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1、第1课时电势能电势和电势差本讲稿第一页，共十八页【学习目标学习目标】1、理解静电力做功的特点，会计算电场力做功、理解静电力做功的特点，会计算电场力做功2、理解电势能的概念，电势能与电场力做功的关系。、理解电势能的概念，电势能与电场力做功的关系。【重点、难点分析重点、难点分析】重点：理解掌握电势能的概念及其意义。重点：理解掌握电势能的概念及其意义。难点：掌握电势能与静电力做功的关系，并能解决相关问题；难点：掌握电势能与静电力做功的关系，并能解决相关问题；本讲稿第二页，共十八页重力做功与路径无关，只与初、末位置的高度差有关重力做功与路径无关，只与初、末位置的高度差有关.复习回顾复习回顾W WG G
2、=E=Ep1p1-E-Ep2p2Bh1 参考平面参考平面h2 Ahml lh1h2h3物体从物体从A A沿直线运动到沿直线运动到B B物体从物体从A A沿任意曲线运动到沿任意曲线运动到B B本讲稿第三页，共十八页一、电场力做功的特点一、电场力做功的特点一个电荷在电场中某点由静止释放一个电荷在电场中某点由静止释放,将如何运动将如何运动?在电场力作用下电荷将做加速运动在电场力作用下电荷将做加速运动,一段时间后一段时间后,电荷的电荷的动能动能增加增加.是什么能转化为电荷的动能呢是什么能转化为电荷的动能呢?E+F地球地球mmg场方向场方向本讲稿第四页，共十八页问题问题1.电场力做功与电荷运动的路径无关
3、？电场力做功与电荷运动的路径无关？如图如图2分析试探电荷分析试探电荷q在场强为在场强为E的匀强电场中沿不同路径从的匀强电场中沿不同路径从A运动到运动到B电场力做功的情况。电场力做功的情况。1）q沿直线从沿直线从A到到B；2）q沿折线从沿折线从A到到M、再从、再从M到到B；3）q沿任意曲线线沿任意曲线线A到到B；在匀强电场中移动电荷时，静电力做的功与电荷经过的在匀强电场中移动电荷时，静电力做的功与电荷经过的路径路径无关无关，只与电荷的，只与电荷的起点起点位置和位置和终点终点位置位置有关有关。对于非匀强电场也适用对于非匀强电场也适用探究一探究一 电场力做功电场力做功本讲稿第五页，共十八页电荷在电场
4、中具有的与其位置有关的能量。电荷在电场中具有的与其位置有关的能量。重力做的功等于重力势能的重力做的功等于重力势能的减少量减少量二、电势能二、电势能重力做正功重力做正功,重力势能减少重力势能减少.电场力做正功电场力做正功,电势能减少电势能减少.重力做负功重力做负功,重力势能增加重力势能增加.电场力做负功电场力做负功,电势能增加电势能增加.电场力做的功等于电势能的电场力做的功等于电势能的减少量减少量适用范围：如何电场适用范围：如何电场本讲稿第六页，共十八页电势能的改变量由电场力做功来量度，电势能增加多少电场电势能的改变量由电场力做功来量度，电势能增加多少电场力就做多少负功，电势能减小多少电场力就做
5、多少正功。力就做多少负功，电势能减小多少电场力就做多少正功。因此电势能增加时电场力一定做负功与其他力做功的正因此电势能增加时电场力一定做负功与其他力做功的正负无关。负无关。思考：电势能增加时电场力一定做负功吗？与其他力做功的正思考：电势能增加时电场力一定做负功吗？与其他力做功的正负有关吗负有关吗？本讲稿第七页，共十八页探究二电势能的大小探究二电势能的大小问题问题1 零电势能的确定零电势能的确定（1）如何确定？）如何确定？零电势能可以任意选择，通常取无穷远或大地为零电势能点零电势能可以任意选择，通常取无穷远或大地为零电势能点（2）在点电荷）在点电荷+Q产生的电场中，取无穷远处为零势能点，产生的电
