高中物理电势能和电势.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2020/2/14,#,第一章,静电场,新知预习,巧设计,名师课堂,一点通,要点一,要点二,第,4,节,电势能和电势,创新演练,大冲关,随堂检测归纳小结,课下作业综合提升,要点三,1,通过讨论静电力对试探电荷做功，,知道静电力做功与路径无关的特点。,2,理解静电力做功与电势能变化,的关系。认识电势能的相对性。,3,知道电势的定义方法及其定义式、,单位。,4,知道等势面的定义，知道电场线,一定垂直于等势面。,读教材,填要点,1,静电力做功,(1),特点：与,无关，只与,有关，静电力做功与重力做功相似。,(2),匀强电场电场力做功：在匀强电场中，电场力做功,W,qE,d,，其中,d,为沿,方向的位移，不一定是被移动电荷的实际位移。,路径,始末位置,场强,2,电势能,(1),概念：电荷在电场中所具有的,。,(2),与电场力的功的关系：静电力的功等于电势能的,，即,W,AB,。,(3),相对性：电荷在电场中某点的电势能，等于把它从这点移到,位置时静电力做的功。,势能,减少量,零势能,E,p,A,E,p,B,关键一点,在电场中，选取不同的零势能面，电荷在,A,、,B,两点具有的电势能不同。但不论选取怎样的零势能面，电荷由,A,到,B,电势能的变化都相同。,电势能,伏特,V,电荷量,(3),矢标性：电势是,，仅有大小没有方向。,(4),与电场线关系：电场线方向是电势,方向。,关键一点,电势的正负仅表示电势的高低。,标量,降低最快,4,等势面,(1),等势面：电场中,的各点构成的面。,(2),等势面的特点：,在同一等势面上移动电荷时静电力,。,电场线跟等势面,，并且由电势高的等势面指向电势低的等势面。,关键一点,等势面是为描述电场而虚拟的，在电场中等势面实际不存在。,电势相等,垂直,不做功,试身手,夯基础,1.,如图,1,4,1,所示，在电场强度为,E,的匀强电场中有相距为,l,的,A,、,B,两点，连线,AB,与电场线,的夹角为,，将一电荷量为,q,的正电荷从,A,点移到,B,点。若沿直线,AB,移动该电荷，电场力做的功,W,1,_,；若沿路径,ACB,移动该电荷，电场力做的功,W,2,图,1,4,1,_,；若沿曲线,ADB,移动该电荷，电场力做的功,W,3,_,。由此可知，电荷在电场中移动时，电场力做功的特点是,_,。,解析：,路径,AB,、,ACB,，曲线,ADB,在电场线方向上的投影都是,BC,l,cos,，所以沿这三条路径电荷由,A,运动到,B,，电场力做的功都是,qEl,cos,，因此电场力做功的特点是：与路径无关，只与始、末位置有关。,答案：,qEl,cos,qEl,cos,qEl,cos,电场力做功的大小与路径无关，只与始、末位置有关,2,在点电荷,Q,形成的电场中有一点,A,，当一个,q,的试探,电荷从电场的无限远,O,处被移到,A,点时，电场力做的功为,W,，则试探电荷在,A,点的电势能及电场中,A,点的电势分别为,E,P,A,_,，,A,_,。,3,在电场中，下列结论成立的是,(,),A,某点的电场强度大，该点的电势一定高,B,某点的电势高，检验电荷在该点的电势能一定大,C,某点的场强为零，检验电荷在该点的电势能一定为零,D,某点的电势为零，检验电荷在该点的电势能一定为零,解析：,电势零点与电势能零点是一个点，因此,D,正确。电势虽然由电场本身决定，但与电场强度没有因果关系，,A,错。电势的高低由电场决定，而电势能的大小由电场与电荷共同决定，因此,B,错；场强为零的点，电势和电势能都不一定为零，,C,错误。,答案：,D,4,在静电场中，下列说法正确的是,(,),A,电场强度处处为零的区域内，电势也一定处处为零,B,电场强度处处相同的区域内，电势也一定处处相同,C,电场强度的方向总是跟等势面垂直,D,沿着电场强度的方向，电势总是不断降低的,解析：,电势具有相对性。零电势点的选择是任意的，可以选择电场强度为零的区域的电势为零，也可以选择电场强度为零的区域的电势不为零；在匀强电场中沿电场线方向取,a,、,b,两点，,E,a,E,b,，但,a,b;,电场线一定跟等势面垂直，而电场线的切线方向就是电场强度的方向；沿电场线的方向，电势越来越低。综上分析，选项,C,、,D,正确。,答案：,CD,1,电场力做功特点,静电力对电荷所做的功与电荷的起始位置和终止位置有关。