電勢電勢差課件

4、電勢能電勢與電勢差復(fù)習(xí)：重力做功的特點(diǎn)：重力做功與路徑無關(guān),由初末位置的高度差來決定.質(zhì)量為m的物體沿三條不同的路徑從A到B。WG＝mghP17討論交流：圖1－4－2(a)(b)(c)分別表示勻強(qiáng)電場(場強(qiáng)為E)中的+q0電荷沿不同的路徑從A到B。1.沿S1電場力做的功是多少？2.沿S2電場力做的功是多少？3.沿S3電場力做的功是多少？三種情況下電場力做的功相等嗎？P17討論交流：S1:A→BS2:A→C→BWAB＝q0E·dWAC＝q0E·L·cosθ＝q0E·dWCB＝0WACB＝WAC+WCB＝q0E·dS3:A→C→BWAC

=q0E·L1·cosθ1+q0E·L2·cosθ2+···+q0E·Ln·cosθn=q0E·d1+q0E·d2+···+q0E·dn=q0E(d1+d2+···+dn)=q0E·dWCB＝0WACB＝WAC+WCB＝q0E·d特點(diǎn):電場力做功與移動(dòng)電荷所經(jīng)過的具體路徑無關(guān),只與移動(dòng)電荷的電荷量以及在電場中的起始位置和終止位置有關(guān).結(jié)論:在勻強(qiáng)電場中,電場力做功只與移動(dòng)電荷的電荷量以及起點(diǎn)和終點(diǎn)的位置有關(guān)，而與路徑無關(guān)。一、電場力做功的特點(diǎn)：WA→B＝q0E·d你認(rèn)識電場嗎？1、電場是物質(zhì)存在的一種特殊形式，在電荷的周圍存在著電場?！獔龅奶厥庑?、場的物質(zhì)性2、電場和實(shí)物（即由原子、分子等組成的物質(zhì)）一樣，具有力的性質(zhì)和能的性質(zhì)?！妶隽Φ男再|(zhì)—引入電場強(qiáng)度E※電場能的性質(zhì)—引入……？地球負(fù)電荷m+q用類比法研究電場能的性質(zhì)重力場電場mgqE場方向場方向地球附近的重力場跟負(fù)電荷的電場相似如何研究電場能的性質(zhì)？一個(gè)試探電荷在電場中某點(diǎn)由靜止釋放,將如何運(yùn)動(dòng)?

在電場力作用下電荷做加速運(yùn)動(dòng),一段時(shí)間后,試探電荷的動(dòng)能增加.是什么能轉(zhuǎn)化為電荷的動(dòng)能呢?地球mmg場方向負(fù)電荷qE場方向+q1.定義:二、電勢能EP電荷在電場中所具有的與電荷位置有關(guān)的勢能叫電勢能2、電勢能是電荷和電場系統(tǒng)所共同具有的能量。3、電勢能具有相對性；電勢能是標(biāo)量，有正負(fù)之分；電勢能是狀態(tài)量。4、電場力做功與電勢能的變化ΔEP(過程量)的關(guān)系,電場力做的功是電勢能和其它形式能轉(zhuǎn)化的量度P18討論交流：如圖1-4-3(a)所示，物體在地面附近從A下降到B或從B上升到A時(shí)，重力做功與物體重力勢能的變化有什么關(guān)系？如圖1-4-3(b)所示，在勻強(qiáng)電場中從A到B或從B到A移動(dòng)電荷時(shí)，電場力做功與電荷電勢能的變化有什么關(guān)系？(2)電勢能的改變?chǔ)P(過程量),只由電場力對電荷做功引起,與其它力對電荷做功無關(guān).(3)電場力做功是電勢能和其它形式的能轉(zhuǎn)化的量度,即:WAB=–ΔEPAB=–(EPB–EPA)=EPA–EPB(4)電場中某點(diǎn)電荷的電勢能在數(shù)值上等于把該電荷從該點(diǎn)移到無窮遠(yuǎn)處(零電勢能點(diǎn))電場力所做的功.EPA=WA∞(5)在電場中,把電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn),電勢能的增減由電荷的電性決定.(1)電場力做正功,電勢能減少,電勢能轉(zhuǎn)化為其它形式的能;電場力做負(fù)功,電勢能增加,其它形式的能轉(zhuǎn)化為電勢能.P19討論交流：電場力做功，電勢能如何變化如圖1-4-4所示，在點(diǎn)電荷+Q形成的電場中，將一個(gè)正電荷q1從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)，電場力做正功還是做負(fù)功？q1在B點(diǎn)時(shí)的電勢能比在A點(diǎn)的電勢能大還是??？如圖1-4-5所示，如果將一個(gè)負(fù)電荷q2從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)，電場力做正功還是做負(fù)功？q2在B點(diǎn)時(shí)的電勢能比在A點(diǎn)的電勢能大還是??？正電荷q1從A點(diǎn)移到B點(diǎn)時(shí),電場力做

