英語電勢能和電勢高中物理新課標人教選修PPT學習教案

1、會計學1 英語電勢能和電勢高中物理新課標人教英語電勢能和電勢高中物理新課標人教 選修選修 第1頁/共41頁 cosWF L 1、功的計算：、功的計算： 2、重力做功有什么特點？、重力做功有什么特點？ (1)與路徑無關與路徑無關,由初末位置的高度差來決定由初末位置的高度差來決定. (2)WG與重力勢能的關系與重力勢能的關系. 12GPPP WEEE (3)重力勢能是相對的重力勢能是相對的,有零勢能面有零勢能面.(人為選定人為選定) 重力勢能具有系統(tǒng)性重力勢能具有系統(tǒng)性 功是能量轉化的量度！功是能量轉化的量度！ 第2頁/共41頁 E q q受力嗎？多 大？ A M W=qEAM F 第3頁/共41

2、頁 求試探電荷求試探電荷q沿直線沿直線AB移動到移動到B時電場時電場 力做的功：力做的功： E +q A B M cosWFABqEAM F 第4頁/共41頁 E +q A B WqEAM M 第5頁/共41頁 結論：結論： 在在勻強電場勻強電場中移動電荷時，靜電力做的中移動電荷時，靜電力做的 功與電荷的功與電荷的起始位置和終止位置起始位置和終止位置有關，有關， 但與電荷經(jīng)過的但與電荷經(jīng)過的路徑路徑無關。無關。 (對于非勻強電場也適用對于非勻強電場也適用) 這與什么 力做功像 似呢？ 第6頁/共41頁 將將+q由由A移移 到到B的過程電的過程電 場力對電荷做場力對電荷做 功為：功為： 將將-q

3、由由A移到移到B的過程，電場的過程，電場 力對電荷做功為：力對電荷做功為： d A B +q E L cosWqEdqEl 電 cosWqEdqEl 電 做功的過程是一做功的過程是一 個個 能量轉化的過程，能量轉化的過程， 那么電場力做功那么電場力做功 的的 過程是什么能轉過程是什么能轉 化化 為什么能呢？為什么能呢？ 第7頁/共41頁 電場力做功與電勢能有什么關系？（聯(lián)系重力電場力做功與電勢能有什么關系？（聯(lián)系重力 做功與重力勢能的關系）做功與重力勢能的關系） 電荷在電場中具有的與電荷位置有關電荷在電場中具有的與電荷位置有關 的能，叫的能，叫電勢能電勢能。 物體被舉高具有重力勢能。物體被舉高

4、具有重力勢能。1、電荷在電場中具有電勢能。、電荷在電場中具有電勢能。 重力對物體做正功，物體的重力勢重力對物體做正功，物體的重力勢 能減小能減小 2、電場力對電荷做正功，電荷的電勢、電場力對電荷做正功，電荷的電勢 能減小能減小 重力對物體做負功，物體的重力重力對物體做負功，物體的重力 勢能增大勢能增大 3、電場力對電荷做負功，電荷的電勢能、電場力對電荷做負功，電荷的電勢能 增大增大 第8頁/共41頁 12GPPP WEEE 重力做多少功，物體重力勢能重力做多少功，物體重力勢能 就變化多少。就變化多少。 4、電場力做多少功，電荷電勢能就變、電場力做多少功，電荷電勢能就變 化多少。化多少。 重力勢

5、能是相對的，與零勢能面有關重力勢能是相對的，與零勢能面有關 5、電勢能是相對的，與零電勢能面有關、電勢能是相對的，與零電勢能面有關 ABPAPBP WEEE 通常把電荷在離場源電荷通常把電荷在離場源電荷無限遠處無限遠處的電勢的電勢 能規(guī)定為能規(guī)定為零零，或把電荷在，或把電荷在大地表面大地表面上電勢上電勢 能規(guī)定為能規(guī)定為零零。 電荷在某點的電勢能，等于靜電力把它電荷在某點的電勢能，等于靜電力把它 從該處移動到零勢能位置所做的功從該處移動到零勢能位置所做的功 第9頁/共41頁 重力勢能是物體和地球所共有的，重力勢能是物體和地球所共有的， 具有系統(tǒng)性具有系統(tǒng)性 6、電勢能是電荷和電場所共有的，具有

