以下为幻灯片页面截图,请点击左边“我要下载”按钮免费下载无水印完整文件
1、功的计算:
2、重力的特点:
(1)与路径无关,由初末位置的高度差来决定.
(2)重力做功WG与重力势能变化的关系
(3)重力势能是相对的,须选定零势能参考面
功是能量转化的量度!
重力做正功,重力势能减少
重力做负功,重力势能增加
复习:
一个试探电荷在电场中某点由静止释放,将如何运动?
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.
什么能转换为动能的呢?
一、静电力做功的特点
在匀强电场中移动电荷时,静电力做的功与电荷经过的路径无关,只与电荷的起始位置和终止位置有关。只要初、末位置确定了,移动电荷静电力做的功W AB就是确定值,这一点与重力做功的情况相似.
对于非匀强电场也适用
B
+
M
A
F
ө
q
+
WAB = F·|AB|cosθ=qE·|AM|
把正电荷沿不同路径从A点移到B电场力做功?
将+q由A移到B的过程电场力对电荷做功为:
将-q由A移到B的过程,电场
力对电荷做功为:
做功的过程是一个
能量转化的过程,
那么电场力做功的
过程是什么能转化
为什么能呢?
ө
正电荷从A点移到B点时,静电力做正功,电荷的电势能减少.
正电荷从B点移到A点时,静电力做负功,即电荷克服静电力做功,电荷的电势能增加.
如果是负电荷情况相同
二、电场力做功与电势能变化的关系
二、电势能
1、电荷在电场中具有与其位置有关的能量叫电势能。
2、电场力对电荷做正功,电荷的电势能减小
3、电场力对电荷做负功,电荷的电势能增加
电场力做的功等于电势能变化量的负值
例1. 如图,在场强 的匀强电场中,点电荷q=+1c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?
电荷在B点具有的电势能多大?
电势能减少
WAB = EPA-EPB =103J
电势能为负表示的物理意义是什么?
+
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。
电荷在某点的电势能,等于静电力把它从该处移动到零势能位置所做的功
电势能是标量电势能为负表示电荷在该处的电势能比零还要小.
电势能是是由电场和电荷共同决定,属于电场和电荷共有的,具有系统性。电势能是相对的,与零势能面的选择有关。
静电力做功和重力做功尽管有很多相似特点,但因地球产生的重力场只会对物体产生引力,而电场对其中的电荷既可产生引力,也可产生斥力,所以计算静电力的功时要注意电荷的电性、移动的方向、电场强度的方向等,以便确定功的正负和电势能的变化情况。
理解:
重力势能和电势能类比
重力场中,重力:地球和物体之间存在的吸引力
电场中,电场力:电荷之间的作用力
有重力就有重力势能Ep= mgh
有电场力就有相应的能,叫电势能EP
Ep由物体和地面间的相对位置决定
EP由电荷间的相对位置决定
W重 = EP1-EP2
W电 = EPA-EPB
电势能大小的判断方法
1场源电荷判断法:离场源正电荷越近,正试探电荷的电势能越大,负试探电荷的电势能越小。
2电场线法:正点荷顺着电场线的方向移动时,电势能逐渐减少,逆着电场线方向移动电势能逐渐增大。负电荷反之。
3做功判断法:无论正负电荷,电场力做正功,电势能逐渐减少;反之则相反。
1、下列说法中,正确的是:
A、把两个同种点电荷间的距离增大一些,电荷的电势能一定增加
B、把两个同种点电荷间的距离减小一些,电荷的电势能一定增加
C、把两个异种点电荷间的距离增大一些,电荷的电势能一定增加
D、把两个异种点电荷间的距离减小一些,电荷的电势能一定增加
课堂训练:
3、将带电量为6×10-6C的负电荷从电场中的A点移到B点,克服电场力做了3×10-5J的功,再从B移到C,电场力做了1.2×10-5J的功,则
(1)电荷从A移到B,再从B移到C的过程中电势能共改变了多少?
(2)如果规定A点的电势能为零,则该电荷在B点和C点的电势能分别为多少?
(3)如果规定B点的电势能为零,则该电荷在A点和C点的电势能分别为多少?
增加了1.8×10-5J.
