2015高中物理第1章第4节电势能和电势(第1课时)课件新人教版选修3-1课程.ppt

* . . . 第一章 静电场 第四节 电势能和电势(第一课时) 本节课件通过与前面知识的结合，从电场对电荷做功的角度出发，推知在匀强电场中电场力做功与移动电荷的路径无关。由此与重力做功相类比，说明电荷在电场中也具有电势能。再通过电势能零点的选取过渡到对电势能的计算上，进而理解电势的含义。在教学中通过动画视频等工具，理解电势能与静电力做的功的关系，从而更好的了解电势能和电势的概念。 1. 理解静电力做功的特点、电势能的概念、电势能与电场力做功的关系。 2.理解电势的概念，知道电势是描述电场的能的性质的物理量。明确电势能、电势、静电力的功、电势能的关系。 3.了解电势与电场线的关系，了解等势面的意义及与电场线的关系。 重点：理解掌握电势能、电势、等势面的概念及意义。 难点：掌握电势能与做功的关系，并能用此解决相关问题。 我们知道重力做正功，物体的重力势能减小，其高度降低(如图甲)；重力做负功，物体的重力势能增大，其高度升高(如图乙)。那么当电场力做正功(或负功)时(如图丙)，其电势能与电势又是怎样变化的呢？ 一个试探电荷在电场中某点由静止释放,将如何运动? 在电场力作用下电荷做加速运动,一段时间后获得一定的速度,试探电荷的动能增加。 + F E 什么能转换为动能的呢? 有能量变化，是什么力在做功？ 一、静电力做功的特点 B M A F ? ? 把正电荷沿不同路径从A点移到B点，电场力做多少功？ + 甲 乙 丙 沿甲路径电场力做功: 沿乙路径电场力做功: 沿丙路径电场力做功: 沿任意路径电场力做功: 静电力做功的特点 在电场中移动电荷时 ，静电力做的功与电荷经过的路径无关,只与电荷的始末位置有关。对于非匀强电场也适用。 在匀强电场中，电场力做的功为 W = qEd ，其中 d 为沿电场线方向的位移。 重力做功与路径有没有关系? 重力做功与路径无关,由初末位置的高度差来决定。 做功的过程是一个能量转化的过程，重力做功的过程是重力势能转化动能的过程。 那么电场力做功的过程是什么能转化为什么能呢？ 二、电势能 1. 定义: 电荷在电场中具有与其位置有关的能量叫电势能。 2. 符号: Ep ，单位：焦耳（J） 正电荷从 A 点移到 B 点时 ,静电力做正功 , 电荷的电势能减少 正电荷从 B 点移到 A 点时 , 静电力做负功 , 即电荷克服静电力做功 , 电荷的电势能增加 A B E + A B E 电场力做的功等于电势能的减少量 + 例1. 如图所示,在场强 E = 103 N/C的匀强电场中 , 点电荷q = +1 C 从 A 移动到 B , AB 相距 L = 1 m , 电场力做功为多少 ? 电势能如何变化? 电势能减少103J 那么电荷在B 点具有的电势能多大？ + A B F 在理解电势能时，我们大可以用重力势能来理解，下面我们看这道问题： mg A B 重力势能为负表示的物理意义是什么？ 设物体在重力作用下从Ａ 运动到 B 重力做功 WAB = 103 J，物体在 B 点具有的重力势能多大？设 A点的重力势能 EPA 。 ? 1. 通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势能规定为零， 或把电荷在大地表面上电势能规定为零。 2. 电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该处移动到 零势能位置所做的功。 3. 电势能是相对的，与零电势能面有关。 4. 电势能是电荷和电场所共有的，具有系统性。 5. 电势能是标量,但是有正负。 电势能为负表示电荷在该处的电势能比零还要小。 重力势能和电势能类比 重力场中，重力：地球和物体之间存在的吸引力 电场中，电场力：电荷之间的作用力 有重力就有重力势能Ep= mgh 有电场力就有相应的能，叫电势能EP Ep由物体和地面间的相对位置决定 EP由电荷间的相对位置决定 W重 = EP1 ─ EP2 W电 = EPA ─ EPB 重力做功，重力势能改变 重力做正功，重力势能就减少 重力做负功，重力势能就增加 重力做功，重力势能改变 重力做正功，重力势能就减少 重力做负功，重力势能就增加 EPC= ─1.2×10?5 J EPA= ─3×10?5 J 例3.将带电量为 6×10-6 C的负电荷从电场中的A 点移到B点，克服电场力做了3×10─5 J的功，再从B移到C，电场力做了1.2×10─5 J的功，则 （1）电荷从A 移到B，再从B 移到C 的过程中电势能共改变了多少？ （2）如果规定A点的电势能为零，则该电荷在B点和C 点的电势能分别为多少？ （3）如果规定B 点的电势能为零，则该电荷在A 点和C 点的电势能分别为多少？ 增加J ? EPB = 3×10?5 J EPC=1.8×1