电量为的点电荷从电场外一点P移至电场中某点A,电场力做功,求A点的电势.cq6102J5104解:场外一点P的电势为0pJWEPA5104VVqEPAA2010210465从PA,电场力做的功PAEW注意:计算电势首先要规定零电势处,且电势可以为负.如何判断电场中两点电势的高低？电场线法：沿电场线方向，电势越来越低。例如：离场源正电荷越近的点，电势越高；离场源负电荷越近的点，电势越低。电势能判断法：由φ＝知，对于正电荷，电势能越大，所在位置的电势越高；对于负电荷，电势能越小，所在位置的电势越高。根据UAB＝判断出UAB的正负，再由UAB＝φA-φB，比较φA、φB的大小，若UAB＞0，则φA＞φB，若UAB＜0，则φA＜φB。qEPqWAB三、电势如何比较电荷在电场中两点电势能的大小？(1)利用表达式Ep＝qφ分析。正电荷在电势越高的地方电势能越大，负电荷在电势越高的地方电势能越小。(2)利用电场力做功分析。电场力做正功，电荷(无论是正电荷还是负电荷)的电势能减小；电荷克服电场力做功，电荷的电势能增大。(3)利用电场线判断。正电荷顺着电场线方向移动时，电势能逐渐减小；逆着电场线方向移动时，电势能逐渐增大。负电荷顺着电场线方向移动时，电势能逐渐增大；逆着电场线方向移动时，电势能逐渐减小。四、等势面：电场中电势相同的各点构成的面。（1）在同一等势面上移动电荷，电场力不做功；（2）等势面与电场线处处垂直；（3）等势面间的疏密程度表示了场强的大小；等势面的法线表示了电场的方向，电场线的方向是由高等势面指向低等势面。（4）匀强电场的等势面是一组相互平行的疏密均匀的平面；什么是等势面？等势面有哪些特点？(1)定义：电场中电势相等的点构成的面叫等势面。(2)特点：①在等势面上移动电荷时，静电力不做功。②电场线跟等势面垂直，并且由电势高的等势面指向电势低的等势面。③等势面密的地方，电场强度较强；等势面疏的地方，电场强度较弱。④任意两个等势面不相交。四、等势面推论：地球是处于静电平衡状态的大导体．（1）跟地球相连的导体是等势体（2）实际中常取地球或与地球相连的导体的电势作参考，认为它们的电势为零．例、关于等势面正确的说法是（）A．电荷在等势面上移动时不受电场力作用，所以不做功；B．等势面上各点的场强相等；C．等势面一定跟电场线垂直；D．两不同等势面在空间不能相交。CD【反思小结】1．电势高低常用的判断方法(1)依据电场线的方向→沿电场线方向电势逐渐降低。(2)依据UAB＝φA-φB→UAB0，φAφB，UAB0，φAφB。2．电势能增、减的判断方法(1)做功判断法→电场力做正功，电势能减小；电场力做负功，电势能增大。(2)公式法→由Ep＝qφ，将q、φ的大小、正负号一起代入公式，Ep的正值越大电势能越大，Ep的负值越小，电势能越大。(3)能量守恒法→在电场中，若只有电场力做功时，电荷的动能和电势能相互转化，动能增加，电势能减小，反之，电势能增加。•3．在电场中带电粒子运动轨迹问题的分析方法(1)从轨迹的弯曲方向判断受力方向(轨迹向合外力方向弯曲)，从而分析电场方向或电荷的正负；(2)结合轨迹、速度方向与静电力的方向，确定静电力做功的正负，从而确定电势能、电势和电势差的变化等；(3)根据动能定理或能量守恒定律判断动能的变化情况。如图所示，虚线a、b和c是某静电场中的三个等势面，它们的电势分别为、和，一带正电粒子射入电场中，其运动轨迹如实线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abcACabcKLMN如图所示，三个等差等势面上有a、b、c、d四点，若将一个正电荷由c经a移动到d电场力做正功W1，若由c经b移动到d电场力做正功W2，则：2121212121212121....，，，，WWDWWCWWBWWA123cabdD随堂训练两块带电的平行金属板相距2cm，板间有一与板面垂直的匀强电场，一电子从负极板自由释放，经1.5×10-8s打到对面极板上，求该电场的电场强度。（电子质量m=9.1×10-31kg）CNE/1013随堂训练如图所示，细线一端系着一个带电量为+q、质量为m的小球，另一端固定于O点，加一匀强电场后可使小球静止于图示位置，此时悬线与竖直方向夹角为θ。要使电场的场强最小，该电场场强的方向怎样？大小如何？Oq垂直悬线斜向上方qmgEsin祝同学们学习愉快！再见！