1.4 電勢(shì)能和電勢(shì)

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1、2021/6/16 1湛江市第二十中學(xué) 全劭珩 1.4 電勢(shì)能和電勢(shì) 2021/6/16 2 復(fù)習(xí)回顧1.計(jì) 算 電 場(chǎng) 強(qiáng) 度 有 幾 個(gè) 公 式 ?,它 們 有 什 么 區(qū) 別 ?3. 電 場(chǎng) 線 是 如 何 反 映 電 場(chǎng) 的 強(qiáng) 弱 及 方 向 的 ?E qFE 2rQkE 定 義 式 ,適 用 于 任何 電 場(chǎng)只 適 用 于 點(diǎn) 電 荷4. 電 場(chǎng) 線 相 交 嗎 ?電 場(chǎng) 線 是 運(yùn) 動(dòng) 軌 跡 嗎 ? 2021/6/16 3 電場(chǎng)力做功的特點(diǎn)帶箭頭的直線是某區(qū)域電場(chǎng)線的一條，用EA、EB來(lái)表示A、B兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度，則下列說(shuō)法正確的是( ) A BB、 EAEBC、 E AEBD、

2、 EA、EB的大小關(guān)系不確定 A、 EA=EB D 2021/6/16 4 電場(chǎng)力做功的特點(diǎn) 將靜止的試探電荷放入電場(chǎng)中，電荷在電場(chǎng)力的作用下做加速帶動(dòng)，運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后獲得一定的速度，試探電荷的動(dòng)能增加了。【思考】什么力做功引起能量轉(zhuǎn)化，什么能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能？ A 2021/6/16 5 電場(chǎng)力做功的特點(diǎn)萬(wàn) 有 引 力 電 場(chǎng) 力 2 21rQQkF 庫(kù) 侖 定 律 與 與 萬(wàn) 有 引 力 定 律 極 其 類 似 ,因 此 我們 可 以 把 電 場(chǎng) 力 與 重 力 (也 是 萬(wàn) 有 引 力 )類 比 ,想 一 想 ,重 力 做 功 有 哪 些 特 點(diǎn) ?2 21rmmGF 2021/6/16 6

3、電場(chǎng)力做功的特點(diǎn)3.類 比 聯(lián) 想 :電 場(chǎng) 力 做 功 與 路 徑 有 關(guān) 嗎 ?4.類 比 聯(lián) 想 :電 荷 在 電 場(chǎng) 中 具 有 勢(shì) 能 ?電 場(chǎng) 力 做功 與 這 種 勢(shì) 能 的 變 化 應(yīng) 是 什 么 關(guān) 系 ?1.重 力 做 功W=mghA-mghB=EpA-EpB2.重 力 做 正 功 ， 重 力 勢(shì) 能 減 小 ， 重 力 做 負(fù) 功 ， 重 力 勢(shì) 能 增 加 。 2021/6/16 7 電場(chǎng)力做功的特點(diǎn)重力做功與路徑無(wú)關(guān),電荷在勻強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng),電場(chǎng)力對(duì)它做的功與路徑有關(guān)嗎?M EW = F|AB| cos = q E |AM|1.將電荷q從A沿直線移至B:A B +q F

4、 2021/6/16 8 電場(chǎng)力做功的特點(diǎn)M EA B2.將電荷q從A沿折線移至B:對(duì)AM: W1 = q E |AM|對(duì)MB: W 2 = 0對(duì) 全 程 : W = W1 + W2= q E|AM|+q FF 2021/6/16 9 電場(chǎng)力做功的特點(diǎn)3.將電荷q從A沿曲線移至B:M EA B+q F EA B+q F +q F+q F+q FW = W 1 + W2 + W3 + = q E |AM|W1 = q E x1 W2 = q E x2 W3 = q E x3 Mx1 + x2 + x3 + =?X1x2 2021/6/16 10 電場(chǎng)力做功的特點(diǎn) 在勻強(qiáng)電場(chǎng)中移動(dòng)電荷時(shí),靜電力做

