4 電勢能和電勢 2課時 選修3 1第一章第四節(jié) 復(fù)習(xí)回顧 1 功的計(jì)算 2 重力做功有什么特點(diǎn) 1 與路徑無關(guān) 由初末位置的高度差來決定 2 WG與重力勢能的關(guān)系 3 重力勢能是相對的 有零勢能面 人為選定 重力勢能具有系統(tǒng)性 功是能量轉(zhuǎn)化的量度 一 靜電力做功的特點(diǎn) 正電荷q在電場強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場中由A運(yùn)動到M電場力做功嗎 做了多少功 q A M W qE AM F 求試探電荷 q沿直線AB移動到B時電場力做的功 F M 求試探電荷 q沿曲線由A移動到B時電場力做的功 結(jié)論 在勻強(qiáng)電場中移動電荷時 靜電力做的功與電荷的起始位置和終止位置有關(guān) 但與電荷經(jīng)過的路徑無關(guān) 對于非勻強(qiáng)電場也適用 如圖所示 在一個正電荷Q形成的電場中 將 q從A點(diǎn)由靜止釋放 只在電場力的作用下 該電荷怎么運(yùn)動 電場力做正功還是負(fù)功 點(diǎn)電荷 q的動能怎么變 做功的過程是一個能量轉(zhuǎn)化的過程 那么電場力做功的過程是什么能轉(zhuǎn)化為什么能呢 二 電勢能 電場力做功與電勢能有什么關(guān)系 聯(lián)系重力做功與重力勢能的關(guān)系 電荷在電場中具有的與電荷位置有關(guān)的能 叫電勢能 物體被舉高具有重力勢能 1 電荷在電場中具有電勢能 重力對物體做正功 物體的重力勢能減小 2 電場力對電荷做正功 電荷的電勢能減小 重力對物體做負(fù)功 物體的重力勢能增大 3 電場力對電荷做負(fù)功 電荷的電勢能增大 重力做多少功 物體重力勢能就變化多少 4 電場力做多少功 電荷電勢能就變化多少 重力勢能是相對的 與零勢能面有關(guān) 5 電勢能是相對的 與零電勢能面有關(guān) 通常把電荷在離場源電荷無限遠(yuǎn)處的電勢能規(guī)定為零 或把電荷在大地表面上電勢能規(guī)定為零 電荷在某點(diǎn)的電勢能 等于靜電力把它從該處移動到零勢能位置所做的功 重力勢能是物體和地球所共有的 具有系統(tǒng)性 6 電勢能是電荷和電場所共有的 具有系統(tǒng)性 7 電勢能是標(biāo)量 負(fù)值說明該點(diǎn)的電勢能小于零 由此可見 電場力做功與重力做功 電勢能與重力勢能都很相似 所以大家在學(xué)習(xí)電勢能過程中應(yīng)該多聯(lián)系重力做功與重力勢能的關(guān)系幫助理解電勢能 8 在中 如果取B點(diǎn)為零電勢點(diǎn) 則A點(diǎn)的電勢能EPA WAB 即 電荷在電場中的電勢能等于將電荷由該點(diǎn)移到零電勢點(diǎn)電場力所做的功 盡管重力做功與電場力做功很相似 但還是存在很大差異 正電荷順電場線移動 電場力做正功 電勢能減少負(fù)電荷順電場線移動 電場力做負(fù)功 電勢能增加正電荷逆電場線移動 電場力做負(fù)功 電勢能增加負(fù)電荷逆電場線移動 電場力做正功 電勢能減少 存在兩種電荷 例1 右圖中MN為電場中某一條電場線方向向右 在線取兩點(diǎn)a b今將一電荷 q從a移到b則 A 電場力做正功 q的電勢能增加 B 電場力做負(fù)功 q的電勢能增加 C 電場力做正功 q的電勢能減少 D 電場力做負(fù)功 q的電勢能減少 C 例2 A和B為電場中某條電場線上的點(diǎn) 如圖 將q 4 10 9的正電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)需克服電場力做功5 10 7J 則 電場方向由A B還是B A 電荷在哪點(diǎn)時電勢能大 大多少 3 如果取B點(diǎn)為零勢能點(diǎn) A點(diǎn)的電勢能是多少 討論電勢能與電荷的比值 取O點(diǎn)的電勢能為零 則 EPA qELCOS 電荷在電場中某一點(diǎn)的電勢能與它的電荷量的比值 2 公式 3 單位 伏特符號為V 1V 1J C 三 電勢 1 定義 對電勢的理解 1 電勢的相對性 某點(diǎn)電勢的大小是相對于零點(diǎn)電勢而言的 零電勢的選擇是任意的 一般選地面和無窮遠(yuǎn)為零勢能面 2 電勢的固有性 電場中某點(diǎn)的電勢的大小是由電場本身的性質(zhì)決定的 與放不放電荷及放什么電荷無關(guān) 3 