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1、4 4 电势能电势能 电势和电势差电势和电势差1 1 1、重力势能：、重力势能：2 2、重力做功的特点：、重力做功的特点：(1)(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. .3 3、重力做功、重力做功W WG G与重力势能变化的关系与重力势能变化的关系3 3、重力势能大小的确定：、重力势能大小的确定：功是能量转功是能量转化的量度化的量度重力做重力做正功正功，重力势能，重力势能减少减少重力做重力做负功负功，重力势能，重力势能增加增加复习：复习： 物体由于受到重力所具有的能量。物体由于受到重力所具有的能量。重力势能是相对的重力势能是相对的, ,须选定零势能参
2、考面须选定零势能参考面4 4、高度与高度差的区别：、高度与高度差的区别：2一、电场力做功的特点一、电场力做功的特点 在匀强电场中移动电荷时，电场力做的功在匀强电场中移动电荷时，电场力做的功与电荷经过的路径无关与电荷经过的路径无关, ,只与电荷的起始位置只与电荷的起始位置和终止位置有关。和终止位置有关。对于非匀强电场也适用对于非匀强电场也适用B+MAFq q+ WAB = F|AB|cos=qE|AM| 把正电荷沿不把正电荷沿不同路径从同路径从A A点移到点移到B B电场力做功？电场力做功？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
3、能转化过程是什么能转化为什么能呢？为什么能呢？3二、电势能二、电势能 电荷在电荷在电场中具有势能。这种势能电场中具有势能。这种势能叫做静电势能，简称叫做静电势能，简称电势能电势能。1 1、电势能是标量，单位：、电势能是标量，单位：J J4 正电荷从正电荷从A A点移到点移到B B点点时时, ,电场力做正功电场力做正功, ,电荷的电荷的电势能减少电势能减少. . 正电荷从正电荷从B B点移到点移到A A点点时时, , 电场力做负功电场力做负功, ,即电即电荷克服静电力做功荷克服静电力做功, ,电荷电荷的电势能增加的电势能增加. .ABE+vABE+v如果是负电荷情况相同如果是负电荷情况相同2 2
4、、电场力做功与电荷的电势能变化关系：、电场力做功与电荷的电势能变化关系：电场力做的功等于电势能变化量的负值电场力做的功等于电势能变化量的负值5 例例1. 1. 如图如图, ,在场强在场强 的匀强电场的匀强电场中中, ,点电荷点电荷q=+1cq=+1c从从A A移动到移动到B,ABB,AB相距相距L=1m,L=1m,电场电场力做功为多少力做功为多少? ?电势能如何变化电势能如何变化? ?电荷在电荷在B B点具有的电势能多大？点具有的电势能多大？电势能减少电势能减少EqFAB设设A A点的电势能点的电势能WAB = EPAEPB =103J电势能为负表示电势能为负表示的物理意义是什的物理意义是什么
5、？么？+6 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，等于电场力把它从该处移动到零势能位置所做的功。4 4、电势能是相对的，与零电势能面的选取有关电势能是相对的，与零电势能面的选取有关注:3 3. .电势能的正负表示电势能的大小，电势能为负表电势能的正负表示电势能的大小，电势能为负表示电荷在该处的电势能比零还要小示电荷在该处的电势能比零还要小. .5 5. .电势能是电荷和电场所共有的，具有系统性电势能是电荷和电场所共有的，具有系统性7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：地球和物体之间存
6、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= 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EPEp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EP由电荷间的相对位置决定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，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
7、力势能就增加W W重重 = E= EP1P1-E-EP2P2W W电电 = E= EPAPA-E-EPBPB81、下列说法中，正确的是：、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、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、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、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、把两个异种点电荷间的距离减小一些，电荷的电势能一
