電勢能和電勢（高中物理教學課件）完整版5

第10章靜電場中的能量01.電勢能和電勢圖片區(qū)知識回顧：問題：重力做功有什么特點？答：與路徑無關，只與初末狀態(tài)的高度差有關。問題：重力做功與重力勢能的關系是什么？答重力做正功，重力勢能減少，重力做負功，重力勢能增加，表達式為：求以下幾種情況靜電力做的功1.把q沿AB直線從A移動到B2.把q沿AMB折線從A移動到B3.把q沿ANB曲線從A移動到B一.靜電力做功的特點結論：靜電力（電場力）做功的多少與路徑無關，只與電荷在電場中的始、末位置有關。注意：這個結論適用于一切電場（勻強非勻強電場）。功是能轉化的量度，電荷在電場中具有由位置決定的能量，這個能量與電場力做功有關，叫電勢能，用EP表示。這個過程電場力做了正功，動能增加，電勢能必然減少，那靜電力做功與電勢能存在什么關系？一.靜電力做功的特點1.電勢能：電荷在電場中具有由位置決定的能量。用EP表示問題：電場力做正功，電勢能怎么變？負功呢？答：能量是守恒的，電場力做正功，動能增加，電勢能減少，即電場力做的功等于電勢能的減少量。電場力做負功電勢能增加。2.靜電力做功與電勢能的關系靜電力做正功，電勢能減少，靜電力做負功，電勢能增加。與重力做功與重力勢能變化類似。注意：電勢能是電荷與對它作用的電場共有的，說某個電荷的電勢能是簡略的說法。二.電勢能3.零電勢能的規(guī)定：電勢能是相對的，要確定電場中某點的電勢能還需要規(guī)定零電勢能點（面）。注意：零電勢能點的位置選取是任意的，通常把無限遠處或大地表面的電勢能規(guī)定為零。思考：若規(guī)定B點電勢能為零，A點的電勢能是多少？4.電勢能大?。弘姾稍谀滁c的電勢能數(shù)值上等于把它從該點移動到零勢能位置時靜電力所做的功。二.電勢能問題：正（負）電荷順（逆）著電場線運動，電場力做什么功，電勢能如何變？正電荷順著電場線運動，電場力做正功，電勢能減少。正電荷逆著電場線運動，電場力做負功，電勢能增加。負電荷順著電場線運動，電場力做負功，電勢能增加。負電荷逆著電場線運動，電場力做正功，電勢能減少。注意：電勢能的變化只與靜電力做功有關，與電荷正負無關。但是正負電荷受力情況不同須注意。AB問題：若規(guī)定B為零電勢能面，不同性質的電荷在A點的電勢能一樣嗎？注意：某點的電勢能與電荷正負有關。數(shù)值上等于把它從這點移動到零勢能位置時靜電力所做的功。ABdABAB如圖：正電荷從A移動到B，電勢能如何變化？若負電荷呢？左圖：正電荷電勢能減小，負電荷電勢能增加右圖：正電荷電勢能增加，負電荷電勢能減小例1.下列說法中錯誤的是（）A.當兩正點電荷相互靠近時，它們的電勢能增大B.當兩負點電荷相互靠近時，它們的電勢能增大C.一個正電荷與另一個負電荷相互靠近時，它們的電勢能減小D.一個正電荷與另一個負電荷相互靠近時，它們的電勢能增大。例2.(多選)一個電荷只在電場力作用下從電場中的A點移到B點時，電場力做了5×10-6J的功，那么()A.電荷在B處時將具有5×10-6J的電勢能B.電荷在B處將具有5×10-6J的動能C.電荷的電勢能減少了5×10-6JD.電荷的動能增加了5×10-6JDCD例3.將帶電量為6×10-6C的負電荷從電場中的A點移到B點，克服電場力做了3×10-5J的功，再從B移到C，電場力做了1.2×10-5J的功，則（1）電荷從A移到B，再從B移到C的過程中電勢能共改變了多少？（2）如果規(guī)定A點的電勢能為零，則該電荷在B點和C點的電勢能分別為多少？（3）如果規(guī)定B點的電勢能為零，則該電荷在A點和C點的電勢能分別為多少？增加了1.8×10-5J.EPC=1.8×10-5J

