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1、高中物理选修电势能和电势第1页，本讲稿共23页重庆市石柱中学校 姚国均2022/11/302第2页，本讲稿共23页 试探正电荷试探正电荷q在电场强度为在电场强度为E的的匀匀强电场强电场中沿几条中沿几条不同路径不同路径从从A点移动到点移动到B点点,静电力对电荷做功静电力对电荷做功分别为多少分别为多少?MABqFEMABqFqFEENAB乙乙F沿直线沿直线AB沿折线沿折线AMB 沿曲线沿曲线ANB2022/11/303第3页，本讲稿共23页甲甲EMW=F cos|AB|=q E|AM|AB|=q E|AM|A AB B沿沿 直直 线线ABqF2022/11/304第4页，本讲稿共23页甲甲EA A
2、B B沿沿 折折 线线AMBMABA MW1=qE|AM|W2=0M B所以：全过程做功所以：全过程做功 W=W1+W2=q E|AM|qFqF2022/11/305第5页，本讲稿共23页ENAB乙乙沿曲线沿曲线ANB呢呢?2022/11/306第6页，本讲稿共23页用无数组跟静电力垂直和平行的折线来逼近用无数组跟静电力垂直和平行的折线来逼近ANBANBMW=q E|AM|由以上的推导我们发现了什么由以上的推导我们发现了什么?E乙乙2022/11/307第7页，本讲稿共23页 在匀强电场中移动电荷时在匀强电场中移动电荷时,静电力做功静电力做功与电荷的与电荷的起起始位置始位置和和终止位置有关终止
3、位置有关,但与电荷经过的但与电荷经过的路径无关路径无关.推广推广:非匀强电场也适用非匀强电场也适用.一一.静电力做功的特点静电力做功的特点W=qEd (适合匀强电场，适合匀强电场，d为沿电场线为沿电场线方向距离方向距离)2022/11/308第8页，本讲稿共23页二、电势能二、电势能重力做功与重力势能的关系重力做功与重力势能的关系?思考思考电场中的电荷由于受到电场力电场中的电荷由于受到电场力作用而具有的势能。作用而具有的势能。1.定义定义:2022/11/309第9页，本讲稿共23页WG =EP1 -EP2 =-EP1.重力做正功重力做正功,重力势能减少重力势能减少.2.重力做负功重力做负功,
4、即物体克服重力做功即物体克服重力做功,重力势重力势能增加能增加.重力做的功等于重力势能的减少量重力做的功等于重力势能的减少量.重力做功与重力势能的关系重力做功与重力势能的关系2022/11/3010第10页，本讲稿共23页 正电荷正电荷从从A点移到点移到B点时点时,静电静电力做力做正功正功,电荷的电荷的电势能减少电势能减少.正电荷正电荷从从B点移到点移到A点时点时,静电静电力做力做负功负功,即电荷即电荷克服静电力做功克服静电力做功,电荷的电荷的电势能增加电势能增加.ABE+vABE+v电场力做功与电势能的关系电场力做功与电势能的关系（讨论）（讨论）若是若是负电荷负电荷,情况又是怎么样情况又是怎
5、么样?2022/11/3011第11页，本讲稿共23页 静电力做的功等于电势能的减少量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电荷在某点的电势能,等于静电力把它等于静电力把它 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.(通常把离场源通常把离场源无限远处无限远处或或大地表面大地表面或或接地接地的电势能规定为零的电势能规定为零)2022/11/3012第12页，本讲稿共23页电势能为电势能为负负表示电荷在该处的电势能比选取的势表示电荷在该处的电势能比选取的势能零点的电势能还要小能零点的电势能还要小.2 2、电势能是电荷和电场所共有的
6、，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2022/11/3013第13页，本讲稿共23页 例例1.如图如图,在场强在场强 的匀强电场的匀强电场中中,点电荷点电荷q=+1c从从A移动到移动到B,AB相距相距L=1m,电场力做功为多少电场力做功为多少?电势能如何变化电势能如何变化?E即电势能减少即电势能减少qFAB2022/11/3014第14页，本讲稿共23页取取O点的电势能为零点的电势能为零,则则:EPA=q E L COS讨论讨论:不同电量不同电量电荷在电荷在A点电点电势能
