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(共34張PPT)
電勢能和電勢
一個試探勻強電荷在電場中某點由靜止釋放,將如何運動
E
在電場力作用下電荷做加速運動,一段時間后獲得一定的速度
+
F
從能量轉化的角度思考：
物體動能增加了，意味著有另外一種形式的能量減少了。
F

q
把正電荷沿不同路徑從A點移到B電場力做功？
+
B
A
甲
M
乙
W甲= F·|AB|cosθ=qE·|AM|
沿甲路徑電場力做功:
丙
沿乙路徑電場力做功:
W乙= qE·|AM|
沿丙路徑電場力做功:
W丙= qE·|AM|
沿任意路徑電場力做功:
W任意=qE·|AM|
丁
1、靜電力做功
微元法
在電場中移動電荷時，靜電力做的功與電荷的起始位置和終止位置有關，但與電荷經過的路徑無關。
對于非勻強電場也適用
一、靜電力做功的特點
1．特點：在勻強電場中移動電荷時，靜電力所做的功與電荷的____________和____________有關，與電荷經過的路徑________。
2．勻強電場中靜電力做功的大小：W＝____________ ，其中l為電荷____________移動的位移。
起始位置
終止位置
無關
qE·l
沿電場線
1、靜電力做功
由于移動電荷時靜電力做的功與移動的路徑無關，電荷在電場中具有跟位置相關的能，這種能叫做電勢能，用EP表示。
2、電勢能
（1）概念：電荷在________中具有的勢能。用Ep表示。
電場
（2）零勢能點（面）：電場中規定的電勢能為______的位置，通常把離場源電荷____________或____________的電勢能規定為0。
0
無窮遠處
大地表面
2、電勢能
（3）電勢能的變化量：電勢能的變化由電場力做功體現。
當WAB為正值時,Ep A > Ep B，表明靜電力做______，電勢能_____；
當WAB為負值時,Ep A < Ep B ，表明靜電力做_____，電勢能_____。
正功
減少
負功
增加
（4）電勢能的大小：
在（3）的理解上我們可以認為：電荷在某點的電勢能，等于把它從這點移動到______________時靜電力做的功。
零勢能位置
2、電勢能
（5）電勢能的特性：
相對性：與零電勢能面有關
系統性：電勢能是相互作用的________所共有的，或者說是電荷及對它作用的________所共有的。
標量：只有大小，沒有方向。
（電勢能有正負，正負表大小）
電荷
電荷
電場力做正功，電勢能減少；
電場力做負功，電勢能增加。
與重力做功跟重力勢能變化關系相類比
2、電勢能
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由物體和地面間的相對位置決定
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
類比猜想
正電荷從A點移到B點時,靜電力做正功,電荷的電勢能減少.
正電荷從B點移到A點時,靜電力做負功,即電荷克服靜電力做功,電荷的電勢能增加.
A
B
E
+
v
A
B
E
+
v
盡管重力做功與電場力做功很相似，但還是存在一定的差異----因為電場中運動的有兩種電荷（正電荷、負電荷）
類比猜想
正電荷順電場線移動，
電場力做正功，電勢能減少
負電荷順電場線移動，
電場力做負功，電勢能增加
正電荷逆電場線移動，
電場力做負功，電勢能增加
負電荷逆電場線移動，
電場力做正功，電勢能減少
不同電性的電荷在同一電場中做完全相同的運動，其電勢能的變化情況不同。
2、電勢能
（6）對電勢能的理解：
電勢能的大小取決于零勢能位置的選取；而某電荷在電場中兩點的電勢能之差與零勢能位置無關。
要確定電荷在電場中的電勢能，應先規定電場中的零勢能位置。
（可記：正點電荷的電場中，正試探電荷的電勢能始終為正，負試探電荷的電勢能始終為負；
負點電荷的電場中，正試探電荷的電勢能始終為負，負試探電荷電勢能始終為正。）
例題與練習
例1、右圖中MN為電場中某一條電場線方向向右，在線取點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
