《电势能和电势》(课件).ppt

一、重力场,重力的方向：竖直向下,重力场的方向：从无穷远指向地球,负点电荷产生的电场的方向：从无穷远指向负电荷,地球产生的引力场（重力场）的方向：从无穷远指向地球,仿照电场强度的定义，定义重力场强度!,二、局部重力场,反辐射状竖直向下，矛盾吗？为什么？,我们所在的区域中，不同位置重力场的方向是怎样的？,小范围内的重力场和那种静电场很类似？,大范围内的重力场和那种静电场很类似？,负点电荷产生的电场,匀强电场,仿照电场强度的定义，定义重力场强度!,二、局部重力场匀强电场,由静止释放一个小球,由静止释放一个带正电小球,自由落体 a=g,带正电小球将做什么运动？（不考虑重力）,匀加速直线运动 a=Eq/m竖直向下,m,q,二、局部重力场匀强电场,由静止释放一个小球,水平向右的匀强电场呢？,自由落体 a=g,带正电小球将做什么运动？（不考虑重力）,匀加速直线运动 a=Eq/m水平向右,二、局部重力场匀强电场,由静止释放一个小球,自由落体 a=g,任意方向的匀强电场呢？,带正电小球将做什么运动？（不考虑重力）,匀加速直线运动 a=Eq/m沿着电场线方向,二、局部重力场匀强电场,平抛一个小球,在电场中，沿着与电场线垂直的方向抛出一个带正电的小球，小球将做什么运动？,类平抛运动,二、局部重力场匀强电场,局部重力场与匀强电场有什么区别？,1、重力场方向唯一：竖直向下，匀强电场可以朝任何方向。,2、重力场的强度只有唯一值：g=9.8m/s2，匀强电场的强度可以是任何值；,尽管如此，我们可以把它们进行类比处理！,二、局部重力场匀强电场,局部重力场与匀强电场的类比项,俗话说，“人往高处走，水往低处流”。用物理知识，如何解释水往低处流？,从高处流下的水有什么作用？,发电葛洲坝、三峡水电站水的重力势能转化为水的动能，推动水轮转动，机械能转化为电能（以后会学到）。,做功是能量转化的量度，什么力做功使重力势能转化为动能呢？还记得它们的表述和关系式吗？,电场中有类似对应关系吗？,4、电势能 和 电势,人教版 选修 3-1-1静电场,正如重力场中的 重力势能 和（）,三、对于任意电场,这个正电荷会停留在这里吗？,不会。电场力产生加速度，正电荷v=0的状态会被改变。,反复在这个位置释放这个正电荷，它运动的轨迹是一样的，就像反复在重力场中释放，或者以相同速率抛出同一个小球，小球沿着同一条运动轨迹运动一样。,在这个电场里，释放一个带正电的点电荷。,你能预测出这个正电荷的运动轨迹吗？,三、对于任意电场,A,提示：上面的表述中没有说：a、该正点电荷不受到其它的作用力；b、该点电荷是沿着AB直线从A点到达B点的。,在这个电场里，这个正点电荷由A位置运动到B位置，这段过程内电场力做了多少功？,B,可以这样求解吗？为什么？,如果在匀强电场内呢？,三、对于任意电场,A,B,正电荷在匀强电场中运动，求电场力所做的功。,电场力是恒定的，可以按照功的定义式求解：,s,电场力做功与路径无关，只与起始位置和终止位置有关！,四、电势能（electric potential energy）,功是能量转化的量度，电场力做功，改变了什么能量？,电势能、动能,如果只有电场力作用，动能增加，电势能就一定减少，反之，动能减少，电势能就一定增加！,电势能是谁具有的能量？,场源电荷和检验电荷所共同具有的,习惯说成是检验电荷具有的能量,电荷在电场中也具有势能，这种势能叫做电势能。也用Ep表示。,四、电势能（electric potential energy）,电势能与电场力做功的关系,电场力做正功，电场力做负功，,电荷的位置如何发生变化，电场力做正功？,顺着电场线做正功逆着电场线做负功,四、电势能（electric potential energy）,电势能表示检验电荷在电场中不同的位置所具有的能量，与检验电荷所带电荷量、所处的位置、电场本身有关。,电势能是相对的，做功只能量度从一个位置到另一个位置，电势能的变化量，不能表示各处电势能的具体值。,重力势能为零的位置，可以随意规定，电势能的零势面，也可以任意规定。但一半我们都约定俗成地认为无穷远处，没有电荷存在或者离场源电荷足够远的地方，电势能为零。,四、电势能（electric potential energy）,做了零势能的规定，电荷在某一位置电势能就可以确定了。,若B处是无穷远处，那么A处的电势能等于电荷从A移动到B的过程中，静电力所做的功。,电荷在某点的电势能，等于电场力把它从该点移动到零势能位置时所做的功。,对于正电荷，顺着电场线方向运动，电场力做正功，电势能减少；逆着电场线方向运动，电势能增加。对于负电荷，顺着电场线方向运动，电场力做负功，电势能增加；逆着电场线方向运动，电势能减少。,五、电势（electric potential）,容易想到，在同一个电场内，还是从A点到B点，把检验电荷的电荷量由q变为2q，受到的电场力就会变为2F，电场力做功也会翻倍。若B点是无穷远，那么检验电荷在A点的电势能也会是原来的两倍。,除去检验电荷的电量，所得到的不就只和电场以及位置有关吗？不就象电场强度一样，成为描述电场自身性质的物理量吗？,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。,单位：伏特，符号是V。,1V1J/C,标量,电势，就像重力场中的（）?,高度,五、电势（electric potential）,哪儿电势高？哪儿电势低？,判断依据：正电荷有自高向低运动的趋势；负电荷有自低向高运动的趋势。,正电荷就像高山之巅，离它越远，电势越低；负电荷就像低谷之底，离它越近，电势越低。,匀强电场的电势，沿着电场线方向不断降低。,六、等势面（equipotential surface）,地势的高低，常用等高线来描述。因为整个面高度一样。,电场中有电势相等的位置吗？,电场中电势相同的各点构成的面叫做等势面。,尝试着画出下列电场的等势面：,六、等势面（equipotential surface）,内高外低 外高内低,等势面，就像重力场中的水平面（高度相等）。质点在同一水平面上运动，重力做功为零。电场中，电荷在同一等势面上运动，电场力也不做功。,电场线和等势面垂直，并且由电势高的等势面指向电势低的等势面。,