第二课时电场能的性质的描述市公开课一等奖省赛课微课金奖课件.pptx

第,*,页,第,*,页,单击此处编辑母版标题样式,Wwwwwwwwwwwwwwwwww,wwwwwwwwww,第二级,第三级,第四级,第五级,第二课时 电场能性质描述,1/59,第一关:基础关 展望高考,基础知识,2/59,一电势能,知识讲解,(1)定义,电荷在电场中含有势能叫电势能.类似于物体在重力场中含有重力势能.用E,p,表示.,3/59,(2)静电力做功与电势能改变关系,电荷在电场中A点含有电势能为,A,在B点含有电势能为,B,电荷从A到B静电力做功就等于电势能降低许,即,W,AB,=,A,-,B,.,即静电力做正功,电荷电势能一定降低,静电力做负功,电荷电势能一定增加.,4/59,(3)电势能大小,若要求电荷在B点电势能为零,E,pB,=0,则E,pA,=W,AB,即电荷在某点电势能,等于静电力把它从该点移动到零势能位置时所做功.,说明,:,上述关系既适应于匀强电场,也适应于非匀强电场,;,既适应于正电荷,也适应于负电荷,.,5/59,电荷在电场中某点电势能大小与零电势能点选取相关,但电荷在某两点之间电势能之差与零电势能选取无关.,通常把电荷在离场源电荷无限远处电势能要求为零,或把电荷在大地表面上电势能要求为零.,6/59,活学活用,7/59,1.如图所表示,固定在Q点正点电荷电场中有MN两点,已知以下叙述正确是(),8/59,A.若把一正点电荷从M点沿直线移到N点,则电场力对该电荷做功,电势能降低,B.若把一正点电荷从M点沿直线移到N点,则该电荷克服电场力做功,电势能增加,C.若把一负点电荷从M点沿直线移到N点,则电场力对该电荷做功,电势能降低,D.若把一负点电荷从M点移到N点,再从N点沿不一样路径移回到M点,则该电荷克服电场力做功等于电场力对该电荷所做功,电势能不变,9/59,解析:由点电荷产生电场特点可知:M点电势高于N点电势,即U,MN,0,由W=qU知:移动电荷由M到N,若为正电荷,电场力做正功;若移动是负电荷,电场力做负功,电势能判断能够用以下三种方法:,方法一 据E,p,=q判断.,若为正电荷,则E,pM,E,pN,从M到N电势能降低;若为负电荷,则E,pM,N,故E,pM,E,pN,;对负电荷,E,pM,0,故,a,b,.,方法三 利用电势能判断.,正电荷q为正值,在电势越高地方电势能越大,而对负电荷q为负值,在电势越高地方电势能越小,而本题已知条件是负电荷在a点电势能较小,故a点电势高.,16/59,三电势差等势面,知识讲解,1.电势差,(1)定义:电荷q在电场中AB两点间移动时,电场力所做功W,AB,跟它电荷量q比值,叫做AB两点间电势差,也叫电压.,(2)公式:U,AB,=W,AB,/q 单位:V,是标量.,17/59,2.等势面,(1)定义:电场中电势相同各点组成面,叫做等势面.,(2)等势面和电场线关系:电场线总是与等势面垂直,且由高等势面指向低等势面;电场线越密地方,等势面越密;沿等势面移动电荷,电场力不做功,沿电场线移动电荷,电场力一定做功.,18/59,活学活用,3.a、b、c、d是匀强电场中四个点.它们恰好是一个矩形四个顶点.电场线与矩形所在平面平行.已知a点电势为20 V,b点电势为24 V,d点电势为4 V,如图所表示.由此可知c点电势为(),A.4 VB.8 V,C.12 V D.24 V,19/59,解析:方法一 在匀强电场中,沿任何方向电势都是均匀降落,所以U,ba,=U,cd,即,b,-,a,=,c,-,d,故c点电势,c,=8 V,故B项正确.,方法二 利用等势面法.,利用等分法在电场中找等势点,是处理这类问题有效方法:U,bd,=,b,-,d,=20 V,连接bd并将bd五等分,如图所表示.则e点电势为20 V,h点电势为8 V,因为ae在同一等势面上,又aech,故过c等势面过h点,故,c,=8 V.,答案:B,20/59,第二关:技法关 解读高考,解题技法,21/59,一电势高低判定方法,技法讲解,1.电势顺着电场线方向逐步降低,“顺”含义是初末位置连线与电场线方向间夹角小于90,所以电场线方向是电势降低最快方向.,2.经过计算电势差U,AB,=W,AB,/q,结合U,AB,=,A,-,B,来判断,若U,AB,0,则,A,B,;若U,AB,=0,则,A,=,B,若U,AB,0,则,A,B,.,22/59,3.