,電荷的電勢能

.該電荷在

點(diǎn)的電勢能大負(fù)電荷q2從A點(diǎn)移到B點(diǎn)時(shí),電場力做

,電荷的電勢能

.該電荷在

點(diǎn)的電勢能大負(fù)功A減小正功如:規(guī)定無窮遠(yuǎn)處電勢能為零,則在+Q點(diǎn)電荷的電場中,+q的電勢能為+,-q的電勢能為-;則在-Q點(diǎn)電荷的電場中,+q的電勢能為-,-q的電勢能為+。B增加例1.將帶電量為6×10-6C的負(fù)電荷從電場中的A點(diǎn)移到B點(diǎn)，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(diǎn)的電勢能為零，則該電荷在B點(diǎn)和C點(diǎn)的電勢能分別為多少？（3）如果規(guī)定B點(diǎn)的電勢能為零，則該電荷在A點(diǎn)和C點(diǎn)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

珠穆朗瑪峰海拔8844米峨眉山海拔3099米什么是高度？什么是高度差？高度差hAB=hA-hBhA=hAO=hA-hO一般取地面或最低點(diǎn)為參考點(diǎn)高度就是某點(diǎn)到參考位置(選擇的零高度)的高度差。重力場高度是特殊的高度差P19討論交流：1.在靜電場中搬運(yùn)電荷，電場力要做功，電荷與電場共有的電勢能發(fā)生變化，我們應(yīng)當(dāng)怎樣描述靜電場的能的性質(zhì)呢？能用檢驗(yàn)電荷所具有的電勢能來描述嗎？說說你的看法。2.類比電場強(qiáng)度概念的建立的過程，你得到什么啟示？3.在圖1-4-2中，若將電荷量為q0

的檢驗(yàn)電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)時(shí)電場力所做的功為W0，請將電荷量分別為2q0、3q0

·

·

·

·的電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)時(shí)的相關(guān)量填入下表：檢驗(yàn)電荷的電荷量q02q03q0···nq0電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)時(shí)電場所做的功W0電荷在A、B兩點(diǎn)電勢能的變化EPA－EPB電荷在A、B兩點(diǎn)電勢能的變化EPA－EPB與電荷量的比值2W03W0···nW0···2W03W0···nW0W0hAB與G無關(guān)，只取決于始、末的位置。2、比值定義法:高度差hAB=WG/G1、WAB∝G，WAB/G—恒量hABm地球mg場方向負(fù)電荷+qqE場方向勢差1、WAB∝m，WAB/m—恒量ghAB1、WAB∝q，WAB/q—恒量dE2、比值定義法：××差ghAB=WG/m2、比值定義法：××差dE=WAB/qghAB與m無關(guān),取決于始、末的位置和重力場.dE與q(大小、正負(fù)、有無)無關(guān),只取決于始、末的位置和電場。用類比法研究電場的這種性質(zhì)重力場電場1.電勢的定義:三、電勢檢驗(yàn)電荷在電場中某點(diǎn)A的電勢能與檢驗(yàn)電荷電荷量的比值,叫做電場中該點(diǎn)A的電勢。3.電勢的計(jì)算式：電荷q在電場中由某點(diǎn)A移動(dòng)到無窮遠(yuǎn)處（參考點(diǎn)）時(shí),電場力所做的功WA∞與電荷量q的比值WA∞

