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电势能(公开课)


4、电势能和电势
第一课时 电势能

信阳高中物理组 陈庆威

学习目标
? 理解静电力做功的特点 ? 理解电势能的概念 ? 理解电势能与电场力做功的关系

多大? 一个试探电荷在电场中某点由静止释放,将如何运动?

思考:

+q受力吗?

/>建构模型
匀强电场E 场: 电荷: 正点电荷+q + F

E

在电场力作用下电荷做加速运动,一段时间后获 得一定的速度,试探电荷的动能增加.

是什么能转换为动能的呢

一、静电力做功的特点
正电荷q在电 场强度为E的 匀强电场中由 A运动到M电 场力做功吗? 做了多少功?

A +q

M

F=Eq

E

W=qE· |AM|

求试探电荷+q沿直线AB移动到B时电场 力做的功: B

E

+q
A

?

F

M

W ? F cos? ? AB ? qE ? AM

求试探电荷+q沿折线AMB从A移动到B时 电场力做的功: B

E

+q
A

?

F

M

W ? qE ? AM

求试探电荷+q沿曲线从A点移动到B时电 场力做的功: B

E

+q
A
M

W ? qE ? AM

E
d

+q
A

θ

L

B

将+q由A移 到B的过程电 场力对电荷做 功为:

W电=qEd ? qEl cos ?
将-q由A移到B的过程,电场 力对电荷做功为:

W电=? qEd ? ?qEl cos?

归纳总结电场力做功的特点:
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。

(对于非匀强电场也适用)
与重力做功情况相似

电荷在电场中具有的与电荷位置有 关的能,叫电势能。

符号: Ep
E
A

E v
A

+

v

B

+

B

正电荷从A点移到B 点时,静电力做正功.

正电荷从B点移到A 点时,静电力做负功.

二、电势能
电荷在电场中具有的与电荷位置有关 类比重 的能,叫电势能。
力做功

做功的过程也是能量转化的过程,那么电 场力做功的过程中能是如何转化的呢?

重力对物体做正功,物体的重力势 1、电场力对电荷做正功,电荷的电势能 能减小 减小 . 2、电场力对电荷做负功,电荷的电势能 重力对物体做负功,物体的重力 增大 势能增大 .

3、电场力做多少功,电荷电势能就变化 重力做多少功,物体重力势能 多少。 WG ? EP1 ? EP 2 ? ??EP 就变化多少。

重力势能是相对的,与零势能面有关 4 、电势能是相对的,与零电势能面有关
通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势 能规定为零,或把电荷在大地表面上电势 能规定为零。 重力势能是物体和地球所共有的, 5、电势能是电荷和电场所共有的,具 具有系统性 有系统性

WAB ? EPA ? EPB ? ??EP

6、电势能是标量,但有正负。负值说明该 点的电势能小于零。 7、电势能的大小:在 WAB ? EPA ? EPB 中,

如果取B点为零电势点,则A点的电势能
EPA= WAB

即:电荷在电场中的电势能等于将电荷由该点 移到零电势点电场力所做的功。
由此可见,电场力做功与重力做功,电 势能与重力势能都很相似.

尽管重力做功与电场力做功很相似,但还是存在很 大差异 —存在两种电荷

? 正电荷顺电场线移动, 电场力做正功,电势能减少 ? 负电荷顺电场线移动, 电场力做负功,电势能增加 ? 正电荷逆电场线移动, 电场力做负功,电势能增加 ? 负电荷逆电场线移动, 电场力做正功,电势能减少

如图,MN为电场中某一条电场线,方向向 右,在MN上取两点a、b ,现将一电荷+q 从a移到b则( C ) A.电场力做正功,+q的电势能增加; B.电场力做负功,+q的电势能增加; C.电场力做正功,+q的电势能减少; D.电场力做负功,+q的电势能减少。

下列说法中正确的是( ABC ) A.当两正点电荷相互靠近时,它们的 电势能增大 B.当两负点电荷相互靠近时,它们的 电势能增大 C.一个正电荷与另一个负电荷相互靠 近时,它们的电势能减小 D.一个正电荷与另一个负电荷相互靠 近时,它们的电势能增大。

如图,在场强E=103N/C的匀强电场中,点电荷 q=+2c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?
A q
+

B
F

E

WAB ? 2 ? 10 J
3

电势能减少

方法:无限分割法(微元法)、归纳法、类比法 知识点:
1.电荷在电场中具有势能,这种势能叫电势能 2.电势能是标量,但有正负 3.电势能具有相对性和系统性 4.静电力做功与路径无关,只与初末位置有关。 静电力做正功,电势能减少;静电力做负功,电 势能增大

W静电力 ? EP 初 ? EP 末

作业: 完成课后习题及 练习册相关部分

思考:
在描述电场的性质时,我们学过了
电场强度E,电势能EP,还有没有其它用 来描述电场性质的物理量呢?


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