6、场中，取无穷远处为零势能点，判断正负试探电荷判断正负试探电荷q在任意一点电势能的正负？在任意一点电势能的正负？F+正试探电荷从电场中任意一点移正试探电荷从电场中任意一点移到无穷远出，电场力做正功电势到无穷远出，电场力做正功电势能减小至零，因此电势能为正。能减小至零，因此电势能为正。负试探电荷从电场中任意一点移到无穷远出，电场力做负试探电荷从电场中任意一点移到无穷远出，电场力做负功电势能增加至零，因此电势能为负。负功电势能增加至零，因此电势能为负。F结论：在点电荷结论：在点电荷+Q产生的电场中，正电荷电势能为正，负电荷产生的电场中，正电荷电势能为正，负电荷的电势能为负。的电势能为负。本讲稿第八页
7、，共十八页（3）在点电荷）在点电荷-Q产生的电场中，取无穷远处为零势能点，产生的电场中，取无穷远处为零势能点，判断正负试探电荷在任意一点电势能的正负？判断正负试探电荷在任意一点电势能的正负？FF正试探电荷从电场中任意一点移到正试探电荷从电场中任意一点移到无穷远出，电场力做负功电势能增无穷远出，电场力做负功电势能增加至零，因此电势能为负。加至零，因此电势能为负。负试探电荷从电场中任意一点移到无负试探电荷从电场中任意一点移到无穷远出，电场力做正功电势能减小至穷远出，电场力做正功电势能减小至零，因此电势能为正。零，因此电势能为正。结论：在点电荷结论：在点电荷-Q产生的电场中，负电荷电势能为正，正电荷
8、的电产生的电场中，负电荷电势能为正，正电荷的电势能为负。势能为负。本讲稿第九页，共十八页（4）在选定零势能点的情况下）在选定零势能点的情况下,正的电势能一定大于负的电势正的电势能一定大于负的电势能吗？能吗？因为电势能的正负表示电势能的大小，所以正的电势能一定大因为电势能的正负表示电势能的大小，所以正的电势能一定大于负的电势能于负的电势能问题问题2.电势能大小的计算电势能大小的计算电荷在某点的电势能等于把电荷从该点移到零电势能位电荷在某点的电势能等于把电荷从该点移到零电势能位置电场力所做的功置电场力所做的功本讲稿第十页，共十八页电势能为电势能为负负表示电荷在该处的电势能比零还要小表示电荷在该处的
9、电势能比零还要小.2.2.电势能是电荷和电场所共有的，具有电势能是电荷和电场所共有的，具有系统性。系统性。1.1.电势能是电势能是相对相对的，与零电势能面有关。的，与零电势能面有关。3.3.电势能是电势能是标量。标量。通常把电荷在离场源电荷通常把电荷在离场源电荷无限远处无限远处的电势能规定为的电势能规定为零零，或把电，或把电荷在荷在大地表面大地表面上的电势能规定为上的电势能规定为零零。注意：注意：本讲稿第十一页，共十八页探究三电场力做功与电势能的关系探究三电场力做功与电势能的关系问题问题1如图如图(1-4-3a)所示，物体在地面附近从所示，物体在地面附近从A下降到下降到B或从或从B上升到上升到
10、A时，重力做功与重力势能的变化关系？时，重力做功与重力势能的变化关系？重力做正功，重力势能减小；重力做正功，重力势能减小；重力做负功，重力势能增加重力做负功，重力势能增加.重力做的功等于重力势能的减小量重力做的功等于重力势能的减小量即：即：WAB=EPA-EPB地球地球mmg引力场方向引力场方向AB零势能面零势能面本讲稿第十二页，共十八页 做功的过程是一个能量转化的过程。重力做做功的过程是一个能量转化的过程。重力做功改变物体的重力势能。功改变物体的重力势能。与重力势能类似，电荷在静电场中也具有势能，与重力势能类似，电荷在静电场中也具有势能，叫做叫做电势能电势能，用符号，用符号E Ep p表示表
