歡迎進(jìn)入物理課堂 復(fù)習(xí)回顧 1 功的計(jì)算 2 重力做功有什么特點(diǎn) 1 與路徑無(wú)關(guān) 由初末位置的高度差來(lái)決定 2 WG與重力勢(shì)能的關(guān)系 3 重力勢(shì)能是相對(duì)的 有零勢(shì)能面 人為選定 重力勢(shì)能具有系統(tǒng)性 功是能量轉(zhuǎn)化的量度 一 靜電力做功的特點(diǎn) 正電荷q在電場(chǎng)強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)中由A運(yùn)動(dòng)到M電場(chǎng)力做功嗎 做了多少功 q A M W qE AM F 求試探電荷 q沿直線AB移動(dòng)到B時(shí)電場(chǎng)力做的功 F M 結(jié)論 在勻強(qiáng)電場(chǎng)中移動(dòng)電荷時(shí) 靜電力做的功與電荷的起始位置和終止位置有關(guān) 但與電荷經(jīng)過的路徑無(wú)關(guān) 對(duì)于非勻強(qiáng)電場(chǎng)也適用 將 q由A移到B的過程電場(chǎng)力對(duì)電荷做功為 將 q由A移到B的過程 電場(chǎng)力對(duì)電荷做功為 做功的過程是一個(gè)能量轉(zhuǎn)化的過程 那么電場(chǎng)力做功的過程是什么能轉(zhuǎn)化為什么能呢 二 電勢(shì)能 電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能有什么關(guān)系 聯(lián)系重力做功與重力勢(shì)能的關(guān)系 電荷在電場(chǎng)中具有的與電荷位置有關(guān)的能 叫電勢(shì)能 物體被舉高具有重力勢(shì)能 1 電荷在電場(chǎng)中具有電勢(shì)能 重力對(duì)物體做正功 物體的重力勢(shì)能減小 2 電場(chǎng)力對(duì)電荷做正功 電荷的電勢(shì)能減小 重力對(duì)物體做負(fù)功 物體的重力勢(shì)能增大 3 電場(chǎng)力對(duì)電荷做負(fù)功 電荷的電勢(shì)能增大 重力做多少功 物體重力勢(shì)能就變化多少 4 電場(chǎng)力做多少功 電荷電勢(shì)能就變化多少 重力勢(shì)能是相對(duì)的 與零勢(shì)能面有關(guān) 5 電勢(shì)能是相對(duì)的 與零電勢(shì)能面有關(guān) 通常把電荷在離場(chǎng)源電荷無(wú)限遠(yuǎn)處的電勢(shì)能規(guī)定為零 或把電荷在大地表面上電勢(shì)能規(guī)定為零 電荷在某點(diǎn)的電勢(shì)能 等于靜電力把它從該處移動(dòng)到零勢(shì)能位置所做的功 重力勢(shì)能是物體和地球所共有的 具有系統(tǒng)性 6 電勢(shì)能是電荷和電場(chǎng)所共有的 具有系統(tǒng)性 7 電勢(shì)能是標(biāo)量 由此可見 電場(chǎng)力做功與重力做功 電勢(shì)能與重力勢(shì)能都很相似 所以大家在學(xué)習(xí)電勢(shì)能過程中應(yīng)該多聯(lián)系重力做功與重力勢(shì)能的關(guān)系幫助理解電勢(shì)能 重力勢(shì)能和電勢(shì)能類比 重力場(chǎng)中 重力 地球和物體之間存在的吸引力 電場(chǎng)中 電場(chǎng)力 電荷之間的作用力 有重力就有重力勢(shì)能Ep mgh 有電場(chǎng)力就有相應(yīng)的能 叫電勢(shì)能EP Ep由物體和地面間的相對(duì)位置決定 EP由電荷間的相對(duì)位置決定 W重 EP1 EP2 W電 EPA EPB 盡管重力做功與電場(chǎng)力做功很相似 但還是存在很大差異 正電荷順電場(chǎng)線移動(dòng) 電場(chǎng)力做正功 電勢(shì)能減少負(fù)電荷順電場(chǎng)線移動(dòng) 電場(chǎng)力做負(fù)功 電勢(shì)能增加正電荷逆電場(chǎng)線移動(dòng) 電場(chǎng)力做負(fù)功 電勢(shì)能增加負(fù)電荷逆電場(chǎng)線移動(dòng) 電場(chǎng)力做正功 電勢(shì)能減少 存在兩種電荷 例1 右圖中MN為電場(chǎng)中某一條電場(chǎng)線方向向右 在線取兩點(diǎn)a b今將一電荷 q從a移到b則 A 電場(chǎng)力做正功 q的電勢(shì)能增加 B 電場(chǎng)力做負(fù)功 q的電勢(shì)能增加 C 電場(chǎng)力做正功 q的電勢(shì)能減少 