8、定增加能一定增加课堂训练：课堂训练：93 3、将带电量为、将带电量为6 61010-6-6C C的负电荷从电场中的的负电荷从电场中的A A点移点移到到B B点，克服电场力做了点，克服电场力做了3 31010-5-5J J的功，再从的功，再从B B移到移到C C，电场力做了，电场力做了1.21.21010-5-5J J的功，则的功，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的过程中电势能共的过程中电势能共改变了多少？改变了多少？（2 2）如果规定）如果规定A A点的电势能为零，则该电荷在点的电势能为零，则该电荷在B B点和点和C C点的电势能分别为多少？点的电
9、势能分别为多少？（3 3）如果规定）如果规定B B点的电势能为零，则该电荷在点的电势能为零，则该电荷在A A点和点和C C点的电势能分别为多少？点的电势能分别为多少？增加了增加了1.81.81010-5-5J J. E EPCPC=1.8=1.81010-5-5 J J E EPCPC=-1.2=-1.21010-5-5 J JE EPBPB=3=31010-5-5 J J E EPAPA= -3= -31010-5-5 J J10A0lE+ + 该比值是一个与该比值是一个与q q无关，仅与电无关，仅与电场及场及A A点的位置有关的量。点的位置有关的量。三、电势三、电势设EP0 =0该比值称为
10、该比值称为A A点的点的电势电势零势能零势能参考点参考点11电荷在电场中某一点的电势能与电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值叫做电势它的电荷量的比值叫做电势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，正负表示大小有正负，正负表示大小) )5. 5. 电势具有电势具有相对性相对性：确定电势确定电势, ,应先规定电应先规定电场中某处的电势为零场中某处的电势为零.(.(通常规定离场源电荷通常规定离场源电荷无限远处无限远处或或大地大地的电
11、势为零的电势为零.).)6.沿着电场线的方向，电势越来越低沿着电场线的方向，电势越来越低12 例例1. 1. 试探电荷试探电荷q q1 1放在电场中的放在电场中的A A点点, ,电势能为电势能为E Ep p( (规定无限远处电势能为零规定无限远处电势能为零),A),A点的电势为点的电势为_,_,若把试探电若把试探电荷荷q q1 1换成试探电荷换成试探电荷q q2 2放在电场中的放在电场中的A A点点,A,A点的电势为点的电势为_ (_ (仍规定仍规定无限远处电势能为零无限远处电势能为零).).13 例例2. 2. 将一电量为将一电量为 的正点电的正点电荷从电场外一点荷从电场外一点O O移至电场
12、中某点移至电场中某点A, A, 电场电场力做功力做功-4-41010-5-5J,J,求求A A点的电势点的电势. .解解: : 场外一点场外一点P P的电势为的电势为从从O O A, A,电场力做的功电场力做的功 PAEW-= 注意注意: :计算电势首先要规定计算电势首先要规定零电势处零电势处, ,且电且电势可以为势可以为负负. .14电势和电场强度电势和电场强度电势电势电场强度电场强度意义意义描述电场的能的性质描述电场的能的性质描述电场的力的性质描述电场的力的性质定义定义矢量矢量/标量标量标量，单位：标量，单位：V矢量，单位：矢量，单位：V/m大小关系大小关系两者的大小没有必然联系，电势为两
13、者的大小没有必然联系，电势为0，电场强度不，电场强度不一定为一定为0 ；电场强度为；电场强度为0 ，电势不一定为，电势不一定为0；电场线的疏密表示电场强度的大小，电场线的疏密表示电场强度的大小，沿着电场线方向，电势降低；沿着电场线方向，电势降低；15四、电势差四、电势差. .定义式：定义式：. .定义：定义：电荷电荷q q在电场中由一点移动到在电场中由一点移动到另一点时，电场力所做的功另一点时，电场力所做的功ABAB与电荷与电荷电量电量q q的比值的比值ABAB/ q/ q，叫做，两点间，叫做，两点间的电势差。用的电势差。用 表示。表示。U UABAB16. .单位：单位：伏特（）伏特（）四、
14、电势差四、电势差4.4.意义和特性：意义和特性：电势差是反映电场本身性质（电电势差是反映电场本身性质（电场能性质）的物理量，它是由电场本身的性质决场能性质）的物理量，它是由电场本身的性质决定的。跟电场力做功、跟电荷电量多少均无关。定的。跟电场力做功、跟电荷电量多少均无关。5.5.电势差是标量：电势差是标量：无方向，但有正负。无方向，但有正负。176 6、公式、公式 的应用的应用说明：说明：此适用于任何电场。此适用于任何电场。式中式中AB 、AB 、 q q都有正负，计算时都都有正负，计算时都要注意各量的正负。要注意各量的正负。18电势差即电势之差，即电势差即电势之差，即电势差即电势之差，即电势
