人教版高中物理选修3-1第1章第4节电势能和电势(共33张PPT)

1）单个点电荷：
特点：以点电荷为球心的一簇球面。
2）匀强电场：
3）等量异种点电荷：
特点：垂直于电场线的一簇平面。 特点：两簇对称的曲面。
4）等量同种点电荷：
5）形状不规则的带电导体：
特点：两簇对称的曲面。
特点：不规则球面，处于静电平衡的导 体是一个等势体，表面是一个等势面。
4、等势面的性质： （1）在同一等势面上的任何两点间移动电荷，由于电势差为零， 电场力不做功。 （2）等势面一定跟电场线垂直，即跟场强的方向垂直。 （3）电场线由电势较高的等势面指向电势较低的等势面。 （4）等差等势面越密，电场线也越密。 （5）等势面不相交。
值，叫做这一点的电势。
2、定义式A ：
WAPA
q

WEPAAP qq

EPA q
3、物理意义：描述电场的能的性质的物理量。
4、单位：1J/C=1V
5、电势是标量：只有大小，没有方向，但有正负之分，计算时 带入正负号。负电势表示比零电势低。
6、电势的相对性：某点的电势有正负，表示该点电势比零电
第 八 章
电 场
一、电场力做功的特点 1、将电荷q从A沿直线移至B:
W = F·|AB| cosθ = q E·|AM|
2、将电荷q从A沿折线移至B:
对A——M: 对M——B: 对全程:
W1 = q E ·|AM| W2 = 0 W = W1 + W2= q E·|AM|
3、将电荷q从A沿曲线移至B:
9、等量同种电荷和等量异种电荷的电势：
1）等量同种电荷：沿电场线方向递减，但中垂线上仍有电势。
2）等量异种电荷：沿电场线方向递减，中垂线上电势为0。
五、等势面（类比于等高线） 1、定义：电场中电势相等的点构成的面叫做等势面。 2、约定：为了使等势面能够反映电场的强弱，通常使相邻等势 面之间的电势差相等。（等差等势面） 3、几种典型分布的等势面：
2、电势能的数值：电荷在电场中某点的电势能在数值上等 于把电荷从该点移到电势能为零处电场力所做的功。
EpA=WA∞
3、电势能的相对性：一般选取无穷远处或接地处为零电势 点。零电势点的选取不同， 同一电荷在电场中同一点的电 势能也不同，所以电势能具有相对性。 点电荷：通常取无穷远处的电势能为0。
4、单位：焦耳（J） 5、电势能是标量。但有正负之分。
W1 = q E ·x1 W2 = q E ·x2 W3 = q E ·x3
… W = W1 + W2 + W3 +… = q E·|AM|
结论：电场力做功只与电荷的始末状态的位置和电荷 所带有的电量有关，与电荷经过的路径无关。
复习回顾
功是能量转化的量度！
1、功的计算： W FS cos
2、重力做功有什么特点？
2）把正负号带入计算。
2、公式： WAB= UAB q
八、电势差与电场强度的关系
1、场强方向是指向电势降低最快的方向
2、匀强电场中场强与电势差的关系
1）推导：WAB=UABq WAB=EqScosθ
UAB= EScosθ=Ed
2）公式：E= UAB /d 说明：（1）d是A、B两点所在等势面的垂直距离。
物体之间存在的吸引力
间的作用力
有重力就有重力势能Ep= mgh
Ep由物体和地面间的相对 位置决定
有电场力就有相应的能，叫电 势能EP
EP由电荷间的相对位置决定
重力做功，重力势能改变
电场力作功，电势能改变
重力做正功，重力势能就减少 电场力做正功，电势能就减少 重力做负功，重力势能就增加 电场力做负功，电势能就增加
势点高还是低与零电势的选取有关。通常选取大地或无穷远
处作为零电势位置。
+q
-q
+
A
B
C
+
A
B
C
E pA > E pB > E pC
E pA < E pB < E pC
φA > φB > φc
φA > φB > φc
7、电场中沿电场线方向电势逐渐降低。
8、正点电荷电场中各点电势均为正；负点电荷电场中各 点电势均为负。
例2、右图中MN为电场中某一条电场线方向向右，在
线取两点a、b 今将一电荷＋q从a移到b则（ C ）
A.电场力做正功，＋q的电势能增加； B.电场力做负功，＋q的电势能增加； C.电场力做正功，＋q的电势能减少； D.电场力做负功，＋q的电势能减少。
有什么物理量能描述电场能的性质么？
四、电势
1、定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比
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六、电势差
1、定义：电场中任意两点间电势的差值，叫做电势差，即电压。
2、公式：UAB=φA- φ B 3、单位：伏特（V）