電勢是標(biāo)量 在規(guī)定了零電勢后 電場中各點(diǎn)的電勢可以是正值 也可以是負(fù)值 正值表示該點(diǎn)電勢比零高 負(fù)值表示該點(diǎn)電勢比零低 4 用 計(jì)算時EP q 都帶正負(fù)號 例3 將一電量為的點(diǎn)電荷從電場中一點(diǎn)P移至電場中某點(diǎn)A 電場力做功 求A點(diǎn)的電勢 解 設(shè)場外一點(diǎn)P的電勢為 點(diǎn)評 電勢的確定首先要確定零電勢處 且電勢可以為負(fù) 1 沿著電場線方向 電勢將怎樣變化 沿著電場線的方向 電勢逐漸降低 2 如何確定電場中某點(diǎn)的電勢 提示 類比于電勢能的確定 3 電勢為負(fù)數(shù)時 負(fù)號表示方向嗎 與電勢能的情況相似 應(yīng)先確定電場中某點(diǎn)的電勢為零 通常取離場源電荷無限遠(yuǎn)處或大地的電勢為零 電勢是標(biāo)量 只有大小 沒有方向 負(fù)電勢表示該處的電勢比零電勢處電勢低 例4 如圖所示 在同一條電場線上有A B C三點(diǎn) 將q 6 10 6C的點(diǎn)電荷由A點(diǎn)移動到B點(diǎn) 電場力做什么功 做多少功 電勢能變化了多少 在將該電荷由B點(diǎn)移到C點(diǎn) 電場力做什么功 做多少功 電勢能變化了多少 2 幾種常見的等勢面 1 定義 電場中電勢相同的各點(diǎn)構(gòu)成的面 叫做等勢面 1 在同一等勢面上的任意兩點(diǎn)間移動電荷 電場力不做功 2 電場線 或E 等勢面 且由電勢較高的等勢面指向電勢較低的等勢面 4 等差等勢面密處場強(qiáng)大 電場線密 等勢面疏處場強(qiáng)小 電場線疏 3 不同等勢面在空間不相交 不相切 閉合 3 等勢面的特點(diǎn) 5 沿電場線方向電勢逐漸降低 且降低最快 6 勻強(qiáng)電場中電勢均勻變化 甲是等量異號電荷的電場線分布圖 乙是等量同號點(diǎn)電荷的電場線分布圖 AOB是兩點(diǎn)電荷的連線的垂直平分線 O是連線中點(diǎn) 1 在甲圖中 把單位正試探電荷從O點(diǎn)沿OA移動到無限遠(yuǎn)處 靜電力是否做功 電勢能是否變化 怎樣變化 2 在乙圖中 把單位正試探電荷從O點(diǎn)沿OA移動到無限遠(yuǎn)處 靜電力是否做功 電勢能是否變化 怎樣變化 例5 關(guān)于等勢面 正確的說法是 A 電荷在等勢面上移動時不受電場力作用 所以不做功B 等勢面上各點(diǎn)的場強(qiáng)大小相等C 等勢面一定跟電場線垂直D 兩等勢面不能相交 CD 例6 如圖所示 三個等差等勢面上有a b c d四點(diǎn) 若將一個正電荷由c經(jīng)a移動到d電場力做正功W1 若由c經(jīng)b移動到d電場力做正功W2 則 例7 孤立點(diǎn)電荷電場中的一簇等勢面如圖所示中虛線所示 其電勢分別為 1 2 3 A B C是某電場線與這簇等勢面的交點(diǎn) 且ab ac 現(xiàn)將一負(fù)電荷由a移到b 電場力做正功W1 再由b移至C 電場力做正功W2 則 A W1 W2 1 2 3B W1 W2 1 2 3C W1 W2 1 2 3D W1 W2 1 2 3 C 例8 在勻強(qiáng)電場中有a b c三點(diǎn) 位置關(guān)系如圖52 6所示 其中ab 3cm bc 1cm已知電場線與abc三點(diǎn)所在的平面平行 若將電量為 2 10 C的點(diǎn)電荷從a移到b 電場力不做功 而把該電荷從a移到c 電場力做功為1 8 10 J 1 畫出通過a b c三點(diǎn)的電場線 2 求該勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度 答案 9 102N C 例9 如圖所示 點(diǎn)電荷的靜電場中電場線用實(shí)線表示 但其方向未標(biāo)明 虛線是某一帶電粒子通過該電場區(qū)域時的運(yùn)動軌跡 a b是軌跡上的兩點(diǎn) 若帶電粒子在運(yùn)動中只受到電場力作用 根據(jù)此圖可作出正確判斷的是 A 帶電粒子所帶電荷的性質(zhì)B 帶電粒子在a b兩點(diǎn)的受力方向C 帶電粒子在a b兩點(diǎn)的速度何處較大D 帶電粒子在a b兩點(diǎn)的電勢能何處較大 BCD 方法一 根據(jù)電場力做功的正負(fù)判斷 一 如何比較電荷電勢能的大小呢 方法二 直接根據(jù)公式判斷 電場力做正功 電勢能減少