6、系、電勢能是電荷和電場所共有的，具有系 統(tǒng)性統(tǒng)性 7、電勢能是標量、電勢能是標量 由此可見，電場力做功與重力做功，電勢能由此可見，電場力做功與重力做功，電勢能 與重力勢能都很相似，所以大家在學習電勢與重力勢能都很相似，所以大家在學習電勢 能過程中應該多聯(lián)系重力做功與重力勢能的能過程中應該多聯(lián)系重力做功與重力勢能的 關系幫助理解電勢能。關系幫助理解電勢能。 第10頁/共41頁 重力勢能和電勢能類比重力勢能和電勢能類比 重力場中，重力：地球和重力場中，重力：地球和 物體之間存在的吸引力物體之間存在的吸引力 電場中，電場力：電荷之電場中，電場力：電荷之 間的作用力間的作用力 有重力就有重力勢能有重力

7、就有重力勢能Ep= mghEp= mgh 有電場力就有相應的能，有電場力就有相應的能， 叫電勢能叫電勢能EP EpEp由物體和地面間的相對由物體和地面間的相對 位置決定位置決定 EP由電荷間的相對位置決定由電荷間的相對位置決定 電場力做正功，電勢能就減少電場力做正功，電勢能就減少 電場力做負功，電勢能就增加電場力做負功，電勢能就增加 電場力作功，電勢能改變電場力作功，電勢能改變重力做功，重力勢能改變重力做功，重力勢能改變 重力做正功，重力勢能就減少重力做正功，重力勢能就減少 重力做負功，重力勢能就增加重力做負功，重力勢能就增加 W W重 重 = E = EP1 P1-E -EP2 P2 W W

8、電 電 = E = EPA PA-E -EPB PB 第11頁/共41頁 存在兩種電荷存在兩種電荷 第12頁/共41頁 例例1右圖中右圖中MN為電場中某一條電場線方為電場中某一條電場線方 向向右，在線取兩點向向右，在線取兩點a、b 今將一電荷今將一電荷q 從從a移到移到b則則（ ） A.電場力做正功，電場力做正功，q的電勢能增加；的電勢能增加； B.電場力做負功，電場力做負功，q的電勢能增加；的電勢能增加； C.電場力做正功，電場力做正功，q的電勢能減少；的電勢能減少； D.電場力做負功，電場力做負功，q的電勢能減少。的電勢能減少。 C 第13頁/共41頁 例例2：A和和B為電場中某條電場線上

9、的點，如為電場中某條電場線上的點，如 圖：將圖：將q=410-9的正電荷從的正電荷從A點移到點移到B點需點需 克服電場力做功克服電場力做功5 10-7J，則，則 電場方向由電場方向由AB還是還是BA？ 電荷在哪點時電勢能大？大多少？電荷在哪點時電勢能大？大多少？ A B 第14頁/共41頁 電場的電場的力的性質力的性質我們必須用我們必須用場強場強E E來描述，那來描述，那 么電場的么電場的能的性質能的性質我們又應該用什么物理量來描我們又應該用什么物理量來描 述呢？能否用述呢？能否用“電勢能電勢能”呢？呢？ 電場的能的性質也是電場本身的一種屬性，電場的能的性質也是電場本身的一種屬性， 它只能由場

10、源本身所決定，而與電場中有無放入它只能由場源本身所決定，而與電場中有無放入 試探電荷無關。而電勢能的大小是與試探電荷的試探電荷無關。而電勢能的大小是與試探電荷的 電量電量q q有關的（因有關的（因q q越大，其所受電場力就越大，越大，其所受電場力就越大， 具有的做功本領大，電勢能也就大），故不能用具有的做功本領大，電勢能也就大），故不能用 “電勢能電勢能”來描述電場的能的性質，我們引入一來描述電場的能的性質，我們引入一 個新的物理量個新的物理量“電勢電勢”來表示它。來表示它。 第15頁/共41頁 那么怎樣去衡量電場的能的性質、怎樣去定義那么怎樣去衡量電場的能的性質、怎樣去定義“電勢電勢” 呢？

