1.4 电势能和电势 课件-2023-2024学年高二上学期物理人教版选修3-1

1.4 电势能和电势 从能量的角度认识电场 复习回顾 1、功的计算： 功是能量转化的量度！ 2、重力做功的特点： (1)与路径无关,由初末位置的高度差来决定. (2)重力做功WG与重力势能变化的关系 重力做正功，重力势能减少; 重力做负功，重力势能增加 (3)重力势能是相对的,须选定零势能参考面 类比：电荷在静电场中也会有势能吗？ 是电场力做功引起这种势能的变化吗？ 方法：如何研究电场能的性质？ 可否用研究重力场一样的方法来研究呢？ 问题：电场力做功又有什么特点？ 如图,在匀强电场中,将一个+q的电荷沿直线从A点移动到B点,电场力做功是多少？ WAB=F XAB cos θ XAB cos θ xAM 如果沿甲或乙或丙,电场力做功又是多少？ 匀强电场中，电场力做功等于电场力 乘以沿力方向的位移。 与运动路径无关，只与起末位置有关 qE = 电场力做功特点 结论 ★此结论对于非匀强电场也适用 这与什么力做功相似呢？ B M A ө + 甲 乙 丙 F电 在物理上，对力产生的原因，我们都用场来解释，它们就一定有许多相似的地方，下面，我们就将重力场与电场进行对比，从功和能的角度来认识电场，认识一些新的物理量:电势能，电势，和电势差。 重力场 电场 mg qE 物体能够对外做功，我们就说它具有能量，在重力场中，物体受到的重力能够对外做功，我们就说它具有重力势能；同样，在电场中，电荷受到的电场力也能对外做功，我们就说它具有电势能。 B 如何表示电势能的大小呢 A 电势能（Ep） 重力场 电场 mg qE 1.电荷在电场中具有的势能， 叫电势能。 2.符号: EP , 单位: J 在重力场中， WG>0时 ,EP减小，WG<0时,EP变大 在电场中， W电>0时,EP减小，W电<0时,EP变大 4.W电>0时,EP减小，W电<0时,EP增加 在重力场中，WG=-△EP 在电场中，W电 =-△EP电 5.功能关系:W电 = -△EP电 即:电荷从A点移动到B点电场力做的功WAB=-(EPB-EPA) A B 3.标量：有正负，表示大小 重力场 电场 mg qE 零势能面 零势能面 h 在重力场中，在描述重力势能时，需要先选一个参考面，作为零势能面，若物体距地面的高度为h，则重力势能就写成EP=mgh 同样的道理，在电场中，要描述电势能时，也需要先选一个参考面，作为零势能面，通过类比EP=mgh，就可写出电势能的表达式：EP=q φ 在重力场中：EP = mg h 在电场中：EP电= q φ 5.定义式： EP电= q φ φ叫作电势，类似于重力场中的高度，单位：V 电势 φ 重力场 电场 mg qE 1.定义式： 2.单位：伏（V） 在重力场中：h=0时，EP重=0 在电场中： φ =0时，EP电=0 零势能面 零势能面 h h=0 φ =0 3.φ =0时，EP电=0 零电势点的选取是任意的，一般选择大地或无穷远处φ =0 4. φ是标量，但有正负之分，其正负表示大小 5. 沿着 电场线方向，电势逐渐降低. 6.电场中某点的电势能，等于将电荷从零电势点移到该点时电场力做的功 比值定义法，计算时要代入正负号 例如：φ A=3V ：比0电势高3V φ B=-5V ：比0电势低5V 故 φ A ＞ φ B 电势差（U） 重力场 电场 零势能面 零势能面 hA h=0 1.定义： 在重力场中： hB A B A B △h 在电场中： △ φ φ A φ B 电场中A、B两点之间电势之差 即：UAB= φA-φB UBA= φB-φA 电势差的绝对值也叫电压 在重力场中：W=G△h 在电场中：WAB=qUAB 2.公式： UAB= 注意： 电势差UAB是由电场本身决定的，与WAB和q无关，不能说UAB∝WAB,也不能说UAB∝1/q 重力场 电场 mg qE 零势能面 零势能面 h h=0 φ =0 4.电场力做功： WAB=qUAB UAB= WAB=qUAB 3.是标量: 正负代表一点比另一点电势高或低 5.决定因素:WAB跟路径无关,UAB也跟路径无关;且跟WAB 和q都无关,只是由电场本身和两点位置有关. 注：计算时要将UAB和q的正负号代入 理解、区分各个物理量 重力场 电场 hA hB A B A B △h △ φ φ A φ B EP重 EP电 G q h φ UAB EP电=qφ WAB=EPA-EPB UAB= φA-φB UAB= 重力场 电场 G q 1.等势面：电势相同的点连成的线(面) 等势面 2.等势面的特点： (1)电场线与等势面垂直 (3