5、的功與電荷經(jīng)過(guò)的路徑無(wú)關(guān),只與電荷的起始位置和終止位置有關(guān)。即：與初、末兩點(diǎn)在電場(chǎng)線上的距離有關(guān)。實(shí)驗(yàn)證明，這個(gè)結(jié)論在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中也成立。 2021/6/16 11 電勢(shì)能 一 個(gè) 不 計(jì) 重 力 的 試 探 電 荷 在 電 場(chǎng) 中 某 點(diǎn) 由靜 止 釋 放 ,將 如 何 運(yùn) 動(dòng) ? E+ F 2021/6/16 12 電勢(shì)能1. 定義：電荷在靜電場(chǎng)中也具有勢(shì)能，這個(gè)勢(shì)能叫做靜電勢(shì)能，簡(jiǎn)稱電勢(shì)能，用符號(hào)EP表示。2.電場(chǎng)力對(duì)電荷做正功 ,電荷的電勢(shì)能減少(負(fù) 功 )WAB=-EP=EPA-EPB (增 加 )即：靜電力做的功等于電勢(shì)能變化量的相反數(shù)。3.電勢(shì)能具有相對(duì)性 (通常把離場(chǎng)源無(wú)限遠(yuǎn)處

6、或大地表面的電勢(shì)能規(guī)定為零)3.電勢(shì)能是標(biāo)量，正負(fù)表示大小 2021/6/16 13 電勢(shì)能例1右圖中MN為電場(chǎng)中某一條電場(chǎng)線方向向右，在線取兩點(diǎn)a、b 今將一電荷q從a移到b則（ ）A.電場(chǎng)力做正功，q的電勢(shì)能增加；B.電場(chǎng)力做負(fù)功，q的電勢(shì)能增加；C.電場(chǎng)力做正功，q的電勢(shì)能減少；D.電場(chǎng)力做負(fù)功，q的電勢(shì)能減少。C 2021/6/16 14 電勢(shì)能 正 電 荷 從 A點(diǎn) 移 到 B點(diǎn) 時(shí) ,電場(chǎng) 力 做 ,電 荷的 電 勢(shì) 能 怎 么 變化 ?A B E+ v A BE一v 負(fù)電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)時(shí),電場(chǎng)力做 , 該電荷在 點(diǎn)的電勢(shì)能較大. 負(fù) 功B減 小正 功 2021/6/16 15

7、電勢(shì)重 力 勢(shì) 能 由 什 么 因 素 決 定 ？物 體 質(zhì) 量 試 探 電 荷 的 電 荷 量物 體 所 處位 置 高 度 試 探 電 荷 在 電 場(chǎng)中 的 位 置 “ 高 度 ” 2021/6/16 16 電勢(shì)電荷在電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電勢(shì)能EP與它的電荷量q的比值。qE P 1 V = 1 J/C1. 定義:2. 公式:3. 單位: 伏特(V) (計(jì)算時(shí)要代入正負(fù)號(hào))4. 理解：描述電荷在電場(chǎng)中的位置 2021/6/16 17 電勢(shì)例 3.將 一 電 量 為 q=+2 10-6c的 點(diǎn) 電 荷 從 電 場(chǎng) 外一 點(diǎn) P(零 電 勢(shì) 點(diǎn) )移 至 電 場(chǎng) 中 某 點(diǎn) A, 電 場(chǎng) 力 做 功4

8、10-5J,求 A點(diǎn) 的 電 勢(shì) 。解: 場(chǎng)外一點(diǎn)P的電勢(shì)為: 0 pJWE PAPA 5104 VVqEAPA 20102 104 65 從P A,電場(chǎng)力做的功 提 示 :計(jì) 算 電 勢(shì) 首 先 要 規(guī) 定 零 電 勢(shì) 處 ,且 電 勢(shì) 可 以為 負(fù) 。 2021/6/16 18 電勢(shì)設(shè)正電荷由a運(yùn)動(dòng)到b,qE P 【思考】如下圖MN是一條電場(chǎng)線，比較a、b兩點(diǎn)的電勢(shì)大小。+電場(chǎng)線指向電勢(shì)降低的方向電場(chǎng)力做正功,電勢(shì)能減小 2021/6/16 19 電勢(shì)1. 電 勢(shì) 具 有 相 對(duì) 性 ,確 定 電 勢(shì) ,應(yīng) 先 規(guī) 定 電 場(chǎng) 中某 處 的 電 勢(shì) 為 零 。 (通 常 規(guī) 定 離 場(chǎng) 源