EPC=-1.2×10-5JEPB=3×10-5J

EPA=-3×10-5J有一個電場強度為E的勻強電場規(guī)定電荷在O點的電勢能為0。A為電場中的任意一點，求下列情況電荷在A點的電勢能。（1）A點電荷電量為q（2）

A點電荷電量為2q（2）

A點電荷電量為-3q問題：不同電荷在電場中同一處受力不一樣，我們用什么物理量來描述電場力的性質？是直接用“電場力F”來表示的嗎？如何定義的？答：定義電場強度E=F/q來描述電場。注意：場強與試探電荷無關由電場本身性質決定問題：不同電荷在電場中同一處電勢能也不一樣，我們用什么物理量來描述電場能的性質？能否直接用“電勢能EP”來表示呢？如何定義？答：反映電場能的性質的物理量也應該與試探電荷無關由電場本身性質決定。我們發(fā)現(xiàn)EP/q為定值，用它來定義反映電場能的性質的物理量。1.電勢：電荷在電場中某一點的電勢能與它的電荷量之比，叫作電場在這一點的電勢。用φ表示。2.表達式：3.單位：伏特，符號：V。1V＝1J/C4.標量：只有大小，沒有方向，有正負。5.相對性：電勢是相對的，與參考點選取有關，通常選大地或無窮遠處電勢為零。6.物理意義：反映電場能的性質的物理量。由電場本身性質決定，與試探電荷無關。注意：①比值法定義②該表達式里q需代入正負號三.電勢例4.有一電荷量q=-3×10-6C的點電荷，從電場中的A點移到B點時，克服靜電力做功6×10-4J.問：以B為零電勢能點，電荷在A點時的電勢能是多少？A點電勢多高？問題：正（負）電荷順（逆）著電場線運動，電場力做什么功，電勢能如何變？電勢如何變？正.順

電場力做正功，電勢能減少，電勢降低。正.逆

電場力做負功，電勢能增加，電勢升高。負.順

電場力做負功，電勢能增加，電勢降低。負.逆

電場力做正功，電勢能減少，電勢升高。結論：順著電場線電勢逐漸降低即：電場線指向電勢降低的方向三.電勢問題：把初速度為零的正（負）電荷放入電場中，向電勢高的地方跑還是電勢低的地方跑？向電勢能高的地方跑還是電勢能低的地方跑？答：初速度為零的電荷放入電場中：正電荷向電勢低處跑，負電荷向電勢高處跑。不管是正電荷還是負電荷，跑動過程中電場力都做正功，電勢能都減少，故都向電勢能低處跑。注意：若有初速度以上結論不適用，可以向任何地方跑。三.電勢7.幾種典型電場中電勢分布：正電荷周圍電勢大于零負電荷周圍電勢小于零等量同種正電荷周圍電勢大于零等量異種電荷中垂線右邊電勢大于零左邊電勢小于零三.電勢例5.如圖所示，A、B是點電荷電場中同一條電場線上的兩點，把電荷量q1為10-9C的試探電荷從無窮遠移到A點，靜電力做的功為4×10-8J；把q2為-2×10-9C的試探電荷從無窮遠移到B點，靜電力做的功為-6×10-8J。判斷：場源電荷是正電荷還是負電荷？場源電荷的位置是在A、B的左邊還是右邊？8.等量電荷電勢分布特點：等量同種正電荷中垂線上中點電勢最高，往兩側電勢逐漸降低等量同種負電荷中垂線上中點電勢最低，往兩側電勢逐漸升高等量異種電荷中垂線上電勢處處為零注意：①順著電場線電勢逐漸降低（本質看電場線方向）②對稱點的電勢具有對稱性（具體情況具體分析）三.電勢思考：電場強度大的地方電勢一定高嗎？電場強度小的地方電勢一定低嗎？電場強度為零的地方電勢一定為零嗎？他們有什么關系嗎？電場強度與電勢沒必然聯(lián)系，以上說法都不成立。例6.如圖，A、B為一對等量同種電荷連線上的兩點（其中B為中點），C為連線中垂線上的一點。今將一個電荷量為q的負點電荷自A沿直線移到B再沿直線移到C，請分析在此過程中該電荷的電勢能的變化情況。答：AB電場力做負功，電勢能增加，BC電場力做負功，電勢能增加。例7.如圖所示，為電場某區(qū)域的電場線分布情況，由圖可知（）A.A點電勢低于B點電勢B.A點場強大于B點場強C.若正電荷由A點移動到B點，則電場力做負功D.負電荷在A點電勢能大于B點的電勢能B例8.(多選)如圖甲，直線MN表示某電場中一條電場線，a、b是線上的兩點，將一帶負電荷的粒子從a點處由靜止釋放，粒子從a運動到b過程中的v-t圖象如圖乙所示，設a、b兩點的電勢分別為φa、φb，場強大小分別為Ea、Eb，粒子在a、b兩點的電勢能分別為EPa、EPb，不計重力，則有(

