1、第一章第一章 靜電場靜電場第四節第四節 電勢能和電勢電勢能和電勢人教版選修人教版選修3-11、電場是物質存在的一種形式，在電荷的、電場是物質存在的一種形式，在電荷的周圍存在電場。周圍存在電場。場的物質性場的物質性2、電場和實物（即由原子、分子等組成的、電場和實物（即由原子、分子等組成的物質）一樣，具有力的性質和能的性質。物質）一樣，具有力的性質和能的性質。電場力的性質電場力的性質引入電場強度引入電場強度E電場能的性質電場能的性質引入引入？ 地球地球負電負電荷荷m+q用類比法研究電場能的性質用類比法研究電場能的性質重力場重力場電場電場mgqE場方向場方向場方向場方向地球附近的重力場跟負電荷的電場

2、相似地球附近的重力場跟負電荷的電場相似用類比法研究電場能的性質用類比法研究電場能的性質重力場重力場電場電場勢勢 差差1、WABG， WAB/G 恒量恒量hAB1、WABq， WAB/q恒量恒量UAB2、比值定義法：、比值定義法： 高度差高度差hAB=WG/G2、比值定義法：、比值定義法： 電勢差電勢差UAB=WAB/q hAB與與G無關，無關，只取決于始、末只取決于始、末的位置。的位置。UAB與與q（包括大小、包括大小、正負）無關，只取正負）無關，只取決于始、末的位置。決于始、末的位置。1 1、請從做功的角度，敘述高度差、請從做功的角度，敘述高度差h hABAB=3m=3m的物理意義。的物理意

3、義。2 2、請從做功的角度，敘述電勢差、請從做功的角度，敘述電勢差U UABAB=3V=3V的物理意義。的物理意義。答：重量為答：重量為1N的物體從的物體從A點移動到點移動到B點重力做功為點重力做功為3J。答：電荷量為答：電荷量為1C的的正正電荷從電荷從A點移點移動到動到B點電場力做功為點電場力做功為3J。hAB=WAB/GUAB=WAB/q說一說說一說思考：若移動的是思考：若移動的是負負電荷呢？電荷呢？答：電荷量為答：電荷量為1C的的負負電荷從電荷從A點移點移動到動到B點點克服克服電場力做功為電場力做功為3J。【例題【例題1】將一個電量為】將一個電量為210-9C的點電的點電荷從電場中的荷從

4、電場中的M 點移到點移到N點，需克服電場點，需克服電場力做功力做功1.4108J， M 、N兩點間的電勢兩點間的電勢差差 UMN為多少？若將該電荷從為多少？若將該電荷從M移到移到N，電場力做什么功？電場力做什么功？UNM為多少？為多少？解：由電勢差的定義式可知解：由電勢差的定義式可知 UMN=WMN/qUMN=UNMUNM=WNM/q=(1.4108 J )/(210-9C)=7V =(1.4108 J )/(210-9C)=-7V 將將W和和q的的正負號代入正負號代入計算計算用類比法研究電場能的性質用類比法研究電場能的性質重力場重力場電場電場勢勢高度是特殊的高度差高度是特殊的高度差電勢是特殊

5、的電勢差電勢是特殊的電勢差高度差高度差hAB =hA - hBhA = hAO = hA - hOhA=hAO =WAO/GUAB =A-BA =UAO= A - OA=UAO = WAO/q一般取地面或最低點為一般取地面或最低點為參考點參考點一般取無窮遠處或電場一般取無窮遠處或電場中的接地點為參考點中的接地點為參考點 1 1、請從做功的角度，敘述高度、請從做功的角度，敘述高度h hA A=3m=3m和和h hB B=-3m=-3m的物理意義。的物理意義。2 2、請從做功的角度，敘述電勢、請從做功的角度，敘述電勢A A=3V=3V和和B B=-3V=-3V的物理意義。的物理意義。答：重量為答：

6、重量為1N的物體從的物體從A點移動到零高度點重點移動到零高度點重力做功為力做功為3J； 重量為重量為1N的物體從的物體從B點移動到零點移動到零高度點物體高度點物體克服克服重力做功為重力做功為3J。答：電荷量為答：電荷量為1C的的正正電荷從電荷從A點移動到零電勢點移動到零電勢點電場力做功為點電場力做功為3J；電荷量為電荷量為1C的的正正電荷從電荷從B點移動到零電勢點電荷點移動到零電勢點電荷克服克服電場力做功為電場力做功為3J。hA=hA0= WA0/GA= UA0= WA0/q說一說說一說思考：若移動的是思考：若移動的是負負電荷呢？電荷呢？答：電荷量為答：電荷量為1C的的負負電荷從電荷從A點移動

7、到零電勢點移動到零電勢點點克服克服電場力做功為電場力做功為3J；電荷量為電荷量為1C的的負負電荷電荷從從B點移動到零電勢點電荷電場力做功為點移動到零電勢點電荷電場力做功為3J。【例題【例題2】在電場線上有】在電場線上有A、B、C三點，三點，設設C點接地，將點接地，將1C的正電荷由的正電荷由C移到移到A點，點，電場力做功為電場力做功為5J；再將該電荷由再將該電荷由A移到移到B，電場力做功為電場力做功為8J，求求A 、 B 分別是多分別是多大？大？ 解：由電勢的定義式可知解：由電勢的定義式可知 A =UAC=WAC/q=B =UBC=WBC/q=(5J ) /1C=-5V (8 J-5J )/1C

8、=3V 或或UAB=WAB/q=(8J ) /1C= 8V UAB= A BB= AUAB =3V注意：注意：WBC= WBA+WAC =8J +（-5J）想一想想一想1、高度差、高度與零高、高度差、高度與零高度點的選擇有關嗎？度點的選擇有關嗎？2、電勢差、電勢與零電電勢差、電勢與零電勢點的選擇有關嗎？勢點的選擇有關嗎？A BCD0V1V2V3V小結：高度和電勢都具有相對性，與零小結：高度和電勢都具有相對性，與零勢點的選擇有關，而高度差和電勢差與勢點的選擇有關，而高度差和電勢差與零勢點的選擇無關。零勢點的選擇無關。E0V1V2V-1V用類比法研究電場能的性質用類比法研究電場能的性質重力場重力場

9、電場電場做功與勢能變化關系做功與勢能變化關系重力做正功，重重力做正功，重力勢能減少；重力勢能減少；重力做負功，重力力做負功，重力勢能增加。即勢能增加。即 WG= -EP 重重力勢能具有相對力勢能具有相對性，與零勢能點性，與零勢能點的選擇有關。的選擇有關。電場力做正功，電場力做正功，電勢能電勢能E減少；減少；電場力做負功，電場力做負功，電勢能電勢能E增加。增加。即即 W電電= - E 電勢能具有相電勢能具有相對性，與零勢能對性，與零勢能點的選擇有關。點的選擇有關。【例題【例題3】在電場中有】在電場中有A、B兩點，兩點，A =20V， B=30V，將將q=6106C的點電荷從的點電荷從A點移到點移到B點電場力做多少功？電勢能變化了點電場力做多少功？電勢能變化了多少？多少？ 解：解：UAB= A B= 20V(30V)=50VWAB=qUAB= (6 106) 50J = 3 104J電勢能增加了電勢能增加了3 104J主要公式主要公式 一、一、UAB=二、二、 WAB=qUAB四、四、A=UAO = WAO/q三、三、U UABAB= =A A- - B B U UABAB= - U= - UBABA（將（將WAB和和q正、負號一同代入