9、 電 荷 無(wú) 限遠(yuǎn) 處 或 大 地 的 電 勢(shì) 為 零 。 )2. 電 勢(shì) 是 標(biāo) 量 ,有 正 負(fù) ,數(shù) 值 取 決 于 零 電 勢(shì) 的選 取 。 (負(fù) 電 勢(shì) 表 示 該 處 的 電 勢(shì) 比 零 電 勢(shì)處 電 勢(shì) 低 。 ) 2021/6/16 20 等勢(shì)面 地圖中常用等高線來(lái)表示地勢(shì)的高低，那么，是否能用類似的方法表示電勢(shì)的高低？ 2021/6/16 21 等勢(shì)面電 場(chǎng) 中 電 勢(shì) 相 等 的 點(diǎn) 構(gòu) 成 的 曲 面 叫 做 等 勢(shì) 面 。1. 同 一 等 勢(shì) 面 上 的 點(diǎn) 電 勢(shì) 相 等 。2.沿 著 等 勢(shì) 面 移 動(dòng) 電 荷 時(shí) ， 電 場(chǎng) 力 所 作 的 功 為 零 。3.在

10、任 何 靜 電 場(chǎng) 中 電 場(chǎng) 線 與 等 勢(shì) 面 是 互 相 垂 直 的 。 4.等 勢(shì) 面 越 密 ， 場(chǎng) 強(qiáng) 越 大 2021/6/16 22 等勢(shì)面幾 種 常 見(jiàn) 電 場(chǎng) 的 等 勢(shì) 面 分 布 ： 2021/6/16 23 等勢(shì)面 2021/6/16 24 電場(chǎng)與重力場(chǎng)的類比項(xiàng) 目 重 力 場(chǎng) 電 場(chǎng)定 義 場(chǎng) 強(qiáng)（ 矢 量 ）場(chǎng) 力場(chǎng) 力 做功 特 點(diǎn) 地 球 附 近 的 引 力 場(chǎng) 存 在 于 電 荷 周 圍 的 場(chǎng)重 力 場(chǎng) 強(qiáng) 度 g=G/m， 方 向 ： 垂 直 于 該 點(diǎn) 的 切面 向 下 電 場(chǎng) 強(qiáng) 度 E=F/q ， 方 向 ： 正 電 荷 在 該 點(diǎn)所 受 電 場(chǎng)

11、力 方 向重 力 G=mg 電 場(chǎng) 力 F=qE只 與 始 、 末 位 置 有 關(guān) ，與 路 徑 無(wú) 關(guān) 只 與 始 、 末 位 置 有 關(guān) ，與 路 徑 無(wú) 關(guān) 2021/6/16 25 項(xiàng) 目 重 力 場(chǎng) 電 場(chǎng) 勢(shì)（ 標(biāo) 量 ）勢(shì) 能（ 標(biāo) 量 ）場(chǎng) 力 做功 與 勢(shì)能 變 化的 關(guān) 系 重 力 勢(shì) 能 EP=mgh，與 參 考 平 面 選 取 有 關(guān) 電 勢(shì) 能 EP=q， 與 參考 平 面 選 取 有 關(guān)重 力 做 正 功 ， 重 力 勢(shì)能 減 少 （ 轉(zhuǎn) 化 為 其 他形 式 的 能 ） ； 重 力 做負(fù) 功 ， 重 力 勢(shì) 能 增 加W AB=EPA-EPB 電 場(chǎng) 力 做 正