)A.φa>φbB.Ea

>EbC.Ea<EbD.EPa>EPbBD例9.如圖所示，A、B、C三點為等邊三角形的三個頂點，把電荷量為+Q的正點電荷固定在A點。下列說法正確的是（）A．B、C兩點的電勢相等B．B、C兩點的電場強度相同C．把電荷量為+q的正點電荷從B點移動到C點，電場力對+q做正功D．把電荷量為-q的負點電荷從B點移動到C點，點電荷-q的電勢能增加A例10.如圖所示，兩等量同種正點電荷固定在真空中。在它們連線的中垂線上有A、B兩點，O為連線中點，C為連線上一點，下列結論正確的是（）A．B點場強一定大于A點場強B．B點電勢一定高于A點電勢C．若電荷僅受電場力從O點運動到C點，電勢能一定減小D．若電荷僅受電場力從O點運動到C點，加速度不一定增大B例11.一球面均勻帶有正電荷,球內的電場強度處處為零.如圖所示，O為球心，A、B為直徑上的兩點,OA=OB.現(xiàn)垂直于AB將球面均分為左右兩部分,C為截面上的一點，移去左半球面，右半球面所帶電荷仍均勻分布則（

）A.O、C兩點電勢相等B.A點的電場強度大于B點C.沿直線從A到B電勢先升高后降低D.沿直線從A到B電場強度逐漸增大A提示：補償法Αα：阿爾法Alpha

Ββ：貝塔Beta

Γγ：伽瑪Gamma

Δδ：德爾塔Delte

Εε：艾普西龍Epsilon

ζ：捷塔Zeta

Ζη：依塔Eta

Θθ：西塔Theta

Ιι：艾歐塔Iota

Κκ：喀帕Kappa

∧

λ：拉姆達Lambda

Μμ：繆MuΝν：拗NuΞξ：克西Xi

Οο：歐麥克輪Omicron

∏π：派Pi

Ρρ：柔Rho

∑σ：西格瑪Sigma

Ττ：套Tau

Υυ：宇普西龍Upsilon

Φφ：faiPhi

Χχ：器Chi

Ψψ：普賽Psi

Ωω：歐米伽Omega1、Α

α

阿爾法2、Β

β

貝塔3、Γ

γ

伽馬4、Δ

δ

德爾塔5、Ε

ε

伊普西龍6、Ζ

ζ

截塔7、Η

η

艾塔8、Θ

θ

西