15、差即电势之差，即若选取电场中的若选取电场中的若选取电场中的若选取电场中的P P P P点为电势参考点，即规定点为电势参考点，即规定点为电势参考点，即规定点为电势参考点，即规定P P P P点的电势为零，点的电势为零，点的电势为零，点的电势为零，则电场中任意一点则电场中任意一点则电场中任意一点则电场中任意一点A A A A的电势，数值上等于把单位正电荷从的电势，数值上等于把单位正电荷从的电势，数值上等于把单位正电荷从的电势，数值上等于把单位正电荷从A A A A点点点点移动到移动到移动到移动到P P P P点电场力所做的功，即点电场力所做的功，即点电场力所做的功，即点电场力所做的功，即 1 1电
16、场中某点的电势与零电势的选取有关，而两点间的电势电场中某点的电势与零电势的选取有关，而两点间的电势电场中某点的电势与零电势的选取有关，而两点间的电势电场中某点的电势与零电势的选取有关，而两点间的电势差与零电势的选取无关，常取无限远处或大地的电势为零差与零电势的选取无关，常取无限远处或大地的电势为零差与零电势的选取无关，常取无限远处或大地的电势为零差与零电势的选取无关，常取无限远处或大地的电势为零3 34 4电场中沿电场线方向电势逐渐降低电场中沿电场线方向电势逐渐降低电场中沿电场线方向电势逐渐降低电场中沿电场线方向电势逐渐降低2 2电荷在电场中某点的电势能等于它的电荷量与该点的电势电荷在电场中某
17、点的电势能等于它的电荷量与该点的电势电荷在电场中某点的电势能等于它的电荷量与该点的电势电荷在电场中某点的电势能等于它的电荷量与该点的电势的乘积的乘积的乘积的乘积是标量是标量是标量是标量国际单位：国际单位：国际单位：国际单位：V V V V19 小小小小 结结结结 一、一、UAB=二、二、 W WABAB=qU=qUABAB四、四、A A=U=UAO AO = W= WAOAO/q/q三、三、U UABAB=A A- - B B U UABAB= - U= - UABAB（将（将W WABAB和和q q正、负号一同代入）正、负号一同代入）（两种处理方法）（两种处理方法）1 1、将、将U UABA
18、B和和q q正、负号一同代入；正、负号一同代入；2 2、将、将U UABAB和和q q的绝对值代入，根据力和位移的绝对值代入，根据力和位移 （或运动）方向来判断功的正、负。（或运动）方向来判断功的正、负。一般取绝对值一般取绝对值相对于零电势点的电势差相对于零电势点的电势差W WABABq20 等等高线高线物理选修物理选修物理选修物理选修3-13-1第一章第四节第一章第四节第一章第四节第一章第四节把地面上海拔高度相同的点连成的闭合曲线，并垂直投影到一个水平面上，并按比例缩绘在图纸上，就得到等高线。在地理中怎样用平面地图展示山体的坡度变化在地理中怎样用平面地图展示山体的坡度变化？21五五五五. .
19、等势面等势面等势面等势面电场中电势相等的点构成的曲电场中电势相等的点构成的曲面叫做面叫做等势面等势面。【约定约定约定约定】 为了使等势面能够反映电场的为了使等势面能够反映电场的强弱，通常使相邻等势面之间的电强弱，通常使相邻等势面之间的电势差相等。势差相等。等势面的性质等势面的性质等势面的性质等势面的性质1.沿着等势面移动电荷时，电场力所作的功为零。沿着等势面移动电荷时，电场力所作的功为零。2.在任何静电场中电场线与等势面是互相正交的。在任何静电场中电场线与等势面是互相正交的。3.等势面愈密等势面愈密(即间距愈小即间距愈小)的区域，场强愈大。的区域，场强愈大。 22232425如图所示，虚线如图
20、所示，虚线a、b和和c是某静电场中的三个等势面，它们的电是某静电场中的三个等势面，它们的电势分别为势分别为 、 和和 ，一带正电粒子射入电场中，其运动轨迹，一带正电粒子射入电场中，其运动轨迹如实线如实线KLMN所示。由图可知：所示。由图可知：A、粒子从、粒子从K到到L的过程中，电场力做负功的过程中，电场力做负功B、粒子从、粒子从L到到M的过程中，电场力做负功的过程中，电场力做负功C、粒子从、粒子从K到到L的过程中，电势能增加的过程中，电势能增加D、粒子从、粒子从L到到M的过程中，动能减少的过程中，动能减少26如图所示，三个等差等势面上有如图所示，三个等差等势面上有a、b、c、d四点，若四点，若
21、将一个正电荷由将一个正电荷由c经经a移动到移动到d电场力做正功电场力做正功W1，若由，若由c经经b移动到移动到d电场力做正功电场力做正功W2，则：，则：27随堂训练随堂训练两块带电的平行金属板相距两块带电的平行金属板相距2cm，板间有一与板面垂直，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，经的匀强电场，一电子从负极板自由释放，经1.510-8s打打到到对面极板上，求面极板上，求该电场的的电场强强度。（度。（电子子质量量m=9.110-31kg）28随堂训练随堂训练如图所示，细线一端系着一个带电量为如图所示，细线一端系着一个带电量为+q、质量为、质量为m的小球，另一端固定于的小球，另一端固定于O点，加一匀强电场后可使小球点，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静止于图示位置，此时悬线与竖直方向夹角为。要。要使电场的场强最小，该电场场强的方向怎样？大小如使电场的场强最小，该电场场强的方向怎样？大小如何？何？垂直悬线斜向上方垂直悬线斜向上方29