由公式,A,=W,AO,/q来判断.详细步骤是把电荷q从将要比较AB两点分别移到零参考点,做功分别为W,AO,W,BO,.再由公式,A,=W,AO,/q直接判断,这种方法很麻烦,实际操作中利用得较少.,4.依据场源电荷电场来判断.在正电荷产生电场中,离它越近电势越高;在负电荷产生电场中,情况恰好相反.,23/59,5.依据电场力做功来判断.正电荷在电场力作用下移动时,电场力做正功,电荷由高电势处移向低电势处;正电荷克服电场力做功,电荷由低电势处移向高电势处.对于负电荷,情况恰好相反.,24/59,典例剖析,25/59,【例1】将一正点电荷从无穷远处移向M点,电场力做功为6.010,-9,J,若将一个等量负电荷从电场中N点移向无穷远处,电场力做功7.010,-9,J,设无穷远处电势为零,则MN两点电势,M,N,有以下关系(),A.,M,N,M,0,C.,N,M,N,0,26/59,答案 C,27/59,二比较电荷在电场中某两点电势能大小方法,技法讲解,1.公式法,由公式E,A,=q,A,判断,严格按电荷量q正负电势,A,正负代入求解.则对正电荷,电势越高,电荷量越大,电势能越大;对负电荷,电势越高,电荷量越大,电势能越小.,28/59,2.电场线法,正电荷顺着电场线方向移动时,电势能逐步减小;逆着电场线方向移动时,电势能逐步增大.,负电荷顺着电场线方向移动时,电势能逐步增大;逆着电场线方向移动时,电势能逐步减小.,29/59,3.做功判断法,不论正负电荷,电场力做正功,电荷从电势能较大地方移向电势能较小地方.反之,假如电荷克服电场力做功,那么电荷将从电势能较小地方移向电势能较大地方.,4.场源电荷法,若场源电荷为正电荷,则离场源电荷越近,正电荷电势能越大,负电荷电势能越小;若场源电荷为负电荷,则离场源电荷越近,正电荷电势能越小,负电荷电势能越大.,30/59,典例剖析,31/59,【例2】一负电荷仅受电场力作用,从电场中A点运动到B点,在此过程中该电荷做初速度为零匀加速直线运动,则AB两点电场强度E,A,E,B,及该电荷在AB两点电势能,A,B,之间关系为(),A.E,A,=E,B,B.E,A,B,32/59,解析 负电荷在电场中只受电场力作用而做匀加速直线运动,可知电场是匀强电场,故A对.,因为电场力对负电荷做正功,动能增加,则电势能减小,故D对.,答案 D,33/59,三带电粒子在电场中运动综合分析,技法讲解,1.依据电场线性质分析,(1)电场线疏密表示场强大小,切线方向表示场强方向.,(2)正电荷受到电场力方向与场强方向一致,负电荷则相反.,(3)顺着电场线方向电势降低.,34/59,(4)正电荷顺着电场线移动电场力做正功,电势能降低;负电荷顺着电场线移动电场力做负功,电势能升高,逆着电场线移动则相反.,35/59,2.结合电荷运动轨迹分析,物体运动轨迹由初速度与受力决定,所以依据带电粒子运动轨迹可判定其运动方向和受力方向,运动方向沿轨迹切线方向,轨迹为直线时,电场力与其它力协力与轨迹共线,轨迹为曲线时,所受协力指向轨迹曲率圆心方向,若运动方向与受力方向间夹角小于90,则此力做正功,若粒子只受电场力作用,则依据运动方向与电场力方向间夹角可判定电场力做功正负,进而判定电势能高低改变等.,36/59,3.结合等势面分析,同一等势面上各点电势处处相等,电荷在等势面上移动时,电场力不做功,电势能不改变;电场线垂直于等势面,由电势高等势面指向电势低等势面;等势面疏密反应了场强大小,结合等势面这些特点,也可分析电荷在电场中运动时,各量改变.,37/59,典例剖析,38/59,【例3】图中实线是一簇未标明方向由点电荷产生电场线,虚线是某一带电粒子经过该电场区域时运动轨迹,ab是轨迹上两点,若带电粒子在运动中只受电场力作用,依据此图可作出正确判断是(),39/59,A.带电粒子所带电荷符号,B.带电粒子在a、b两点受力方向,C.带电粒子在a、b两点速度何处较大,D.带电粒子在a、b两点电势能何处较大,40/59,解析 尽管本题不包括计算,但对同学们分析能力要求很高.因为本题中带电粒子没有告诉你是正还是负,似乎给分析带来一定难度,但从电场线分布看,场源电荷在左侧,从轨迹看受力指向左侧,即带电粒子与点电荷,电性相反,但不能详细判断出带电粒子电性,A错.