11、呢？ + A B EpA-0EpB-0 q E q E B p A p q E q E B p A p 同理可知：若試探電荷為同理可知：若試探電荷為-q-q，也有：，也有： 也就是說，比值也就是說，比值E EpA pA/q /q的大小與試探電荷的正負及電 的大小與試探電荷的正負及電 量量q q均無關，只與電場中該點在電場中的位置有關，故其均無關，只與電場中該點在電場中的位置有關，故其 可衡量電場的性質?？珊饬侩妶龅男再|。 三三. 電勢電勢 第16頁/共41頁 取取O點的電勢能為零點的電勢能為零, 則則: EPA = q E L COSELCOS q EPA 討論電勢能與電荷的比值討論電勢能與電

12、荷的比值? A L O E + 第17頁/共41頁 電荷在電場中某一點的電勢能與電荷在電場中某一點的電勢能與 它的電荷量的比值它的電荷量的比值 2. 公式公式: q EP 3. 單位單位: 伏特伏特 符號為符號為V 1 V = 1 J/C 三三. 電勢電勢 1. 定義定義: 第18頁/共41頁 第19頁/共41頁 1.沿著電場線方向沿著電場線方向,電勢將怎樣變化電勢將怎樣變化? 第20頁/共41頁 1. 電場線指向電勢降低的方向電場線指向電勢降低的方向 第21頁/共41頁 2.如何確定電場中某點的電勢如何確定電場中某點的電勢? ( (提示提示: :類比于電勢能的確定類比于電勢能的確定.).)

13、第22頁/共41頁 1. 電場線指向電勢降低的方向電場線指向電勢降低的方向 2.與電勢能的情況相似與電勢能的情況相似,應先確定電場應先確定電場 中某點的電勢為零中某點的電勢為零.(通常取離場源電通常取離場源電 荷無限遠處或大地的電勢為零荷無限遠處或大地的電勢為零.) 第23頁/共41頁 例例3. 將一電量為將一電量為 的點電的點電 荷從電場外一點荷從電場外一點P移至電場中某點移至電場中某點A, 電電 場力做場力做 功功 ,求求A點的電勢點的電勢. cq 6 102 J 5 104 解解: 設場外一點設場外一點P的電勢為的電勢為0 p JWEPA 5 104 VV q E PA A 20 102

14、 104 6 5 從從P A,電場力做的功電場力做的功 PA EW 點評點評: :電勢的確定首先要確定零電勢處電勢的確定首先要確定零電勢處 ,且電勢可以為負且電勢可以為負. 第24頁/共41頁 3.電勢為負數(shù)時電勢為負數(shù)時,負號表示方向嗎負號表示方向嗎? 第25頁/共41頁 1. 電場線指向電勢降低的方向電場線指向電勢降低的方向 2.與電勢能的情況相似與電勢能的情況相似,應先確定電場應先確定電場 中某點的電勢為零中某點的電勢為零.(通常取離場源電通常取離場源電 荷無限遠處或大地的電勢為零荷無限遠處或大地的電勢為零.) 3.電勢是標量電勢是標量,只有大小只有大小,沒有方向沒有方向.(負電負電 勢

15、表示該處的電勢比零電勢處電勢低勢表示該處的電勢比零電勢處電勢低.) 第26頁/共41頁 思考思考 在上面關于電勢能和電勢在上面關于電勢能和電勢 的討論及插圖中的討論及插圖中,我們一直把試我們一直把試 探電荷探電荷q當作正電荷處理當作正電荷處理.請把請把q 當做負電荷當做負電荷,重復以上討論重復以上討論.其結其結 果與上面的結果是否一致果與上面的結果是否一致? 第27頁/共41頁 高度和電勢高度和電勢 重力場中，同一物體在不重力場中，同一物體在不 同位置，同位置，E Ep p不同。不同。 電場中，同一電荷在電場中，同一電荷在 電場中的不同位置電場中的不同位置,E,EP P 不同。不同。 不同物體

