人教版高中物理選修31第一章第4節(jié)電勢(shì)能和電勢(shì)

第4節(jié)電勢(shì)能和電勢(shì)AB在電場(chǎng)力作用下電荷做加速運(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?，F(xiàn)象思考什么能轉(zhuǎn)化為電荷的動(dòng)能呢？一個(gè)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+qF電場(chǎng)中的能量如圖所示，在電場(chǎng)強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，將試探電荷q沿幾條不同的路徑從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，求靜電力對(duì)電荷做的功。一、靜電力做功的特點(diǎn)電荷沿直線運(yùn)動(dòng)電荷沿折線運(yùn)動(dòng)電荷沿任意曲線運(yùn)動(dòng)靜電力做的功與電荷移動(dòng)的路徑無(wú)關(guān)，與電荷的初、末位置有關(guān)。此結(jié)論不僅適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)，也適用于非勻強(qiáng)電場(chǎng)。1靜電力做功的特點(diǎn)雖然是從勻強(qiáng)電場(chǎng)中推導(dǎo)出來(lái)的，但是同樣適用于非勻強(qiáng)電場(chǎng)。2只要初、末位置確定了，移動(dòng)電荷做的功就確定了，這一點(diǎn)和重力做功很相似．靜電力做功的特點(diǎn)靜電力對(duì)電荷所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(guò)的路徑無(wú)關(guān)．注意說(shuō)明重力做功：重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能電場(chǎng)力做功的過(guò)程是什么能轉(zhuǎn)化為什么能呢？負(fù)電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)時(shí)，靜電力做負(fù)功，電荷的電勢(shì)能增加。負(fù)電荷從B點(diǎn)移到A點(diǎn)時(shí)，靜電力做正功，電荷的電勢(shì)能減少。EAB+V0+V0EAB定義由于移動(dòng)電荷時(shí)靜電力做的功與移動(dòng)的路

徑無(wú)關(guān)，電荷在電場(chǎng)中也具有勢(shì)能，這種勢(shì)能

叫作電勢(shì)能，可用Ep表示．二、電勢(shì)能（EP）-V0-V0盡管重力做功與電場(chǎng)力做功很相似，但還是存在很大差異電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減少△注意?、偃粽姾身樦妶?chǎng)線方向移動(dòng)②若負(fù)電荷順著電場(chǎng)線方向移動(dòng)——存在兩種電荷！電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加1電勢(shì)能是標(biāo)量，有正負(fù)之分，其正負(fù)與零勢(shì)能位置的選取有關(guān)2電勢(shì)能為負(fù)表示電荷在該處的電勢(shì)能比選取的勢(shì)能零點(diǎn)小3電場(chǎng)與電荷構(gòu)成系統(tǒng)共同具有的特點(diǎn)：電荷在某點(diǎn)的電勢(shì)能，等于靜電力把它從該點(diǎn)移動(dòng)到零勢(shì)能位置時(shí)靜電力所做的功。例1、在場(chǎng)強(qiáng)E=103N/C的勻強(qiáng)電場(chǎng)中有A、B兩點(diǎn),將一電荷量為16×10-19C的正電荷分別放到相距1m的A、B兩點(diǎn)，問(wèn)（1）電荷在那個(gè)點(diǎn)的電勢(shì)能更大？（2）電荷在A點(diǎn)具有多少電勢(shì)能？EAB+ 例2、將帶電量為6×10-6C的負(fù)電荷從電場(chǎng)中的A點(diǎn)移到B點(diǎn)，克服電場(chǎng)力做了3×10-5J的功，再?gòu)腂移到C，電場(chǎng)力做了12×10-5J的功，則（1）電荷從A移到B，再?gòu)腂移到C的過(guò)程中電勢(shì)能共改變了多少？（2）如果規(guī)定A點(diǎn)的電勢(shì)能為零，則該電荷在B點(diǎn)和C點(diǎn)的電勢(shì)能分別為多少？（3）如果規(guī)定B點(diǎn)的電勢(shì)能為零，則該電荷在A點(diǎn)和C點(diǎn)的電勢(shì)能分別為多少？增加了18×10-5JEPC=18×10-5JEPC=-12×10-5JEPB=3×10-5JEPA=-3×10-5J定義電荷在電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電勢(shì)能與它的電荷量的比值定義式單位

伏特：伏特V三、電勢(shì)（?）電勢(shì)是標(biāo)量。只有大小，沒(méi)有方向。計(jì)算時(shí)，Ep和q的正負(fù)號(hào)都要代入。3注意1電勢(shì)是標(biāo)量2計(jì)算時(shí)，EP和q正負(fù)都要帶3電勢(shì)與電場(chǎng)線的關(guān)系沿電場(chǎng)線場(chǎng)強(qiáng)方向電勢(shì)越來(lái)越低。即電場(chǎng)線指向電勢(shì)降低的方向。ABE電荷由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)正電荷負(fù)電荷電場(chǎng)力做功電勢(shì)能變化電勢(shì)變化正功負(fù)功如何比較電勢(shì)的高低減少減少減少增加1電勢(shì)具有相對(duì)性，一般選取無(wú)窮遠(yuǎn)處或大地為零勢(shì)能點(diǎn)2電勢(shì)是標(biāo)量，只有大小，沒(méi)有方向3電場(chǎng)中某點(diǎn)電勢(shì)的大小由電場(chǎng)本身性質(zhì)決定，與試探電荷無(wú)關(guān)4沿著電場(chǎng)線方向電勢(shì)越來(lái)越低5正點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)中電勢(shì)均為正，負(fù)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)中電勢(shì)均為負(fù)反映電場(chǎng)力的性質(zhì)，電勢(shì)?反映電場(chǎng)能的性質(zhì)說(shuō)明電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)的區(qū)別與聯(lián)系電場(chǎng)強(qiáng)度E物理意義描述電場(chǎng)的力的性質(zhì)描述電場(chǎng)的能的性質(zhì)定義電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度等于放在該點(diǎn)的正點(diǎn)電荷所受的靜電力