若q為負點電荷呢？
例2、A和B為電場中某條電場線上的點，c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？
例題與練習
A
B
（1）B指向A
（2）B點大，大5×10-7J
例題與練習
例3、如圖所示，ＭＮ是負點電荷產生的電場中的一條電場線。一個帶正電的粒子（不計重力）從a到b穿越這條電場線的軌跡如圖中虛線所示，則該帶電粒子在a點的加速度一定　　　在b點的加速度。帶電粒子在a點的電勢能一定　　　在b點的電勢能。（填“大于”、“小于”式“等于”）。
N
Ｍ
b
a
-
小于
大于
例題與練習
例4（多選）、如圖所示，點電荷的靜電場中電場線用實線表示，但其方向未標明，虛線是某一帶電粒子通過該電場區域時的運動軌跡。a、b是軌跡上的兩點。若帶電粒子在運動中只受到電場力作用，根據此圖可作出正確判斷的是( )
A.帶電粒子所帶電荷的性質
B.帶電粒子在a、b兩點的受力方向
C.帶電粒子在a、b兩點的速度何處較大
D.帶電粒子在a、b兩點的電勢能何處較大
a
b
BCD
思考:
電場的力的性質我們用場強E來描述。
那么電場中的能的性質我們又應該用什么物理量來描述呢？
電場的能的性質也是電場本身的一種屬性，它只能由場源本身所決定，而與電場中有無放入試探電荷無關。我們不能用“電勢能”來描述電場的能的性質，我們引入一個新的物理量——“電勢”來表示。
【情景1】 如圖，勻強電場場強大小100N/C，OA、AB距離L均為1m，完成下列練習，并思考以下問題：
（1）分別求出將+1C、+2C、+3C點電荷從A點移到O點電場力做功；
（2）若規定O點為零勢能面，分別求出三個點電荷在A點的電勢能；
（3）算出每個點電荷在A點的電勢能與其電荷量的比值，并歸納有什么規律？
由知：
、、
由知：
、、
由知三個電荷在該處電勢能與電荷的比值均是-100V
3、電勢
電勢：描述電場的能的性質的物理量。
問題：我們該衡量電場的能的性質、怎樣去定義“電勢”呢？
該比值是一個與q無關，僅與電場及A點的位置有關的量。
1．定義：電荷在電場中某一點的電勢能與它的_______的比值
2．公式：φ＝______。
3．單位：國際單位制中，電勢的單位是________，符號是V。
1V＝1 J/C。
3、電勢
電荷量
伏特
將一電量為的點電荷從電場外一點P移至電場中某點A， 電場力做功，求A點的電勢。
小結：計算電勢首先要規定零電勢處，電勢有正負，正、負分別表示該處的電勢比零電勢處電勢高或低，而不是方向，因此電勢是標量。
解：場外一點P的電勢為
從P→A，電場力做的功
4．特點
①相對性：電場中各點電勢的高低，與所選取的零電勢點的位置有關，常取離場源電荷________或大地的電勢為0。
②標矢性：電勢是標量，只有大小，沒有方向，但有________。
3、電勢
無限遠處
正負
【情景2】 如圖，勻強電場場強大小100N/C，OA、AB距離L均為1m，完成下列練習，并小組討論以下問題：
（1）求出將+1C點電荷從B點移到O點電場力做功；
（2）若規定O點為零勢能面，求出點電荷在B點的電勢能；
（3）出B點的電勢，并與A點的電勢對比，分析沿電場線方向電勢如何變化？
由知：
由知：
由知B點的電勢為-200V，而A電勢為-100V。
3、電勢
5．變化情況
沿著電場線方向電勢逐漸降低
電勢降低最快的方向為電場線方向
3、電勢
例1、如果把q=1.0×10-8的電荷從無窮遠處移至電場中的A點，需克服電場力做功W=1.2×10-4J.那么
⑴ q在A點的電勢能和在A點的電勢分別是多少？
⑵ q未移入電場前A點的電勢是多少 ？
例題與練習
（1）EpA=1.2×10-4J φ=1.2×104V
（2）φ=1.2×104V
例2（多選）、如圖所示，電場中有A、B兩點，則下列說法中正確的（ ）
A、電勢φA> φB 場強EA>EB
B、電勢φA> φB 場強EAC、將+q由A點移到B點，電場力做正功
D、將-q分別放在A、B兩點時具有電勢能EpA>EpB
例題與練習
A
B
E
BC
例題與練習
