資源簡介

(共23張PPT)
10.1 電勢能和電勢
1．做功的兩個必要因素：
①物體受力的作用 ②在力的方向上發生的位移
2．公式和單位：
W=Flcosθ(θ為恒力F與位移l的夾角)
3．標量：
單位：焦耳(J)
知識回顧：功
正負只表示力做功的效果
注意：力F對物體做負功，也可以表述為物體克服力F做功。
能量：
1.動能：物體由于物體運動而具有的能量。
2.重力勢能：物體由于被舉高而具有的能量。
3.機械能：動能和勢能(重力勢能和彈性勢能）之和
Ep= mgh
功能關系：
做功
能量相互轉化
1.做功的過程就是能量轉化的過程,做了多少功,就有多少能量發生了轉化。
(動能定理）
(能量守恒）
【思考1】如圖所示, 質量為m 的物體在重力場中, 分別(1) 沿折線從A 運動到B;(2)沿直線從A 運動到B ; (3)沿曲線從A 運動到B .
（1）重力分別做多少功
（2）重力做功有什么特點
（3）重力做功與重力勢能的關系是什么
h
A
B
（1）
(2)
（3）
m
重力所做的功等于重力勢能的減少量。
與路徑無關,由初末位置的高度差來決定
W重 = EP1-EP2
思考1：試探電荷+q靜止的放入勻強電場中（忽略重力）,將如何運動，動能如何變化,變化了多少
E
電荷做加速運動,動能增加。
+
F
思考:從動能增加,我們會想到什么呢
功能關系+能量守恒
【思考2】試探電荷+q在電場強度為E的勻強電場中沿以下不同路徑從A運動到B電場力做功的情況。
（1)q沿直線從A到B；
A
B
A
B
E
A
B
（2)q沿折線從A到M、再從M到B；
（3)q沿任意曲線從A到B。
對AM:
W1 = q E ·|AM|
對MB:
W2 = 0
W = W1 + W2= q E·|AM|
M
W = F·|AB| cosθ
= q E·|AM|
W = W1 + W2 + W3 +… = q E·|AM|
一.靜電力做功
1.特點：靜電力做功與電荷移動路徑無關,只與初、末位置有關。
3.正負功的判斷
2.關系式：
W=qEd
q：試探電荷電荷量
E：勻強電場場強
d：q沿著電場線方向上的位移
電場力：F=qE
（1）靜電力和位移的夾角：
0 ≤θ＜90°
θ＝90°
90＜θ≤180°
（2）粒子僅受靜電力，根據動能的變化：
Ek增加，靜電力做正功
（正負表示靜電力動力還是阻力）
W=qEl cosθ
l：位移 θ：力和位移的夾角
任意電場
勻強電場
練習（1）勻強電場中，將+q沿藍色曲線由A移到B,求電場力的功
（2）將-q由A移到B的過程，求電場力對電荷做功
d
A
B
+q
E
L
θ
1.如圖所示，在勻強電場中有A、B兩點，將一電荷量為q的正電荷從A點移到B點，第一次沿直線AB移動該電荷，靜電力做功為W1；第二次沿折線ACB移動該電荷，靜電力做功為W2；第三次沿曲線AB移動該電荷，靜電力做功為W3。則（　　 ）
A．W1>W2 B．W3C．W1＝W2 D．W1C
2.如圖，在電場強度為60 N/C的勻強電場中A、B、C三個點，AB為5 cm，BC為12 cm，其中AB沿電場方向，BC和電場方向的夾角為60°。將電荷量為4×10-8 C的正電荷從A點移到B點，再從B點移到C點，靜電力做了多少功？若將該電荷沿直線由A點移到C點，靜電力做的功又是多少？
1.試探電荷q只受電場力作用由A運動到B，能量如何變化？
B
+
M
A
F