11、示本讲稿第十三页，共十八页问题问题2.如图如图(教材教材P18)1-4-3（b）所示，在匀强电场中从）所示，在匀强电场中从A到到B或或B到到A移动电荷时，电场力做功与电荷电势能的变化有什移动电荷时，电场力做功与电荷电势能的变化有什么关系？么关系？+FEAB设电荷在设电荷在A、B两点的电势能分别为两点的电势能分别为EPA、EPB，电荷从，电荷从A点到点到B点电场力对电荷点电场力对电荷所做的功所做的功WAB.WAB=EPA-EPB电场力做正功，电势能减小；电场力做正功，电势能减小；电场力做负功，电势能增加电场力做负功，电势能增加.电场力做的功等于电势能的减小量电场力做的功等于电势能的减小量本讲稿第
12、十四页，共十八页正电荷从正电荷从A A点移到点移到B B点时点时,静电力静电力做正功做正功,电荷的电势能减少电荷的电势能减少.正电荷从正电荷从B B点移到点移到A A点时，点时，静电静电力做负功力做负功,即电荷克服静电力做功即电荷克服静电力做功,电荷的电势能增加电荷的电势能增加.ABE+vABE+v如果是负电荷情况相同如果是负电荷情况相同本讲稿第十五页，共十八页问题问题3.如图（教材如图（教材P19）1-4-4所示，在点电荷所示，在点电荷Q形成的电形成的电场中，将一个正电荷场中，将一个正电荷q1从从A点移动到点移动到B点电场力做做功还是点电场力做做功还是做负功？做负功？q1在在B点时的电势能比
13、在点时的电势能比在A点的电势能大还是小？点的电势能大还是小？+EABF电场力做正功，电势能减小，电场力做正功，电势能减小，EPAEPB问题问题4如图（教材如图（教材P19）1-4-5所示，在点电荷所示，在点电荷Q形成的电形成的电场中，将一个负电荷场中，将一个负电荷q2从从A点移动到点移动到B点电场力做做功还是点电场力做做功还是做负功？做负功？q2在在B点时的电势能比在点时的电势能比在A点的电势能大还是小点的电势能大还是小？+EABF电场力做负功，电势能增加，电场力做负功，电势能增加，EPAEPB本讲稿第十六页，共十八页例例1将带电荷量将带电荷量q1=1.010-8 C的点电荷，从无限远处移到匀
14、强电的点电荷，从无限远处移到匀强电场中的场中的P点，需克服电场力做功点，需克服电场力做功2.010-6 J，q1在在P点受到的电点受到的电场力是场力是2.010-5 N，方向向右，方向向右.试求：试求：(1)P点场强的大小和方向点场强的大小和方向.(2)电荷的电势能在移动过程中如何变化？电荷在电荷的电势能在移动过程中如何变化？电荷在P点的电点的电势能是多少？势能是多少？本讲稿第十七页，共十八页问题问题3 电势能增减的判断方法电势能增减的判断方法（1）做功判断法）做功判断法（2）电场线判断法）电场线判断法无论正、负电荷，只要电场力做正功，电荷的电势能一无论正、负电荷，只要电场力做正功，电荷的电势能一定减小；只要电场力做负功，电荷的电势能一定增大定减小；只要电场力做负功，电荷的电势能一定增大.正电荷正电荷顺着电场线的方向移动时，电势能逐渐减小；逆顺着电场线的方向移动时，电势能逐渐减小；逆着电场线的方向移动时，电势能逐渐增大着电场线的方向移动时，电势能逐渐增大.负电荷负电荷顺着电场线的方向移动时，电势能逐渐增大；顺着电场线的方向移动时，电势能逐渐增大；逆着电场线的方向移动时，电势能逐渐减小逆着电场线的方向移动时，电势能逐渐减小.本讲稿第十八页，共十八页