UAB=-UBA 1V=1J/C
UAC＝ UAB+UBC
4、电势差是标量：但有正有负。
5、1电子伏特的意义：在电压为1伏特的两点间移动电子时电场力
所做的功。
1eV=1.6*10-19C*1V=1.6*10-19J
WG = EP1-EP2
W电 = EPA-EPB
例1、是非题（并简要说明理由。） A、电荷沿电场线方向移动时，其电势能一定减 小。 B、检验电荷在电场中某点所受的电场力很大时， 它在该点具有的电势能也一定大。 C、把两个异号电荷靠近时，电荷电势能增大。
E、电荷在电场中移动时，若电场力对电荷做正 功，电荷的电势能一定减小.
两个等势面a、b，以下说法中正确的是（ C ）
A．点电荷Q可能为正电荷，也可能为负电荷 B．运动中 粒子总是克服电场力做功 C． 粒子在a、b 两等势面时的动能一定有Eka>Ekb
D． 粒子在经过a、b两等势面上时的电势能一定有
εa>εb
例7、在点电荷Q产生的电场中，有三个等势面a、b
、c，如图所示.Ua＝30V，Ub＝20V，Uc＝10V，则点
注意：“—”比0小
三、电场力做功与电势能变化关系（和重力做功类比） 1、电场力做正功，电势能减少；电场力做负功，电势能增加。 1）正电荷沿电场线运动，电场力做正功，电势能减小。 2）正电荷逆电场线运动，电场力做负功，电势能增大。 3）负电荷沿电场线运动，电场力做负功，电势能增大。 4）负电荷逆电场线运动，电场力做正功，电势能减小。 5）电荷沿着与电场线垂直方向移动，电场力不做功，电势能不 改变。
2、电场力所做的功等于电势能的减小量。
WAB=-ΔEPAB= -（EPB-EPA）=EPA-EPB
3、在只有电场力的作用下，电势能和动能相互转化，但总量 保持不变。 4、电势能是电荷和电场所共有的，具有系统性。所以不能用 电势能描述电场能的性质。
重力势能和电势能类比
重力场中，重力：地球和 电场中，电场力：电荷之
例2、下列说法中正确的是 （ D ）
A、在场强较小处，电荷在该处的电势能也较小； B、电荷在场强为零处的电势能也为零； C、在场强相等的各点，电荷的电势能必相等； D、在选定为零电势的位置处，任何电荷的电势能必为 零。
例3、关于电势和电势能的关系，下列各种说法中正
确的是：
（D）
A、某点电势高，说明该点电势能大；
电荷Q所带的电荷是正电荷还是负电荷?正电荷.若使
一带电粒子沿KMN路径穿过电场，则粒子所带电荷
是正电荷还是负电荷? 正电荷 .若粒子所带电量为
3.2×10-19C，则从K到M电场力做功为
J，
粒子从K到N电势能的变化量为 .
6、电势差与零电势的选取无关。
7、决定的因素：只与电场及始末两点的位置有关，与检验电荷 以及电场力对检验电荷所做的功无关。
七、电势差与电场力做功的关系
1、电场力做功与电势差的关系： WAB=-ΔEPAB= -（EPB-EPA）=EPA-EPB=ψA q-ψB q=UAB q 注意：1）WAB：把q从A点移到B点，电场力所做的功。
B、某点电势高，说明该点电场做功本领强；
C、若带电粒子在电场中移动时，电势能减少，则电 势一定降低；
D、负电荷在电场中无初速度，只在电场力作用下运 动，电势能一定减少，同时它一定是从电势低处移 向电势高处。
例4、在一点电荷Q产生的电场中，一个粒子（带正电 荷）通过时的轨迹如图所示，图中虚线则表示电场的
（2）全部用绝对值带入，E为矢量，方向另定。 （3）该公式只适用于匀强电场的定量计算，但可用
于非匀强电场的定性讨论。
3）单位：V/m
1V/m=1(J/C)/m=1(N*m)/(C*m)=1N/C
3、匀强电场中，除垂直电场线方向上，两点电势差与距离 成正比。
UAB/ABcosθ= UBC/BCcosθ=E
1．电势
A
WAP q

EPA q
2．电势差与电势的关系
U AB A B
3．电势能与电势的关系
E q PA
A （E pA、q、都有正负号)
3.几种常见电场的等势面分布：
电势差与电势 习题课
例1、关于电势差的说法中，正确的是 （ B ）
A、两点间的电势差等于电荷从其中一点移到另一点 时，电场力所做的功 B、1C电荷从电场中一点移动到另一点，如果电场力 做了1J的功，这两点间的电势差就是1V C、在两点间移动电荷时，电场力做功的多少跟这两 点间的电势差无关 D、两点间的电势差的大小跟放入这两点的检验电荷 的电量成反比
(1)与路径无关,由初末位置的高度差来决定.
(2)WG与重力势能的关系.
WG EP1 EP2 EP
(3)重力势能是相对的,有零势能面（人为选定） 重力势能具有系统性
思考一：一个试探电荷在电场中某点由静止释放，将 如何运动？