/q,也是A點(diǎn)的電勢.電場中某點(diǎn)的電勢,等于單位正電荷由該點(diǎn)移動(dòng)到參考點(diǎn)(零電勢點(diǎn))時(shí)電場力所做的功。(計(jì)算時(shí)要代入正負(fù)號)4.單位:

伏特(V)5.電勢是標(biāo)量:正負(fù)代表高低1V＝1J/C6.電勢的物理意義:電勢是描述電場能的性質(zhì)的物理量.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)。即與Ep、q無關(guān)7.電勢的決定因素：正電荷q1從A點(diǎn)移到B點(diǎn)時(shí),電場力做

,電荷的電勢能

.該電荷在

點(diǎn)的電勢能大負(fù)電荷q2從A點(diǎn)移到B點(diǎn)時(shí),電場力做

,電荷的電勢能

.該電荷在

點(diǎn)的電勢能大負(fù)功A減小正功如:規(guī)定無窮遠(yuǎn)處電勢能為零,則在+Q點(diǎn)電荷的電場中,+q的電勢能為+,-q的電勢能為-;則在-Q點(diǎn)電荷的電場中,+q的電勢能為-,-q的電勢能為+。B增加8.沿電場線方向電勢降低9.如以無窮遠(yuǎn)處電勢為零，則：(1)正電荷（+Q）形成的電場中各點(diǎn)的電勢均為正值（且離場源近處電勢大）；

(2)負(fù)電荷（-Q）形成的電場中各點(diǎn)的電勢均為負(fù)值（且離場源近處電勢?。?。四.電勢差U1.定義：規(guī)定A、B兩點(diǎn)的電勢之差為A、B兩點(diǎn)的電勢差UAB2.定義式：3.電勢差的計(jì)算式：電荷q在電場中由一點(diǎn)A移動(dòng)到另一點(diǎn)B時(shí),電場力所做的功WAB與電荷量q的比值WAB/q,叫做A,B兩點(diǎn)間的電勢差.兩點(diǎn)間的電勢差也叫這兩點(diǎn)間的電壓.4.單位:伏特(V)1v=1J/c5.電場中A、B兩點(diǎn)間的電勢差UAB,在數(shù)值上等于單位正電荷由A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)時(shí),電場力所做的功WAB.6.電勢差是標(biāo)量:正負(fù)代表兩點(diǎn)電勢的高低A、B間的電勢差：UABB、A間的電勢差：UBA且UAB=–UBA例2、將一個(gè)電量為－2×10-9C的點(diǎn)電荷從電場中的M點(diǎn)移到N點(diǎn)，需克服電場力做功1.4×10－8J，M、N兩點(diǎn)間的電勢差

UMN為多少？若將該電荷從N移到M，電場力做什么功？UNM為多少？解：由電勢差的定義式可知 UMN=WMN/qUMN=－UNM

UNM=WNM/q=(－1.4×10－8J

)/(－2×10-9C)=7V=(1.4×10－8J

)/(－2×10-9C)=-7V將W和q的正負(fù)號代入計(jì)算7.電勢差的物理意義:電勢差是反映電場能的性質(zhì)物理量.8、電壓：電勢差的絕對值也叫電壓．適用于任何電場。10.注意:利用該計(jì)算式最好代入符號計(jì)算。五、電場力做功的計(jì)算：1.由計(jì)算式可推導(dǎo)出2.此公式適用于任何電場,與電荷的運(yùn)動(dòng)路徑無關(guān),且不涉及電場力.3.電場力做功有正負(fù)之分,電場力做正功,WAB>0;電場力做負(fù)功,WAB<0.電荷量也有正負(fù)之分,對正電荷取q>0;對負(fù)電荷取q<0;利用UAB=WAB/q計(jì)算時(shí),要注意到WAB、q及UAB的正負(fù).4.勻強(qiáng)電場中電場力做功的計(jì)算(1)WAB=qUAB(2)WAB=qEd例3.將一電量為的點(diǎn)電荷從電場外一點(diǎn)P移至電場中某點(diǎn)A,電場力做功,以P點(diǎn)為零勢點(diǎn)。求A點(diǎn)的電勢.解:

場外一點(diǎn)P的電勢為從PA,電場力做的功

PAEW-=注意:計(jì)算電勢首先要規(guī)定零電勢處,且電勢可以為負(fù).例4、在如圖所示的電場中，把點(diǎn)電荷q=+2×10-11C，由A點(diǎn)移到B點(diǎn)，電場力做功WAB=4×10-11J。A、B兩點(diǎn)間的電勢差UAB等于多少？B、A兩點(diǎn)間的電勢差UBA等于多少？WAB=4×10-11JUAB=2VWBA=-4×10-11JUBA=-2V想一想2、電勢差、電勢與零電勢點(diǎn)的選擇有關(guān)嗎？1、高度差、高度與零高度點(diǎn)的選擇有關(guān)嗎？高度就是某點(diǎn)到標(biāo)準(zhǔn)位置的高度差，標(biāo)準(zhǔn)位置常選地面。結(jié)論：高度具有相對性，與參考點(diǎn)的選擇有關(guān)，而高度差與參考點(diǎn)的選擇無關(guān)。ABCABCD例5、將一個(gè)單位正電荷從A、B、D三點(diǎn)移到C點(diǎn)時(shí)，電場力做功分別是15J、5J、-3J。試問：UAC、UBC、UDC分別是多少？若選取C點(diǎn)為電勢零點(diǎn)，則A、B、D三點(diǎn)的電勢分別為多少？若選取D點(diǎn)為電勢零點(diǎn)，則A、B、C三點(diǎn)的電勢分別為多少？0V5V15V-3V0V18V8V3V電勢具有相對性,與參考點(diǎn)的選擇有關(guān),而電勢差具有絕對性,與參考點(diǎn)的選擇無關(guān)。思考:怎么比較電場中兩點(diǎn)電勢高低呢?方法一:根據(jù)電場線方向來確定電勢高低：

沿著電場線的方向，電勢逐漸降低。ABE方法四:如電荷只在靜電力作用下由靜止開始運(yùn)動(dòng)，正電荷由電勢高的點(diǎn)移向電勢低的點(diǎn)，負(fù)電荷由電勢低的點(diǎn)移向電勢高的點(diǎn)。方法二:根據(jù)電勢差表達(dá)式來判斷.方法三:根據(jù)電勢的表達(dá)式來判斷：例6.在電場線上有A、B、C三點(diǎn)，設(shè)C點(diǎn)接地，將1C的正電荷由C移到A點(diǎn)，電場力做功為5J；再將該電荷由A移到B，電場力做功為－8J，求φA、

φB分別是多大？解：由電勢的定義式可知

φA=UAC=WAC/q=

φB=UBC=WBC/q=(－5J

)

/1C=-5V(8

J-5J

)/1C=3V或UAB=WAB/q=(－8J

)

/1C=－8VUAB=φA－φBφB=φA－UAB=3V注意：WBC=WBA+WAC=8J

+（-5J）例7.如圖所示的電場中，A、B兩點(diǎn)間的電勢差UAB=20V，將點(diǎn)電荷q=-2×10-9C，由A點(diǎn)移到B點(diǎn)，靜電力所做的功是多少？WAB=-4.0×10-8J