q
+
2.由能量守恒定律，增加的動能由什么能轉化而來？
3.試探電荷q由不同位置運動到B，能量變化相同嗎？
E
+
F
思考：
二.電勢能EP
1.定義：電荷在電場中而具有的能量叫電勢能。單位：J(焦耳）
（類比重力勢能）
2.特點：
a.零勢能點可以任意選，通常選地表面或無窮遠地方做為零勢能點
b. 零勢能位置發生變化，電荷的EP也發生變化。
（2）標量：有正負，EP＜0表示電荷在該處的電勢能小于零電勢能處電勢能.
（3）系統性：電勢能是電荷和電場所共有的
思考：試探電荷+q由A運動到B，能量如何變/轉化？
V0
E
A
B
V0
+
（1）相對性：要先確定零電勢能處.
盡管重力做功與靜電力做功很相似，但還是存在很大差異—存在兩種電荷
靜電力做正功，電勢能減少
1.正電荷順電場線移動，
靜電力做正功，電勢能減少
2.負電荷順電場線移動，
靜電力做負功，電勢能增加
3.正電荷逆電場線移動，
靜電力做負功，電勢能增加
4.負電荷逆電場線移動，
V0
E
A
B
V0
三.靜電力做功與電勢能的變化關系
①靜電力對電荷做正功，電荷的電勢能減小
②靜電力對電荷做負功，電荷的電勢能增大
靜電力做的功等于電勢能的減少量
2.關系式：
1 .功能關系:
3.電荷在某點的電勢能:
等于靜電力把它從該處移動到零勢能位置所做的功
注意角標
WAB=EpA-EpB
（類比重力做功）
例1. 如圖,在場強 的勻強電場中,點電荷q=+1c從A移動到B,AB相距L=1m,電場力做功為多少 電勢能如何變化 電荷在B點具有的電勢能多大？（設A點的電勢能EPA=0)
E
q
F
A
B
+
·
·
電勢能為負表示的物理意義是什么？
WAB = EPA－EPB =103J
電勢能減少
若設B點的電勢能EPB=0，電荷在A點的電勢能又多大？
例2.A和B為電場中某條電場線上的點，如圖：將q=4×10-9的正電荷從A點移到B點需克服電場力做功5 ×10-7J，則
⑴電場方向由A→B還是B→A？
⑵電荷在哪點時電勢能大？大多少？
A
B
3.（多選）下列說法中正確的是（ ）
A.當兩正點電荷相互靠近時，它們的電勢能增大
B.當兩負點電荷相互靠近時，它們的電勢能增大
C.一個正電荷與另一個負電荷相互靠近時，它們的電勢能減小
D.一個正電荷與另一個負電荷相互靠近時，它們的電勢能增大。
ABC
電場力做正功，電勢能減少；電場力做負功，電勢能增加
知識鏈接
4.（多選）一個電荷只在電場力作用下從電場中的A點移到B點時，電場力做了5×10－6J的功，那么 ( )
A．電荷在B處時將具有5×10－6J 的電勢能
B．電荷在B處將具有5×10－6J 的動能
C．電荷的電勢能減少了5×10－6J
D．電荷的動能增加了5×10－6J
CD
由動能定理可知，電荷的動能將增加5×10－6J ，D正確
根據功能關系，電荷的電勢能將減少5×10－6J ，C正確
由于不知道電荷的初動能和初勢能，所以A、B錯誤
5、如圖所示,在等量正點電荷形成的電場中,它們連線的中垂面ab上, 有一電子,從靜止開始由a運動到b的過程中(a、b相對O對稱),下列說法正確的是( )
A.電子的電勢能始終增多
B.電子的電勢能始終減少
C.電子的電勢能先減少后增加
D.電子的電勢能先增加后減少
C
O
a
b
+
+
E
E
F
F
做正功
做負功
電勢能減少
電勢能增加
6、將帶電量為6×10-6C的負電荷從電場中的A點移到B點，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）如果規定A點電勢能為零，則該電荷在B點和C點的電勢能分別為多少？
（3）如果規定B點的電勢能為零，該電荷在A點和C點的電勢能分別為多少？
增加了1.8×10-5J.
EPC=1.8×10-5 J
EPC=-1.2×10-5 J
EPB=3×10-5 J
EPA= -3×10-5 J
7、一帶電油滴在勻強電場E中的運動軌跡如圖虛線所示,電場方向豎直向下.若不計空氣阻力,則此帶電油滴從a運動到b的過程中,能量變化情況為( )
E
a
b
C
mg
F電
受力分析
合力向上，合力做正功，油滴動能增加，A錯
電場力做正功，電勢能減少，B錯
根據能量守恒可知，C對、D錯
A .動能減小
B.電勢能增加
C.動能和電勢能之和減少
D.重力勢能和電勢能之和增加
例8．下圖中MN為電場中某一條電場線方向向右，在線取兩點a、b 今將一電荷＋q從a移到b則（ ）
A.電場力做正功，＋q的電勢能增加；
B.電場力做負功，＋q的電勢能增加；
C.電場力做正功，＋q的電勢能減少；
D.電場力做負功，＋q的電勢能減少。
C
重力勢能和電勢能類比
重力場中，重力：地球和物體之間存在的吸引力
電場中，電場力：電荷之間的作用力
有重力就有重力勢能Ep= mgh
有電場力就有相應的能，叫電勢能EP
Ep由物體和零勢能點的相對位置決定
EP由電荷間的相對位置決定
電場力做正功，電勢能就減少
電場力做負功，電勢能就增加
電場力作功，電勢能改變
重力做功，重力勢能改變
重力做正功，重力勢能就減少
重力做負功，重力勢能就增加
W重 = EP1-EP2
W電 = EPA-EPB
小結
一、靜電力做功的特點：
與路徑無關，只與起點和終點的位置有關
二、電勢能：電荷在電場中具有的能量（勢能）
1、靜電力做的功等于電勢能的減少量：
WAB=EPA-EPB
靜電力做正功，電勢能減少
靜電力做負功，電勢能增加
2、電荷在某點的電勢能，等于靜電力把它從該點移動到零勢能位置時所做的功
3、電勢能是相對的，須建立零勢能參考面。
電勢能有正負之分，負值表示比零還要小

展開更多......

收起↑