D 電場(chǎng)力做負(fù)功 q的電勢(shì)能減少 C 例2 A和B為電場(chǎng)中某條電場(chǎng)線上的點(diǎn) 如圖 將q 4 10 9的正電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)需克服電場(chǎng)力做功5 10 7J 則 電場(chǎng)方向由A B還是B A 電荷在哪點(diǎn)時(shí)電勢(shì)能大 大多少 A B 電場(chǎng)的力的性質(zhì)我們必須用場(chǎng)強(qiáng)E來(lái)描述 那么電場(chǎng)的能的性質(zhì)我們又應(yīng)該用什么物理量來(lái)描述呢 能否用 電勢(shì)能 呢 電場(chǎng)的能的性質(zhì)也是電場(chǎng)本身的一種屬性 它只能由場(chǎng)源本身所決定 而與電場(chǎng)中有無(wú)放入試探電荷無(wú)關(guān) 而電勢(shì)能的大小是與試探電荷的電量q有關(guān)的 因q越大 其所受電場(chǎng)力就越大 具有的做功本領(lǐng)大 電勢(shì)能也就大 故不能用 電勢(shì)能 來(lái)描述電場(chǎng)的能的性質(zhì) 我們引入一個(gè)新的物理量 電勢(shì) 來(lái)表示它 電勢(shì) 描述電場(chǎng)的能的性質(zhì)的物理量 如圖所示 設(shè)想把一試探電荷 q放在電場(chǎng)中某處A或B 它們?cè)陔妶?chǎng)力F的作用下均移至無(wú)限遠(yuǎn)處 則有 WA WB 那么怎樣去衡量電場(chǎng)的能的性質(zhì) 怎樣去定義 電勢(shì) 呢 EpA 0 EpB 0 同理可知 若試探電荷為 q 也有 也就是說 比值EpA q的大小與試探電荷的正負(fù)及電量q均無(wú)關(guān) 只與電場(chǎng)中該點(diǎn)在電場(chǎng)中的位置有關(guān) 故其可衡量電場(chǎng)的性質(zhì) 三 電勢(shì) 取O點(diǎn)的電勢(shì)能為零 則 EPA qELCOS 討論電勢(shì)能與電荷的比值 電荷在電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電勢(shì)能與它的電荷量的比值 2 公式 3 單位 伏特符號(hào)為V 1V 1J C 三 電勢(shì) 1 定義 對(duì)電勢(shì)的理解 1 電勢(shì)的相對(duì)性 某點(diǎn)電勢(shì)的大小是相對(duì)于零點(diǎn)電勢(shì)而言的 零電勢(shì)的選擇是任意的 一般選地面和無(wú)窮遠(yuǎn)為零勢(shì)能面 2 電勢(shì)的固有性 電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)的大小是由電場(chǎng)本身的性質(zhì)決定的 與放不放電荷及放什么電荷無(wú)關(guān) 3 電勢(shì)是標(biāo)量4 計(jì)算時(shí)EP q 都帶正負(fù)號(hào) 1 沿著電場(chǎng)線方向 電勢(shì)將怎樣變化 1 電場(chǎng)線指向電勢(shì)降低的方向 2 如何確定電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì) 提示 類比于電勢(shì)能的確定 1 電場(chǎng)線指向電勢(shì)降低的方向 2 與電勢(shì)能的情況相似 應(yīng)先確定電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)為零 通常取離場(chǎng)源電荷無(wú)限遠(yuǎn)處或大地的電勢(shì)為零 例3 將一電量為的點(diǎn)電荷從電場(chǎng)外一點(diǎn)P移至電場(chǎng)中某點(diǎn)A 電場(chǎng)力做功 求A點(diǎn)的電勢(shì) 解 設(shè)場(chǎng)外一點(diǎn)P的電勢(shì)為 點(diǎn)評(píng) 電勢(shì)的確定首先要確定零電勢(shì)處 且電勢(shì)可以為負(fù) 3 電勢(shì)為負(fù)數(shù)時(shí) 負(fù)號(hào)表示方向嗎 1 電場(chǎng)線指向電勢(shì)降低的方向 2 與電勢(shì)能的情況相似 應(yīng)先確定電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)為零 通常取離場(chǎng)源電荷無(wú)限遠(yuǎn)處或大地的電勢(shì)為零 3 