16、在同一位置，不同物體在同一位置， E Ep p正比于質量正比于質量m m 不同電荷在同一位置，不同電荷在同一位置， E EP P正比于電量正比于電量q q E Ep p/m = gh/m = gh，h h只與相對位只與相對位 置有關置有關 E EP P/q /q 叫做電勢叫做電勢 ， 只與只與 相對位置有關相對位置有關 第28頁/共41頁 練習練習. 如圖所示如圖所示,在同一條電場線上有在同一條電場線上有A . B .C 三點三點,將將 的點電荷由的點電荷由A點移點移 動到動到B點點,電場力做什么功電場力做什么功?做多少功做多少功?電勢能電勢能 變化了多少變化了多少?在將該電荷由在將該電荷由B

17、點移到點移到C點點,電場電場 力做什么功力做什么功?做多少功做多少功?電勢能變化了多少電勢能變化了多少? cq 6 106 V A 5V C 2 0 B A B C 第29頁/共41頁 等勢面等勢面 地理上，等高線表示地勢的高低。地理上，等高線表示地勢的高低。 在電場中常用等勢面來表示電勢的高低。在電場中常用等勢面來表示電勢的高低。 電場中電勢相同的各點構成的面叫做電場中電勢相同的各點構成的面叫做等勢面等勢面 第30頁/共41頁 等勢面等勢面 等勢面的特點：等勢面的特點： 1、等勢面一定跟電場線、等勢面一定跟電場線垂直垂直，在同一等勢面上的任意，在同一等勢面上的任意 兩點間移動電荷，電場力兩點

18、間移動電荷，電場力不做功不做功； 2、電場線總是從電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面，、電場線總是從電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面， 任意兩個等勢面都任意兩個等勢面都不會相交不會相交； 3、等差、等差等勢面越密等勢面越密的地方的地方電場強度越大電場強度越大 第31頁/共41頁 等勢面等勢面 幾種典型電場的等勢面：幾種典型電場的等勢面： 1、點電荷電場中的等勢、點電荷電場中的等勢 面：面： 以點電荷為球心的一簇球以點電荷為球心的一簇球 面面 第32頁/共41頁 等勢面等勢面 2、等量異種點電荷電場、等量異種點電荷電場 中的等勢面：中的等勢面： 兩簇對稱曲面兩簇對稱曲面 第33頁/共41頁 等勢面

19、等勢面 3、等量同種點電荷電場、等量同種點電荷電場 中的等勢面：中的等勢面： 兩簇對稱曲面兩簇對稱曲面 第34頁/共41頁 等勢面等勢面 5、勻強電場中的等勢面：、勻強電場中的等勢面： 垂直于電場線的一簇平面垂直于電場線的一簇平面 4、形狀不規(guī)則的帶電導、形狀不規(guī)則的帶電導 體附近的電場線及等勢體附近的電場線及等勢 面面 第35頁/共41頁 等勢面等勢面 如圖所示，虛線如圖所示，虛線a、b和和c是某靜電場中的三個等勢面，它們的是某靜電場中的三個等勢面，它們的 電勢分別為電勢分別為 、 和和 ，一帶正電粒子射入電場中，其運動軌，一帶正電粒子射入電場中，其運動軌 跡如實線跡如實線KLMN所示。由圖

20、可知：所示。由圖可知： A、粒子從、粒子從K到到L的過程中，電場力做負功的過程中，電場力做負功 B、粒子從、粒子從L到到M的過程中，電場力做負功的過程中，電場力做負功 C、粒子從、粒子從K到到L的過程中，電勢能增加的過程中，電勢能增加 D、粒子從、粒子從L到到M的過程中，動能減少的過程中，動能減少 a b c AC a b c K L M N 第36頁/共41頁 等勢面等勢面 如圖所示，三個等差等勢面上有如圖所示，三個等差等勢面上有a、b、c、d四點，若四點，若 將一個正電荷由將一個正電荷由c經(jīng)經(jīng)a移動到移動到d電場力做正功電場力做正功W1，若由，若由c 經(jīng)經(jīng)b移動到移動到d電場力做正功電場力做正功W2，則：，則： 2121 2121 2121 2121 . . . . ， ， ， ， WWD WWC WWB WWA 1 2 3 c a b d D 第37頁/共41頁 1.如圖所示，如圖所示，a、b、c、d為某電場中的等勢為某電場中的等勢 面，一帶正電粒子