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时间:2018-10-16
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1、1.4电势能电势(一)引入新课一种方法:复习静电力、电场强度概念,指出前面我们从力的性质研究电场,从本节起将从能量的角度研究电场。另一种方法:复习功和能量的关系。从静电力做功使试探电荷获得动能入手,提出问题:是什么能转化为试探电荷的动能?引入新课。(二)进行新课1.静电力做功的特点结合课本图1。4-1(右图)分析试探电荷q在场强为E的均强电场中沿不同路径从A运动到B电场力做功的情况。(1)q沿直线从A到B(2)q沿折线从A到M、再从M到B(3)q沿任意曲线线A到B结果都一样即:W=qELAM=qELABcos结论:在任何电场中,静电力移动电荷所做的功,只与始末两
2、点的位置有关,而与电荷的运动路径无关。引入:与重力做功类似,重力做功也与路径无关,只与始末位置有关。同时重力做正功重力势能减小,做负功重力势能增加。那么电场力做功与电势能又有怎样的关系。2.电势能(1)电势能:由于移动电荷时静电力做功与移动的路径无关,电荷在电场中也具有势能,这种势能叫做电势能。(2)静电力做功与电势能变化的关系:静电力做的功等于电势能的变化量(类比重力做的功等于重力势能的变化量)。写成式子为:(3)注意:①电场力做正功,电荷的电势能减小;电场力做负功,电荷的电势能增加②电场力力做多少功,电势能就变化多少,在只受电场力作用下,电势能与动能相互转化
3、,而它们的总量保持不变。(4)求电荷在电场中A、B两点具有的电势能高低将电荷由A点移到B点根据电场力做功情况判断,电场力做正功,电势能减小,电荷在A点电势能大于在B点的电势能,反之电场力做负功,电势能增加,电荷在B点的电势能小于在B点的电势能。引入:根据电场力做功只能判断两点电势能的高低,而不能确定某点的电势能,如何求电荷在电场中某点具有的电势能?若要确定电荷在电场中某位置的电势能,应先规定电场中电势能的零位置(5)电势能零点的规定电势能零点的规定:通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势能规定为0,或把电荷在大地表面的电势能规定为0(大地或无穷远默认为零)(6)求
4、电荷在电场中某点具有的电势能电荷在电场中某一点A具有的电势能EP等于将该点电荷由A点移到电势能零点电场力所做的功W的。即EP=W例:在正电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电势能都为正,负电荷在任一点具有的电势能都为负。在负电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电势能都为负,负电荷在任意一点具有的电势能都为正。(7)重力做功与电场力做功的区别与联系相同点:力所做的功等于能的变化量不同点:由于正负电荷的存在,在同一电场中移动正电荷与移动负电荷,电荷的电势能的变化是相反的引入:电场强度及电场线都是表示电场性质的物理量,电势也是表示电场性质的物理量3.电势引入:电场
5、强度是由比值定义的:E=F/q;电势也是用比值定义的物理量。(1)定义:电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值,叫做这一点的电势。用表示。(2)公式:(与试探电荷无关)(3)标量,只有大小,没有方向,但有正负(4)单位:伏特(V)1V=1J/C(5)说明:对于电场,某一点的电场强度是一定的,E=F/q虽然可以用试探电荷求出但与试探电荷无关,只与电场中这点的性质决定。对于电场中某点的电势也只与电场中这点的性质决定,与试探电荷无关。(6)为什么沿着电场线方向电势逐渐降低?在图中,正的试探电荷从左向右移的过程中电场力做正功,电势能不断减小,根据可知电势也在逐渐降
6、低,所以沿电场线方向电势逐渐降低引入:如何确定电场中某点的电势与求电场中某点的电势能类似,也需要先确定0电势点,才能确定其他点的电势。(7)零电势位置的规定a零电势位置的规定:物理学中常取离场源电荷的无限远处电势为0,实际应用中常取大地的电势为0(大地或无穷远默认为零)b规律:电势能为0的点,其电势也为04.等势面(1)定义:电场中电势相等的点构成的面(2)物理意义:与电场线一样,等势面都是用来形象描绘电场性质的(3)等势面的性质:①在同一等势面上各点电势相等,所以在同一等势面上移动电荷,电场力不做功②等势面不相交,不相切(因为电场线也如此)③两个相邻的等势面间
7、的电势之差是相等的(画图时就确定的)(4)等势面与电场线的关系①电场线跟等势面一定垂直,并且由电势高的等势面指向电势低的等势面(为什么?其一同一等势面上移动电荷,电场力不做功;其二沿电场线方向电势越来越低)②等势面越密程度与电场线的疏密成正比,都与电场强度成正比(为什么?等势面,电场线,电场强度都是描述电场性质的物理量。注意:等势面的疏密与电势的高低没有必然联系)(5)几种常见电场的电场线及等势面①等量同种电荷连线上:中点电势最小为0中线上:由中点到无穷远电势逐渐减小,无穷远电势为零。②等量异种电荷连线上:由正电荷到负电荷电势逐渐减小,中点电势为0中线上:各点电
8、势相等且都等于零。
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