EAC=1.8×10-5 J
EBC=-1.2×10-5 J
EAB=3×10-5 J
EBA= -3×10-5 J
电场的力的性质我们必须用场强E来描述,那么电场的能的性质我们又应该用什么物理量来描述呢?能否用“电势能”呢?
电场的能的性质也是电场本身的一种属性,它只能由场源本身所决定,而与电场中有无放入试探电荷无关。而电势能的大小是与试探电荷的电量q有关的(因q越大,其所受电场力就越大,具有的做功本领大,电势能也就大),故不能用“电势能”来描述电场的能的性质,我们引入一个新的物理量——“电势”来表示它。
电荷电场中在某一点的电势能与它的电荷量的比值
1 V = 1 J/C
三、电势
1. 定义:
2. 公式:
3. 单位: 伏特(V)
(计算时要代入正负号)
4. 标量 (有正负)
5. 电势具有相对性:确定电势,应先规定电场中某处的电势为零.(通常规定离场源电荷无限远处或大地的电势为零.)
例1. 试探电荷q1放在电场中的A点,电势能为E(规定无限远处电势能为零),A点的电势为________,若把试探电荷q1换成试探电荷q2放在电场中的A点,A点的电势为___________ (仍规定无限远处电势能为零).
例2. 将一电量为 的点电荷从电场外一点P移至电场中某点A, 电场力做 功 ,求A点的电势.
解:
注意:计算电势首先要规定零电势处,且电势可以为负.
沿着电场线方向,电势如何变化呢?电势与场强的关系?
沿着电场线的方向,电势越来越低。电势是表征电场能量性质的一个物理量,电场中某点的电势大小是由电场本身的条件决定的与该点是否放着电荷、电荷的电性、电荷量的多少无关。电势与电场强度是完全不同的两个概念,虽然都是电场的属性,但没有任何关系,场强大的地方电势未必高,场强小的地方电势未必低。
判断电势高低的方法:
(1)电场线法:沿电场线方向,电势越来越低。
(2)场源电荷判断法:离场源正电荷越近的点,电势越高,离场源负电荷越近的点电势越低。
(3)做功判断法:静电力做正功,电荷从高电势向低电势移动,静电力对负电荷做正功,
电荷从低电势向高电势移动。反之则相反。
(4)由公式判断
正电荷在电势能大的地方电势高;负电荷在电势能大的地方电势低。
四、等势面
电场中电势相同的各点构成的面
等势面与电场线的关系:
(1)等势面与电场线垂直,并且由电势高
的等势面指向电势低的等势面
问题:等势面能相交、相切吗?
(2)等差等势面越密的地方,电场强度
E越大
3、等势面的特点:
(1)在同一等势面上两点间移动电荷,电场力不做功。
但电场力不做功,电荷不一定沿等势面移动。
(2)电场线和等势面垂直,并由电势高的等势面指向电势低的等势面。
(3)两个相邻等势面间的电势差是相等的,这样的等势面叫做等差等势面。
等差等势面密的地方场强大,等差等势面稀疏的地方场强小。
(4)任何两个等势面都不相交。
点电荷的等势面
等量异种点电荷的等势面
等量同种点电荷的等势面
一头大一头小的导体的等势面
等势面越密集的地方,电场强度越大。
匀强电场的等势面
如图所示,虚线a、b和c是某静电场中的三个等势面,它们的电势分别为 、 和 ,一带正电粒子射入电场中,其运动轨迹如实线KLMN所示。由图可知:
A、粒子从K到L的过程中,电场力做负功
B、粒子从L到M的过程中,电场力做负功
C、粒子从K到L的过程中,电势能增加
D、粒子从L到M的过程中,动能减少
随堂训练
两块带电的平行金属板相距2cm,板间有一与板面垂直的匀强电场,一电子从负极板自由释放,经1.5×10-8s打到对面极板上,求该电场的电场强度。(电子质量m=9.1×10-31kg)
随堂训练
如图所示,细线一端系着一个带电量为+q、质量为m的小球,另一端固定于O点,加一匀强电场后可使小球静止于图示位置,此时悬线与竖直方向夹角为θ。要使电场的场强最小,该电场场强的方向怎样?大小如何?
垂直悬线斜向上方
祝同学们学习愉快!
再见!