粒子受力指向左侧,且此力为电场力与电场线共线,可判出粒子在ab两点受力方向沿电场线向左方,B正确.若粒子从a点运动到b点,则电场力与运动方向间夹角大于90,电场力做负功,电势能升高,b,a,动能降低v,a,v,b,所以CD都正确.,答案 CD,41/59,【例4】如图中虚线所表示为静电场中等势面1234,相邻等势面之间电势差相等,其中等势面3电势为0.一带正电点电荷在静电力作用下运动,经过a、b点时动能分别为26 eV和5 eV.当这一点电荷运动到某一位置,其电势能变为-8 eV,它动能应为(),A.8 eV B.13 eV,C.20 eV D.34 eV,42/59,解析 等势面3电势为零,则电势能也为零.因为两相邻等势面电势差相等,又知E,ka,E,kb,则a点电势能可表示为-2qU(U为相邻两等势面电势差),b点电势能可表示为qU.,因为总能量守恒,则有:,E,ka,+(-2qU)=E,kb,+qU,即26-2qU=5+qU,解得qU=7 eV,43/59,则总能量为7 eV+5 eV=12 eV,当电势能为-8 eV,动能E,k,=12-(-8)eV=20 eV.,答案,C,44/59,第三关:训练关 笑对高考,随堂训练,45/59,1.如图所表示,在矩形ABCDAD边和BC边中点M和N各放一个点电荷,它们分别带等量正负电荷.EF是AB边和CD边中点,PQ两点在MN连线上,MP=QN.对于EFPQ四点,其中电场强度相同电势相等两点是(),A.E和F B.P和Q,C.A和B D.C和D,46/59,解析:电场强度用电场线叠加分析可知EF两点电场强度相同.沿电场线方向,电势降低,逆电场线方向电势增加,由等量异种电荷电场线等势线分布情况可知EF两点电势相等.,答案:A,47/59,2.一个带正电质点,电荷量q=2.010,-9,C,在静电场中由a点移到b点,在这过程中,除电场力外,其它力做功为6.010,-5,J,质点动能增加了8.010,-5,J,则ab两点间电势差U,ab,为(),A.3.010,4,V B.1.010,4,V,C.4.010,4,V D.7.010,4,V,48/59,解析:由动能定理有:W,ab,+W,外,=E,k,.W,ab,=E,k,-W,外,=8.010,-5,J-6.010,-5,J=2.010,-5,J.又W,ab,=qU,ab,故,U,ab,=,答案:B,49/59,3.如图所表示,矩形金属片AB放在电荷+Q左侧,O为金属片中点,点电荷Q和O点连线恰与金属片垂直,此时AOB三点电势分别为,A,O,B,;若把金属片取走,原来AOB三点所在处电势分别为,A,O,B,.则以下说法中正确是(),A.,A,=,O,=,B,B.,A,=,B,O,C.,A,=,O,=,B,D.,A,=,B,O,50/59,解析:放入金属片时,因为静电感应感应电荷出现,使原电场发生了改变,使金属片内电荷重新分布,到达静电平衡时,金属片是一个等势体,所以有,A,=,O,=,B,;而取走金属片后,AOB处于一个孤立点电荷产生电场中,点电荷电场等势面是以点电荷为圆心一簇同心球面.由几何知识可知:在同一个等势面上,电势相等,O点电场源电荷+Q较AB近,电势比AB要高,故有,A,=,B,b,c,D.电子从位置1到2和从位置3到4过程中电场力做功大小关系W,12,=2W,34,54/59,解析:由电子射入电场后运动轨迹可知场源点电荷为负点电荷,沿着电场线方向电势降低,即,a,b,c,.在,点电荷电场中,即使ab=bc,但U,ab,U,bc,故电子从位置1到2和从位置3到4过程中电场力做功W,12,2W,34,故正确答案选A.,答案:A,55/59,5.如图所表示,在方向水平向右匀强电场中,一不可伸长不导电细线一端连着一个质量为m带电小球,另一端固定于O点,当小球静止在B点时,细线与竖直方向夹角=30,问:,56/59,(1)小球带电荷量多少?,(2)若将小球拉到A点使细线呈水平状态,当小球由静止释放后,从A到B过程,电场力对小球做功多少?,(3)小球过最低点C时,细线对小球拉力多大?,57/59,解析:(1)小球在B点受重力拉力电场力三个力作用,三力平衡,则小球所受电场力方向向右,小球带正电.对小球B进行受力分析如图所表示,Fcos,=mg Fsin,=qE,58/59,59/59,