例3（多選）、如圖所示,水平固定的小圓盤A,帶電量為Q,電勢為零,從圓盤外O靜止釋放一質量為m,帶電量為+q的小球,由于電場力的作用,小球豎直上升的高度可達盤中心豎直線上的c點,Oc=h,又知道過豎直線上的b點時,小球速度最大,則在Q所形成的電場中,可確定的物理量是（ ）
A. b點的場強 B. c點的場強
C. b點的電勢 D. c點的電勢
A
O
b
c
AD
探究一、如何判定靜電力做功的正、負？
(1)若電場力是恒力，當電場力方向與電荷位移方向夾角為銳角時，電場力做正功；夾角為鈍角時，電場力做負功；夾角為直角時，電場力不做功。
(2)根據電場力和瞬時速度方向的夾角判斷。此法常用于判斷曲線運動中變化電場力的做功情況。夾角是銳角時，電場力做正功；夾角是鈍角時，電場力做負功；垂直時，電場力不做功。
(3)若物體只受電場力作用，可根據動能的變化情況判斷。根據動能定理，若物體的動能增加，則電場力做正功；若物體的動能減少，則電場力做負功。
練習．如圖所示，在水平向右的勻強電場中有一絕緣斜面，斜面上有一帶電金屬塊沿斜面滑下，已知在金屬塊滑下的過程中動能增加了12 J，金屬塊克服摩擦力做功8.0 J，重力做功24 J ，則以下判斷正確的是( )
A．金屬塊帶負電荷
B．金屬塊克服電場力做功8.0 J
C．金屬塊的電勢能減少4.0 J
D．金屬塊的機械能減少12 J
D
解析：根據動能定理可得：WG＋W電＋Wf＝ΔEk，代入數據即可求得W電＝－4 J，即金屬塊克服電場力做功4 J，金屬塊的電勢能增加4 J，電場力做負功，金屬受到的電場力向右，金屬塊帶正電，故A、B、C錯誤；在該過程中金屬塊動能增加12 J，重力勢能減少24 J，因此金屬塊的機械能減少12 J，故D正確。
探究二、判斷電勢能大小的方法有哪些？
(1)做功判定法：無論是哪種電荷，只要是電場力做了正功，電荷的電勢能一定是減少的；只要是電場力做了負功(克服電場力做功)，電荷的電勢能一定是增加的。
(2)電場線法：正電荷順著電場線的方向移動，電勢能一定減少，逆著電場線的方向移動，電勢能一定增加；負電荷順著電場線的方向移動，電勢能一定增加，逆著電場線的方向移動，電勢能一定減少。
探究三、電勢高低的判斷方法有哪些？
(1)電場線法：沿電場線方向，電勢越來越低。
(2)場源電荷判斷法：離場源正電荷越近的點，電勢越高；離場源負電荷越近的點，電勢越低。
(3)電勢能判斷法：對于正電荷，電勢能越大，所在位置的電勢越高；對于負電荷，電勢能越小，所在位置的電勢越高。
練習、(多選)如圖所示,某區域電場左右對稱分布,M、N為對稱線上的兩點,下列說法正確的是(　　)
A.M點電勢一定高于N點電勢
B.M點電場強度一定大于N點電場強度
C.正電荷在M點的電勢能大于在N點的電勢能
D.將電子從M點移動到N點,靜電力做正功
解析:沿電場線方向電勢逐漸降低,M點電勢一定高于N點電勢,選項A正確;因電場線越密的區域電場強度越大,由題圖可知,N點電場強度大于M點電場強度,選項B錯誤;由Ep=qφ可知,正電荷在M點的電勢能大于在N點的電勢能,選項C正確;電子從M點移到N點的過程中,受到的靜電力與移動方向相反,靜電力做負功,選項D錯誤。
AC
同一重力場中，零勢能點確定的情況下，同一位置的高度一定相同，但同一位置的重力勢能不一定相同（還取決于物體的質量）
電場中，同一電荷在電場中的不同位置,電勢能不同。
（電勢能由電勢和試探電荷共同影響）
Ep/m = gh，h只與相對位置有關
EP/q 叫做電勢φ，只與相對位置有關
理解電勢
與高度類比
重力場中，同一物體在不同位置，重力勢能不同。
（重力勢能由高度和質量共同影響）
同一電場中，零勢能點確定的情況下，同一位置的電勢一定相同，但同一位置的電勢能不一定相同（還取決于試探電荷的帶電量）
小結
1、電場力做功的特點：移動電荷時靜電力做的功與移動的路徑無關
2、電勢能：電荷在電場中具有跟位置相關的能，這種能叫做電勢能，用EP表示。
3、電勢：電荷在電場中某一點的電勢能與它的電荷量的比值

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