12、功 ， 電 勢(shì)能 減 少 （ 轉(zhuǎn) 化 為 其 他形 式 的 能 ） ； 電 場(chǎng) 力做 負(fù) 功 ， 電 勢(shì) 能 增 加 。WAB= EA- EB 高 度 h與 參 考 點(diǎn) 的 選 取有 關(guān) ， 具 有 相 對(duì) 性 電 勢(shì) 與 參 考 點(diǎn) 的 選取 有 關(guān) ， 具 有 相 對(duì) 性 2021/6/16 26 小結(jié) WAB=-EP=EPA-EPB與初、末兩點(diǎn)在電場(chǎng)線上的距離有關(guān)。 qEP 2021/6/16 27 隨堂訓(xùn)練 1下列說(shuō)法中正確的是 （ ）A、在場(chǎng)強(qiáng)較小處，電荷在該處的電勢(shì)能也較小；B、電荷在場(chǎng)強(qiáng)為零處的電勢(shì)能也為零；C、在場(chǎng)強(qiáng)相等的各點(diǎn)，電荷的電勢(shì)能必相等；D、在選定為零電勢(shì)的位置處，任

13、何電荷的電勢(shì)能必為零. D 2021/6/16 28 隨堂訓(xùn)練 2關(guān)于電勢(shì)和電勢(shì)能的關(guān)系，下列各種說(shuō)法中正確的是： （ ）A、某點(diǎn)電勢(shì)高，說(shuō)明該點(diǎn)電勢(shì)能大；B、某點(diǎn)電勢(shì)高，說(shuō)明該點(diǎn)電場(chǎng)做功本領(lǐng)強(qiáng)；C、若帶電粒子在電場(chǎng)中移動(dòng)時(shí)，電勢(shì)能減少，則電勢(shì)一定降低；D、負(fù)電荷在電場(chǎng)中無(wú)初速度，只在電場(chǎng)力作用下運(yùn)動(dòng)，電勢(shì)能一定減少，同時(shí)它一定是從電勢(shì)低處移向電勢(shì)高處. D 2021/6/16 29 隨堂訓(xùn)練3、下列關(guān)于電勢(shì)高低的判斷正確的是（ ） 負(fù)電荷從A移動(dòng)到B時(shí)，外力做正功，A點(diǎn)的電勢(shì)一定較高。 負(fù)電荷從A移動(dòng)到B時(shí)，電勢(shì)能增加，A點(diǎn)的電勢(shì)一定較低。 負(fù)電荷從A移動(dòng)到B時(shí)，電勢(shì)能增加，A點(diǎn)的電勢(shì)一定較

14、高。 初速度為零的正電荷只在電場(chǎng)力的左右下從A移動(dòng)到B，A點(diǎn)的電勢(shì)一定較高。CD 2021/6/16 30 隨堂訓(xùn)練 a b4、如圖，某電場(chǎng)中的一條直線，一電子在a點(diǎn)由靜止釋放，它將沿直線向b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是（ ） 該電場(chǎng)移動(dòng)是勻強(qiáng)電場(chǎng) 場(chǎng)強(qiáng)Ea一定小于Eb 電子具有的電勢(shì)能EpaEpb a點(diǎn)的電勢(shì)一定低于b的電勢(shì)C 2021/6/16 31 隨堂訓(xùn)練5、如圖，虛線a、b、c勢(shì)某靜電場(chǎng)中的三個(gè)等勢(shì)面，它們的電勢(shì)a最大，c最少，一帶正電的粒子射入電場(chǎng)中，其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖實(shí)線KLMN所示，由圖可知（ ） 粒子從K到L的過(guò)程中，電場(chǎng)力做負(fù)功 粒子從L到M的過(guò)程中，電場(chǎng)力做負(fù)功 粒子從K到L的過(guò)程中，電勢(shì)能增加 粒子從L到N的過(guò)程中，動(dòng)能減少 AC K NMLabc 若 有 不 當(dāng) 之 處 ， 請(qǐng) 指 正 ， 謝 謝 ！