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1、1,第2章 电势能与电势差 第1节 电场力做功与电势能,2,1.功的计算：,2.重力做功的特点：,(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：,(3)重力势能是相对的,须选定零势能参考面.,重力做正功，重力势能减少 重力做负功，重力势能增加,复习回顾,3,一个试探电荷在匀强电场中某点由静止释放,它将如何运动?动能将如何变化？（不计重力）,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.,问题探究：从静电力做功使试探电荷获得动能入手，探究是什么能转化为试探电荷的动能？,4,【结论】在匀强电场中移动电荷时，静电力做的功与电荷经过
2、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),WAB = F|AB|cos=qE|AM|,把正电荷沿不同路径从A点移到B点,电场力做功：,一、电场力做功的特点,5,二、电势能,1.电荷因在电场中而具有的能量就叫电势能.,（电势能与重力势能类似，所以必须选择零势能点.）,问题讨论：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？,2.零势能点的选取：零势能点可以任意选取，通常选地面或无穷远地方做为零势能点.,6,4.电势能是电荷和电场所共有的，具有系统性.,3.电势能是相对的，与零电势能点的选取有关.,5.电势能是标量.,电势能为负时表示电
3、荷在该处的电势能比零还要小.,7,零电势能点的规定 若要确定电荷在电场中的电势能，应先规定电场中零电势能点的位置. 关于零电势能点的规定：大地或无穷远处的电势能默认为零，所以：电荷在电场中某点的电势能，等于静电力把它从该点移动到零电势能点位置时电场力所做的功. 如上式若取B为零电势能点，则A点的电势能为：,8,静电力做正功,电荷的电势能减少.,静电力做负功,即电荷克服静电力做功,电荷的电势能增加.,A,B,+,v,A,B,+,v,正电荷从A点移到B点时,正电荷从B点移到A点时,9,问题讨论：如果是负电荷呢？,A,B,-,v,负电荷从A点移到B点时静电力做负功,电荷的电势能增加.,A,B,-,v
4、,负电荷从B点移到A点时静电力做正功, 电荷的电势能减少.,10,电场力对电荷做正功，电荷的电势能减少,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荷的电势能的减少量,三、电场力做功与电势能的变化关系,11,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Ep,Ep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,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-Ep2,W电 =
5、 EpA-EpB,12,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?,【问题讨论】1.电荷在B点具有的电势能多大？,电势能减少,设电荷在A点的电势能,WAB = EpAEpB =103J,A,B,+,13,3.若设B点的电势能EpB=0，电荷在A点的电势能又 为多大？,2.电势能为负表示的物理意义是什么？,电势能为负表示电荷在该处的电势能比零还要小.,WAB = EpAEpB =103J,14,1.将带电量为610-6C的负电荷从电场中的A点移到B点，克服电场力做了310-5J的功，再从B点移到C点，电场力做了1.210-
6、5J的功，则 （1）电荷从A点移到B点，再从B点移到C点的过程中电势能共改变了多少？,15,答案：增加了1.810-5J.,解析： 电荷从A点移到B点，再从B点移到C点电势能共改变：EpA-EpC = WAB+WBC =-310-5J+1.210-5J= -1.810-5J,16,（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？ 解析：将EpA-EpB=WAB代入数值得：EpB=310-5J 将EpA-EpC=WAC代入数值得：EpC=1.810-5J,17,（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？,解析：EpA-EpB=WAB代入数值得
7、：EpA=-310-5J EpB-EpC=WBC代入数值得：EpC=-1.210-5J,18,2.带电量为 C的粒子先后经过电场中的A、B两点，克服电场力做功 J，已知B点电势能为0，则从A点到B点电势能的变化 ；把电量为 C的电荷从A点移动到B点的电势能 ,解析：从A点到B点电势能的变化等于克服电场力做 的功， J,把电量为 C的电荷从A 点移动到B点,电场力做功为610-4J, 610-4J,19,3.如图所示，匀强电场中A、B、C三点构成一个直角三角形，把电荷量为 C的点电荷由A点移到B点，电场力做功 J，再由B点移到C点电荷克服电场力做功 J，取B点的电势能为零，求A、C 两点的电势能,20,解析：从A点移到B点电场力做功4.810-8 J, EPA= 4.810-8 J.再由B点移到C点电荷克服电场力做功4.810-8J，EPC=4.810-8 J.,21,4.在匀强电场中，将一电子由a点移到b点，电场力做功5eV，则下列结论正确的是（ ） A.电场强度的方向一定是由b到a B.电子的电势能增加了5eV C.电子的电势能减少了5eV D.因零电势能点未确定，故不能确定a、b两点电势能的变化,22,解析：选A、C.电子由a点移到b点，电场力做功5eV，电势能减少，电场强度的方向一定是由b到a，A、C对；电势能的变化与零电势能点的选取无关，B、D错.,