將UAB和q的正負(fù)號代入計(jì)算項(xiàng)目重力場電場定義場強(qiáng)（矢量）場力場力做功特點(diǎn)勢差（標(biāo)量）地球附近的引力場存在于電荷周圍的場重力場強(qiáng)度g=G/m，方向：垂直于該點(diǎn)的切面向下電場強(qiáng)度E=F/q，方向：正電荷在該點(diǎn)所受電場力方向重力G=mg電場力F=qEWAB=mghAB只與始、末位置有關(guān)，與路徑無關(guān)WAB=qUAB只與始、末位置有關(guān)，與路徑無關(guān)高度差hAB=hA

–hB，與參考點(diǎn)選取無關(guān)電勢差UAB=φA-φB，與參考點(diǎn)選擇無關(guān)構(gòu)建知識結(jié)構(gòu)小結(jié)項(xiàng)目重力場電場勢（標(biāo)量）勢能（標(biāo)量）場力做功與勢能變化的關(guān)系

重力勢能EP=mgh，與參考平面選取有關(guān)電勢能ε=qφ（選學(xué)），與參考平面選取有關(guān)重力做正功，重力勢能減少（轉(zhuǎn)化為其他形式的能）；重力做負(fù)功，重力勢能增加WAB=EPA-EPB

電場力做正功，電勢能減少（轉(zhuǎn)化為其他形式的能）；電場力做負(fù)功，電勢能增加。WAB=εA-εB高度h與參考點(diǎn)的選取有關(guān)，具有相對性電勢φ與參考點(diǎn)的選取有關(guān)，具有相對性主要公式二、WAB=qUAB四、φA=UAO=WAO/q（將WAB和q正、負(fù)號一同代入）（兩種處理方法）1、將UAB和q正、負(fù)號一同代入；2、將UAB和q的絕對值代入，根據(jù)力和位移（或運(yùn)動(dòng)）方向來判斷功的正、負(fù)。特殊的電勢差三、UAB=-UBA五、W電=–Δε六、課堂訓(xùn)練1．如圖1所示，a、b為某電場線上的兩點(diǎn)，那么以下的結(jié)論正確的是（）A．把正電荷從a移到b，電場力做正功，電荷的電勢能減少B．把正電荷從a移到b，電場力做負(fù)功，電荷的電勢能增加C．把負(fù)電荷從a移到b，電場力做正功，電荷的電勢能增加D．從a到b電勢逐漸降低AD2、有關(guān)電場中某點(diǎn)的電勢，下列說法中正確的是（）A、由放在該點(diǎn)的電荷所具有的電勢能的多少?zèng)Q定B、由放在該點(diǎn)的電荷的電量多少來決定C、與放在該點(diǎn)的電荷的正負(fù)有關(guān)D、是電場本身的屬性，與放入該點(diǎn)的電荷情況無關(guān)D3、下列關(guān)于電場的描述,正確的是：A、電場中某點(diǎn)電勢的大小、正負(fù)與零電勢點(diǎn)的選取有關(guān)

B、電場中兩點(diǎn)間的電勢差與零電勢點(diǎn)的選取有關(guān)