電勢(shì)是標(biāo)量 只有大小 沒有方向 負(fù)電勢(shì)表示該處的電勢(shì)比零電勢(shì)處電勢(shì)低 思考 在上面關(guān)于電勢(shì)能和電勢(shì)的討論及插圖中 我們一直把試探電荷q當(dāng)作正電荷處理 請(qǐng)把q當(dāng)做負(fù)電荷 重復(fù)以上討論 其結(jié)果與上面的結(jié)果是否一致 高度和電勢(shì) 重力場(chǎng)中 同一物體在不同位置 Ep不同 電場(chǎng)中 同一電荷在電場(chǎng)中的不同位置 EP不同 不同物體在同一位置 Ep正比于質(zhì)量m 不同電荷在同一位置 EP正比于電量q Ep m gh h只與相對(duì)位置有關(guān) EP q叫做電勢(shì) 只與相對(duì)位置有關(guān) 等勢(shì)面 地理上 等高線表示地勢(shì)的高低 在電場(chǎng)中常用等勢(shì)面來(lái)表示電勢(shì)的高低 電場(chǎng)中電勢(shì)相同的各點(diǎn)構(gòu)成的面叫做等勢(shì)面 等勢(shì)面 等勢(shì)面的特點(diǎn) 1 等勢(shì)面一定跟電場(chǎng)線垂直 在同一等勢(shì)面上的任意兩點(diǎn)間移動(dòng)電荷 電場(chǎng)力不做功 2 電場(chǎng)線總是從電勢(shì)高的等勢(shì)面指向電勢(shì)低的等勢(shì)面 任意兩個(gè)等勢(shì)面都不會(huì)相交 3 等差等勢(shì)面越密的地方電場(chǎng)強(qiáng)度越大 等勢(shì)面 幾種典型電場(chǎng)的等勢(shì)面 1 點(diǎn)電荷電場(chǎng)中的等勢(shì)面 以點(diǎn)電荷為球心的一簇球面 等勢(shì)面 2 等量異種點(diǎn)電荷電場(chǎng)中的等勢(shì)面 兩簇對(duì)稱曲面 等勢(shì)面 3 等量同種點(diǎn)電荷電場(chǎng)中的等勢(shì)面 兩簇對(duì)稱曲面 等勢(shì)面 5 勻強(qiáng)電場(chǎng)中的等勢(shì)面 垂直于電場(chǎng)線的一簇平面 4 形狀不規(guī)則的帶電導(dǎo)體附近的電場(chǎng)線及等勢(shì)面 等勢(shì)面 如圖所示 虛線a b和c是某靜電場(chǎng)中的三個(gè)等勢(shì)面 它們的電勢(shì)分別為 和 一帶正電粒子射入電場(chǎng)中 其運(yùn)動(dòng)軌跡如實(shí)線KLMN所示 由圖可知 A 粒子從K到L的過程中 電場(chǎng)力做負(fù)功B 粒子從L到M的過程中 電場(chǎng)力做負(fù)功C 粒子從K到L的過程中 電勢(shì)能增加D 粒子從L到M的過程中 動(dòng)能減少 等勢(shì)面 如圖所示 三個(gè)等差等勢(shì)面上有a b c d四點(diǎn) 若將一個(gè)正電荷由c經(jīng)a移動(dòng)到d電場(chǎng)力做正功W1 若由c經(jīng)b移動(dòng)到d電場(chǎng)力做正功W2 則 1 如圖所示 a b c d為某電場(chǎng)中的等勢(shì)面 一帶正電粒子飛入電場(chǎng)后只在電場(chǎng)力作用下沿M點(diǎn)到N點(diǎn)的虛線運(yùn)動(dòng) 由圖可知 四個(gè)等勢(shì)面電勢(shì)Ua Ub Uc Ud由高到低的排列順序是 帶電粒子在M N兩點(diǎn)中 電勢(shì)能較大的是 點(diǎn) 能力提升 2 圖一表示等量異種電荷P和Q形成的電場(chǎng)內(nèi)的一簇等勢(shì)面 求 1 P Q各帶何種電荷 2 把q 10 7C的正點(diǎn)電荷從A移到B 電場(chǎng)力做多少功 3 把q從B移到C電場(chǎng)力做多少功 4 把q從C移到A電場(chǎng)力做多少功 5 q從A出發(fā)經(jīng)過B和C回到A的過程中電場(chǎng)力對(duì)電荷做的總功為多少 3 如圖所示 細(xì)線一端系著一個(gè)帶電量為 q 質(zhì)量為m的小球 另一端固定于O點(diǎn) 加一勻強(qiáng)電場(chǎng)后可使小球靜止于圖示位置 此時(shí)懸線與豎直方向夾角為 要使電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)最小 該電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)的方向怎樣 大小如何 垂直懸線斜向上方 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全