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1、第一章第一章 静电场静电场第四节第四节 电势能和电势电势能和电势人教版选修人教版选修3-11、电场是物质存在的一种形式，在电荷的、电场是物质存在的一种形式，在电荷的周围存在电场。周围存在电场。场的物质性场的物质性2、电场和实物（即由原子、分子等组成的、电场和实物（即由原子、分子等组成的物质）一样，具有力的性质和能的性质。物质）一样，具有力的性质和能的性质。电场力的性质电场力的性质引入电场强度引入电场强度E电场能的性质电场能的性质引入引入？地球地球负电负电荷荷m+q用类比法研究电场能的性质用类比法研究电场能的性质重力场重力场电场电场mgqE场方向场方向场方向场方向地球附近的重力场跟负电荷的电场相
2、似地球附近的重力场跟负电荷的电场相似用类比法研究电场能的性质用类比法研究电场能的性质重力场重力场电场电场势势 差差1、WABG，WAB/G 恒量恒量hAB1、WABq，WAB/q恒量恒量UAB2、比值定义法：、比值定义法：高度差高度差hAB=WG/G2、比值定义法：、比值定义法：电势差电势差UAB=WAB/q hAB与与G无关，无关，只取决于始、末只取决于始、末的位置。的位置。UAB与与q（包括大小、包括大小、正负）无关，只取正负）无关，只取决于始、末的位置。决于始、末的位置。1 1、请从做功的角度，叙述高度差、请从做功的角度，叙述高度差h hABAB=3m=3m的物理意义。的物理意义。2 2
3、、请从做功的角度，叙述电势差、请从做功的角度，叙述电势差U UABAB=3V=3V的物理意义。的物理意义。答：重量为答：重量为1N的物体从的物体从A点移动到点移动到B点重力做功为点重力做功为3J。答：电荷量为答：电荷量为1C的的正正电荷从电荷从A点移点移动到动到B点电场力做功为点电场力做功为3J。hAB=WAB/GUAB=WAB/q说一说说一说思考：若移动的是思考：若移动的是负负电荷呢电荷呢？答：电荷量为答：电荷量为1C的的负负电荷从电荷从A点移点移动到动到B点点克服克服电场力做功为电场力做功为3J。【例题【例题1】将一个电量为】将一个电量为210-9C的点电的点电荷从电场中的荷从电场中的M
4、点移到点移到N点，需克服电场点，需克服电场力做功力做功1.4108J，M、N两点间的电势差两点间的电势差 UMN为多少？若将该电荷从为多少？若将该电荷从M移到移到N，电场电场力做什么功？力做什么功？UNM为多少？为多少？解：由电势差的定义式可知解：由电势差的定义式可知 UMN=WMN/qUMN=UNMUNM=WNM/q=(1.4108 J)/(210-9C)=7V =(1.4108 J)/(210-9C)=-7V 将将W和和q的正的正负号代入计负号代入计算算用类比法研究电场能的性质用类比法研究电场能的性质重力场重力场电场电场势势高度是特殊的高度差高度是特殊的高度差电势是特殊的电势差电势是特殊的
5、电势差高度差高度差hAB=hA-hBhA=hAO=hA-hOhA=hAO=WAO/GUAB=A-BA=UAO=A-OA=UAO=WAO/q一般取地面或最低点为一般取地面或最低点为参考点参考点一般取无穷远处或电场一般取无穷远处或电场中的接地点为参考点中的接地点为参考点 1 1、请从做功的角度，叙述高度、请从做功的角度，叙述高度h hA A=3m=3m和和h hB B=-3m=-3m的物理意义。的物理意义。2 2、请从做功的角度，叙述电势、请从做功的角度，叙述电势A A=3V=3V和和B B=-3V=-3V的物理意义。的物理意义。答：重量为答：重量为1N的物体从的物体从A点移动到零高度点重点移动到
6、零高度点重力做功为力做功为3J；重量为重量为1N的物体从的物体从B点移动到零点移动到零高度点物体高度点物体克服克服重力做功为重力做功为3J。答：电荷量为答：电荷量为1C的的正正电荷从电荷从A点移动到零电势点移动到零电势点电场力做功为点电场力做功为3J；电荷量为电荷量为1C的的正正电荷从电荷从B点移动到零电势点电荷点移动到零电势点电荷克服克服电场力做功为电场力做功为3J。hA=hA0=WA0/GA=UA0=WA0/q说一说说一说思考：若移动的是思考：若移动的是负负电荷呢电荷呢？答：电荷量为答：电荷量为1C的的负负电荷从电荷从A点移动到零电势点移动到零电势点点克服克服电场力做功为电场力做功为3J；
7、电荷量为电荷量为1C的的负负电荷电荷从从B点移动到零电势点电荷电场力做功为点移动到零电势点电荷电场力做功为3J。【例题【例题2】在电场线上有】在电场线上有A、B、C三点，三点，设设C点接地，将点接地，将1C的正电荷由的正电荷由C移到移到A点，点，电场力做功为电场力做功为5J；再将该电荷由再将该电荷由A移到移到B，电场力做功为电场力做功为8J，求求A、B 分别是分别是多大？多大？解：由电势的定义式可知解：由电势的定义式可知 A=UAC=WAC/q=B=UBC=WBC/q=(5J)/1C=-5V (8 J-5J)/1C=3V 或或UAB=WAB/q=(8J)/1C=8V UAB=A BB=AUAB
8、=3V注意：注意：WBC=WBA+WAC =8J+（-5J）想一想想一想1、高度差、高度与零高、高度差、高度与零高度点的选择有关吗？度点的选择有关吗？2、电势差、电势与零电电势差、电势与零电势点的选择有关吗？势点的选择有关吗？A BCD0V1V2V3V小结：高度和电势都具有相对性，与零小结：高度和电势都具有相对性，与零势点的选择有关，而高度差和电势差与势点的选择有关，而高度差和电势差与零势点的选择无关。零势点的选择无关。E0V1V2V-1V用类比法研究电场能的性质用类比法研究电场能的性质重力场重力场电场电场做做功功与与势势能能变变化化关关系系重力做正功，重重力做正功，重力势能减少；重力势能减少
9、；重力做负功，重力力做负功，重力势能增加。即势能增加。即 WG=-EP 重重力势能具有相对力势能具有相对性，与零势能点性，与零势能点的选择有关。的选择有关。电场力做正功，电场力做正功，电势能电势能E减少；减少；电场力做负功，电场力做负功，电势能电势能E增加。增加。即即 W电电=-E 电势能具有相电势能具有相对性，与零势能对性，与零势能点的选择有关。点的选择有关。【例题【例题3】在电场中有】在电场中有A、B两点，两点，A=20V，B=30V，将将q=6106C的点电荷从的点电荷从A点移到点移到B点电场力做多少功？电势能变化点电场力做多少功？电势能变化了多少？了多少？解：解：UAB=A B=20V
10、(30V)=50VWAB=qUAB=(6 106)50J =3 104J电势能增加了电势能增加了3 104J主要公式主要公式 一、一、UAB=二、二、WAB=qUAB四、四、A=UAO=WAO/q三、三、U UABAB=A A-B B U UABAB=-U=-UBABA（将（将WAB和和q正、负号一同代入）正、负号一同代入）（两种处理方法）（两种处理方法）1、将、将UAB和和q正、负号一同代入；正、负号一同代入；2、将、将UAB和和q的绝对值代入，根据力和位移的绝对值代入，根据力和位移 （或运动）方向来判断功的正、负。（或运动）方向来判断功的正、负。一般取绝对值一般取绝对值特殊的电势差特殊的电势差WABq