C、同一點(diǎn)電荷在電場中的不同點(diǎn)時(shí)，電荷的電勢能較大處電勢一定較高

D、同一點(diǎn)電荷在電場中任兩點(diǎn)間移動(dòng)時(shí)，若電場力做功相同，則兩點(diǎn)間的電勢差相同AD4.如圖，電場中的三點(diǎn)A、B和C，當(dāng)在三點(diǎn)之間移動(dòng)電荷時(shí)，會(huì)有（）A．將同一電荷從A點(diǎn)直接移到B點(diǎn)，和從A點(diǎn)經(jīng)過C點(diǎn)再移到B點(diǎn)，電場力做功完全相同B．將同一電荷從A點(diǎn)加速移到B點(diǎn)，和減速移到B點(diǎn)，電場力做功完全相同D．將同一電荷從A點(diǎn)直接移到B點(diǎn)，和從A點(diǎn)經(jīng)過C點(diǎn)到B點(diǎn)，電場力做的功與電荷量的比值相同C．將不同電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，電場力做的功與電荷量的比值相同.ABCD5.關(guān)于UAB=和WAB=qUAB的理解，正確的是（）A．電場中的A、B兩點(diǎn)的電勢差和兩點(diǎn)間移動(dòng)電荷的電量q成反比B．在電場中A、B兩點(diǎn)移動(dòng)不同的電荷，電場力的功WAB和電量q成正比C．UAB與q、WAB無關(guān)，甚至與是否移動(dòng)電荷都沒有關(guān)系D．WAB與q、UAB無關(guān)，與電荷移動(dòng)的路徑無關(guān)BC6.如圖，電場中的一條電場線和這條電場線上的兩點(diǎn)A和B，則（）A．B點(diǎn)的場強(qiáng)一定比A點(diǎn)的小B．B點(diǎn)的電勢一定比A點(diǎn)的低C．將電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，電荷的電勢能一定減小D．在A點(diǎn)的正電荷，只在電場力作用下，一定沿電場線運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)B7.關(guān)于電勢差UAB和電勢φA

、φB的理解，正確的是（）A．UAB表示B點(diǎn)相對A點(diǎn)的電勢差，即UAB=φB?φAB．UAB和UBA是不同的，它們有關(guān)系：UAB=?UBAC．φA

、φB都有可能有正負(fù)，所以電勢是矢量D．零電勢點(diǎn)的規(guī)定雖然是任意的，但人們常常規(guī)定大地和無窮遠(yuǎn)處為零電勢點(diǎn)BD8、一負(fù)電荷僅受電場力的作用，從電場A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，在此過程中，該電荷做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，則A、B兩點(diǎn)電場強(qiáng)度EA、EB及該電荷在A、B兩點(diǎn)的電勢能EpA、EpB之間的關(guān)系（）EA=EBEA<EBEpA＝EpBEpB>EpA解析：負(fù)電荷在電場中只受電場力作用而做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，可知電場是勻強(qiáng)電場，所以A對。A9、下列關(guān)于電勢高低的判斷正確的（）負(fù)電荷從A移動(dòng)到B時(shí)，外力做正功，A點(diǎn)的電勢一定較高。負(fù)電荷從A移動(dòng)到B時(shí)，電勢能增加，A點(diǎn)的電勢一定較低。負(fù)電荷從A移動(dòng)到B時(shí)，電勢能增加，A點(diǎn)的電勢一定較高。初速度為零的正電荷只在電場力的左右下從A移動(dòng)到B，A點(diǎn)的電勢一定較高。CDab10、如圖，某電場中的一條直線，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)，下列說法正確的是（）該電場一定是勻強(qiáng)電場場強(qiáng)Ea一定小于Eb電子具有的電勢能Epa>Epba點(diǎn)的電勢一定低于b的電勢CD11、如圖，虛線a、b、c勢某靜電場中的三個(gè)等勢面，它們的電勢a最大，c最少，一帶正電的粒子射入電場中，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的過程中，

電場力做負(fù)功粒子從L到M的過程中，

電場力做負(fù)功粒子從K到L的過程中，

電勢能增加粒子從L到N的過程中，

動(dòng)能減少ACKNMLabc12.帶電粒子只在電場力作用下，從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，劃過如圖所示的軌跡，則該粒子（）A．肯定帶負(fù)電B．電勢能不斷減少C．動(dòng)能不斷增加D．在A點(diǎn)的加速度較小

AD13.在電場中,一個(gè)電子從A點(diǎn)移到B點(diǎn),電場力做功30eV,則A、B的電勢差UAB等于

，如果已知B點(diǎn)的電勢為110V，則A的電勢φA等于

，如果規(guī)定A點(diǎn)為零電勢點(diǎn)，則B點(diǎn)的電勢φB等于

。?30V80V30V14.一個(gè)帶電的粒子,電量q=?2.0×10?9C，在靜電場中由A點(diǎn)移到B點(diǎn)。在這個(gè)過程中，除電場力外，其它力做功6.0×1