2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理必修3 第10章静电场中的能量10.1电势能和电势(1)课件

第1节电势能和电势第十章静电场中的能量\n试探电荷静止的放入电场中,将如何运动?E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讨论：什么能转换为动能的呢?\n将试探正电荷q在电场强度为E的匀强电场中沿几条不同路径从A点移动到B点,静电力对电荷做功分别为多少?讨论\n甲EMөW=Fcosθ·|AB|=qE·|AM|AB沿直线ABqF\n甲EAB沿折线AMBMөABAMW1=qE·|AM|W2=0MB所以：全过程做功W=W1+W2=qE·|AM|qFqF\nENAB乙沿曲线ANB呢?F\n用无数组跟静电力垂直和平行的折线来逼近ANBMW=qE·|AM|由以上的推导我们发现了什么?E乙\n在匀强电场中移动电荷时,静电力做的功与电荷的起始位置和终止位置有关,但与电荷经过的路径无关.推广:非匀强电场也适用.一.静电力做功的特点\n我们学过了什么物理量做功与路径无关,只与初末位置有关?思考与讨论\n地球负电荷m+q重力场与电场的类比重力场电场mgqE场方向场方向地球附近的重力场跟电荷的电场相似正电荷-qqE场方向\n重力做功与重力势能的关系WG=EP1-EP2=-ΔEP1.重力做正功,重力势能减少.重力做负功,即物体克服重力做功,重力势能增加.重力做的功等于重力势能的减少量.\n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.ABE+vABE+v电场力做功与电势能的关系\n二.电势能电场中的电荷由于受到电场力作用而具有的势能.1.定义:2.静电力做的功等于电势能的减少量WAB=EPA–EPB=－ΔEP\n例1.如图,在场强的匀强电场中,点电荷q=+1C从A移动到B,AB相距L=1m,电场力做功为多少?电势能如何变化?EW=EqL=即电势能减少qqFAB\n思考要想确定电荷q在B点的电势能,该怎么办?(提示:类似于重力势能的确定)\n类似重力势能,首先要确定零电势能处.设A点的电势能点评:1.确定电势能,首先要确定零电势能处.2.电势能为负表示电荷在该处的电势能小于零电势能处.\n二.电势能电场中的电荷由于受到电场力作用而具有的势能.1.定义:2.静电力做的功等于电势能的减少量WAB=EPA-EPB电荷在某点的电势能,等于静电力把它从该点移动到零势能位置时电场力所做的功.(通常把离场源无限远处或大地表面的电势能规定为零)\n思考讨论什么是比值定义法?之前学过的什么物理量是通过它定义的?\n取O点的电势能为零,则:EPA=qELCOSθ讨论电势能与电荷的比值?思考与讨论ALOθE+\n电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值2.公式:3.单位:伏特符号为V1V=1J/C三.电势1.定义:\n1.沿着电场线方向,电势将怎样变化?思考与讨论2.如何确定电场中某点的电势?(提示:类比于电势能的确定.)3.电势为负数时,负号表示方向吗?\n1.电场线指向电势降低的方向2.与电势能的情况相似,应先确定电场中某点的电势为零.(通常取离场源电荷无限远处或大地的电势为零.)3.电势是标量,只有大小,没有方向.(负电势表示该处的电势比零电势处电势低.)思考与讨论\n例2.将一电量为的点电荷从电场外一点P移至电场中某点A,电场力做功,求A点的电势.解:设场外一点P的电势为从PA,电场力做的功PAEW-=点评:电势的确定首先要确定零电势处,且电势可以为负.\n思考在上面关于电势能和电势的讨论及插图中,我们一直把试探电荷q当作正电荷处理.请把q当做负电荷,重复以上讨论.其结果与上面的结果是否一致?\n前面我们曾经用电场线描绘了电场的力的性质的分布图,那么从能量的角度描绘出来的电场分布图又是怎样的呢？（正像地理上描绘的地形图与矿产资源分布图不一样,电场的力的分布图与能的分布图肯定也是不一样的.）用什么办法可以描绘出电场的能的分布图呢？我们知道,电场中每个点的电势一般是不相同的,但仍然有许多点的电势是相同的.例如点电荷形成的电场中,离场源距离相等的各点电势都是相同的（φA=φB）,若把这些点连起来,则构成一个曲面,我们把这个面叫做“等势面”.·Q·C·B·A在地图上我们常用等高线来表示地形的高低,与此相似,电场中常用“等势面”来表示电势的高低.\n四、等势面：电场中电势相同的各点构成的面.（1）在同一等势面上移动电荷,电场力不做功；（2）等势面与电场线处处垂直；（3）等势面间的疏密程度表示了场强的大小；等势面的法线表示了电场的方向,电场线的方向是由高等势面指向低等势面.（4）匀强电场的等势面是一组相互平行的疏密均匀的平面；\n几种常见电场的等势面分布图谱：\n离导体表面越近,等势面的形状与导体表面越相似.\n1.处于静电平衡状态的导体上各点的电势处处相等,整个导体是一个等势体.A·B·若φA≠φB,则EPA≠EPB,WAB≠0,电荷受力不平衡.2、等势面与电场线一样是人们为了形象描绘电场而引入的假想曲线；他们从两个不同的角度描述了电场的分布情况,两者互相垂直.因为处于静电平衡状态的导体内部场强处处为零,在导体的任意两点间移动电荷电场力都不做功,表明导体内各点（包括表面）的电势都相等,所以整个导体是等势体,导体表面是等势面．\n推论：地球是处于静电平衡状态的大导体．（1）跟地球相连的导体是等势体（2）实际中常取地球或与地球相连的导体的电势作参考,认为它们的电势为零．\n例3、关于等势面正确的说法是（）A．电荷在等势面上移动时不受电场力作用,所以不做功；B．等势面上各点的场强相等；C．等势面一定跟电场线垂直；D．两不同等势面在空间不能相交.CD