7、与电荷的比值势能与电荷的比值?ALOE+比值与试探电荷无关，反应电场本身的性质。比值与试探电荷无关，反应电场本身的性质。2022/11/3015第15页，本讲稿共23页1 1、定义：、定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值，电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值，叫做这一点的叫做这一点的电势电势。2 2、定义式：、定义式：（E EP P及及q q带符号计算带符号计算）电势能电势能重力势能重力势能电势电势高度高度三、电势三、电势2022/11/3016第16页，本讲稿共23页3 3、单位：、单位：伏特伏特伏特伏特，符号为，符号为V V V V 4 4、电势是、电势是标量，标量，
8、但有但有正负正负5 5、电势具有相对性、电势具有相对性电势是相对于零势能参考点的，电势是相对于零势能参考点的，一般选取一般选取无穷远无穷远电势为电势为0 0，实际应用中常取，实际应用中常取大地大地电势为电势为0 02022/11/3017第17页，本讲稿共23页例例2、关于公式、关于公式 可知：（可知：（）A、电场中某点的电势，与放在该点电荷具有、电场中某点的电势，与放在该点电荷具有的电势能成正比的电势能成正比B、电场中某点的电势，与放在该点电荷的电、电场中某点的电势，与放在该点电荷的电荷量成反比荷量成反比C、电场中某点的电势，与该点是否有电荷，、电场中某点的电势，与该点是否有电荷，电荷的正负
9、及电荷量的大小无关电荷的正负及电荷量的大小无关D、放入电场中某点的点电荷不同，电势能也、放入电场中某点的点电荷不同，电势能也不同，但电势能与电荷量的比值保持不变不同，但电势能与电荷量的比值保持不变CD2022/11/3018第18页，本讲稿共23页例例3 3：如果把：如果把q=1.010q=1.010-8-8C C的电荷从无穷远处移至电场中的的电荷从无穷远处移至电场中的A A点，需克服电场力做功点，需克服电场力做功W=1.210W=1.210-4-4J.J.那么那么 q q在在A A点的电势能和在点的电势能和在A A点的电势各是多少？点的电势各是多少？q q未移入电场前未移入电场前A A点的电
10、势是多少点的电势是多少？2022/11/3019第19页，本讲稿共23页 沿电场线沿电场线(场强场强)方向电势方向电势越来越低越来越低 即电场线指向电势降低的方向即电场线指向电势降低的方向ABE电荷由电荷由A点运动的点运动的B点点正电荷正电荷负电荷负电荷电场力电场力做功做功电势能电势能变化变化电势电势变化变化减少减少减少减少正功正功减少减少负功负功增大增大2022/11/3020第20页，本讲稿共23页例例4 4：如图所示，电场中有：如图所示，电场中有A A、B B两点，则下列说法中正确的是（两点，则下列说法中正确的是（）A A、电势、电势A A B B 场强场强E EA AEEB BB B、
11、电势、电势A A B B 场强场强E EA AEEEpBpBA AB BE EBC2022/11/3021第21页，本讲稿共23页1 1、定义：、定义：电场中电势相同的各点构成的面，叫做电场中电势相同的各点构成的面，叫做等势面等势面。与与等高线等高线类比类比（1 1）在）在同一等势面上同一等势面上的任意两点间移动电荷，电场力的任意两点间移动电荷，电场力不做功不做功（2 2）电场线电场线跟跟等势面等势面垂直垂直，且由电势，且由电势较高较高的等势面指向电势的等势面指向电势较低较低的的等势面等势面 （3 3）等势面密处场强大、电场线密，等势面疏处场强小、电场）等势面密处场强大、电场线密，等势面疏处场强小、电场线疏线疏 （4 4）不同等势面在空间）不同等势面在空间不相交、不相切不相交、不相切2 2、等势面的特点：、等势面的特点：四、等势面四、等势面2022/11/3022第22页，本讲稿共23页3 3、几种带电体周围的等势面和电场线、几种带电体周围的等势面和电场线2022/11/3023第23页，本讲稿共23页