F跟該點(diǎn)電荷電荷量q

的比值．公式：電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)，

等于單位正電荷由

該點(diǎn)移動(dòng)到零電勢(shì)

點(diǎn)靜電力所做的功．電場(chǎng)強(qiáng)度E矢量與

標(biāo)量矢量，某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向與正電荷在該點(diǎn)所受的靜電力的方向相同標(biāo)量，但有正負(fù)，電勢(shì)為正表示該點(diǎn)的電勢(shì)比參考點(diǎn)的電勢(shì)高，電勢(shì)為負(fù)表示該點(diǎn)的電勢(shì)比參考點(diǎn)的電勢(shì)低單位牛[頓]每庫(kù)[侖](N/C)、伏[特]每米(V/m)伏特(V)(1V=1J/C)聯(lián)系沿著電場(chǎng)線的方向電勢(shì)降低電勢(shì)與電勢(shì)能的區(qū)別與聯(lián)系電勢(shì)能Ep物理意義反映電場(chǎng)的能的性質(zhì)的物理量電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)所具有的勢(shì)能相關(guān)因素電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電勢(shì)

的大小，只跟電場(chǎng)

本身有關(guān)，跟試探電

荷無(wú)關(guān)電勢(shì)能的大小是由試探電荷和該點(diǎn)電勢(shì)共同決定的大小沿電場(chǎng)線方向，電勢(shì)

逐漸降低，取定零電

勢(shì)點(diǎn)后，某點(diǎn)的電勢(shì)高于零電勢(shì)，為正值;

某點(diǎn)的電勢(shì)低于零電

勢(shì)，為負(fù)值正電荷電勢(shì)能的正負(fù)跟電勢(shì)的正負(fù)相同；負(fù)電荷電勢(shì)能的正負(fù)跟電勢(shì)的正負(fù)相反電勢(shì)能Ep標(biāo)量與

矢量標(biāo)量，但有正負(fù)，其正負(fù)表示比零電勢(shì)高或低標(biāo)量，但有正負(fù)，其正負(fù)表示比零

電勢(shì)能大或小單位伏特(V)焦耳(J)聯(lián)系例1、將一電量為的點(diǎn)電荷從電場(chǎng)外一點(diǎn)P移至電場(chǎng)中某點(diǎn)A，電場(chǎng)力做功,求A點(diǎn)的電勢(shì)。設(shè)場(chǎng)外一點(diǎn)P的電勢(shì)為解:注意:電勢(shì)的確定首先要確定零電勢(shì)處，且電勢(shì)可以為負(fù)。即學(xué)即練例2、如果把q=10×10-8C的電荷從無(wú)窮遠(yuǎn)處移至電場(chǎng)中的A點(diǎn)，需克服電場(chǎng)力做功W=12×10-4J。那么⑴q在A點(diǎn)的電勢(shì)能和在A點(diǎn)的電勢(shì)各是多少？⑵q未移入電場(chǎng)前A點(diǎn)的電勢(shì)是多少？即學(xué)即練解:定義電場(chǎng)中電勢(shì)相同的各點(diǎn)構(gòu)成的面，叫做等勢(shì)面四、等勢(shì)面（1）在同一等勢(shì)面上的任意兩點(diǎn)間移動(dòng)電荷，電場(chǎng)力不做功（2）電場(chǎng)線（或E）⊥等勢(shì)面，且由電勢(shì)較高的等勢(shì)面指向電勢(shì)較低的等勢(shì)面（4）等差等勢(shì)面密處場(chǎng)強(qiáng)大、電場(chǎng)線密，等勢(shì)面疏處場(chǎng)強(qiáng)小、電場(chǎng)線疏（3）不同等勢(shì)面在空間不相交、不相切，閉合（5）沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐漸降低，且降低最快（6）勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)均勻變化。等勢(shì)面的特點(diǎn)：例1、關(guān)于等勢(shì)面，正確的說(shuō)法是（

）

A．電荷在等勢(shì)面上移動(dòng)時(shí)不受電場(chǎng)力作用，所以不做功B．等勢(shì)面上各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小相等C．等勢(shì)面一定跟電場(chǎng)線垂直D．兩等勢(shì)面不能相交CD即學(xué)即練例2、孤立點(diǎn)電荷電場(chǎng)中的一簇等勢(shì)面如圖所示中虛線所示，其電勢(shì)分別為ψ1、ψ2、ψ3，A、B、C是某電場(chǎng)線與這簇等勢(shì)面的交點(diǎn)，且ab=，電場(chǎng)力做正功W1；再由b移至C，電場(chǎng)力做正功W2,則（

）AW1=W2，ψ1＜ψ2＜ψ3BW1=W2，ψ1＞ψ2＞ψ3CW1＞W(wǎng)2，ψ1＞ψ2＞ψ3DW1＜W2，ψ1＞ψ2＞ψ3C123即學(xué)即練例3、如圖所示，三個(gè)等差等勢(shì)面上有a、b、c、d四點(diǎn)，若將一個(gè)正電荷由c經(jīng)a移動(dòng)到d電場(chǎng)力做正