,2,电场力做功正负的判断,(1),根据电场力和位移的方向夹角判断：夹角为锐角电场力做正功，夹角为钝角电场力做负功。此法常用于匀强电场中恒定电场力做功情况的判断。,(2),根据电场力和瞬时速度方向的夹角判断：夹角为锐角电场力做正功，夹角为钝角电场力做负功，电场力和瞬时速度方向垂直电场力不做功。,此法常用于判断曲线运动中变化电场力的做功情况。,(3),根据电势能的变化情况判断：若电势能增加，则电场力做负功；若电势能减少，则电场力做正功。,(4),根据动能的变化情况判断,(,只受静电力,)根据动能定理，若物体的动能增加，则电场力做正功；若物体的动能减少，则电场力做负功。,名师点睛,不管是正电荷，还是负电荷，只要电场力做正功，电势能就减小，反之增加。,1,将带电荷量为,610,6,C,的负电荷从电场中,A,点移到,B,点，克服静电力做了,310,5,J,的功，再从,B,点移到,C,点，静电力做了,1.210,5,J,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,点的电势为零，则该电荷在,A,点和,C,点的电势能分别为多少？思路点拨,根据电场力做功与电势能变化关系进行求解。,解析,(1),电荷从,A,移到,B,克服静电力做了,310,5,J,的功，即,W,AB,310,5,J,，从,B,移到,C,的过程中静电力做了,1.210,5,J,的功，,W,BC,1.210,5,J,，整个过程电场力做功即,W,AC,W,AB,W,BC,310,5,J,1.210,5,J,1.810,5,J,。电场力做负功，则电势能增加了,1.810,5,J,。,(2),如果规定,A,点的电势为零，即,E,p,A,0,由,W,AB,E,p,A,E,p,B,得,E,p,B,E,p,A,W,AB,0,(,310,5,)J,310,5,J,同理E,p,C,E,p,A,W,AC,0,(,1.810,5,)J,1.810,5,J,(3),如果规定,B,点的电势为零，即,E,p,B,0,，电荷从电场中,A,点移到,B,点，克服静电力做了,310,5,J,的功，若电荷从电场中的,B,点移到,A,点，则静电力要做,310,5,J,的功，即,W,BA,310,5,J,W,BA,E,p,B,E,p,A,E,p,A,E,p,B,W,BA,0,310,5,J,310,5,J,同理,E,p,C,E,p,B,W,BC,0,1.210,5,J,1.2,5,J,。,答案,见解析,(1),电势能是标量，有正、负，无方向。电势能的正、负仅表示大小，正值表示高于零电势能，负值表示低于零电势能。,(2),电荷在电场中某点的电势能的大小与零电势能点的选取有关，但电荷在某两点之间的电势能之差与零电势能点的选取无关。,2,电势高低的判断方法,(1),根据电场线判定：沿电场线的方向电势越来越低。,(2),根据电场力做功和电荷电势能的变化判定：,在两点间移动正电荷：如果电场力做负功，电势能增加，电势升高；如果电场力做正功，电势能减少，电势降低。,在两点间移动负电荷：如果电场力做负功，电势能增加，电势降低；如果电场力做正功，电势能减少，电势升高。,(3),在正电荷产生的电场中，离电荷越近，电势越高；在负电荷产生的电场中，离电荷越近，电势越低。,3,电势与电场强度的比较,电势,电场强度,E,物理,意义,描述电场的能的性质,描述电场的力的性质,名师点睛,电势是标量，电场强度是矢量，电势的正负只表示大小，不表示方向。,4,等量点电荷的连线及中垂线上电势变化的规律,(1),等量正点电荷,(,如图,1,4,2,甲,),：连线上中点,O,的电势最低，在中垂线上,O,点的电势却最高，从中点沿中垂线向两侧，电势逐渐降低，连线上,A,、,A,和中垂线上,B,、,B,对称等势。,(2),等量负点电荷：连线上中点的电势最高，中垂线上该点的电势最低。从中点沿中垂线向两侧，电势逐渐升高，连线上和中垂线上关于中点的对称点等势。,(3),等量异种点电荷,(,如图乙,),：在从正电荷到负电荷的连线上电势逐渐降低，,A,A,，中垂线是一等势线，,B,B,，若沿中垂线移动电荷，电场力不做功。,图,1,4,2,2,在静电场中，把一个电荷量为,q,2.010,5,C,的负电荷由,M,点移到,N,点，电场力做正功,6.010,4,J,，由,N,点移到,P,点，电场力做负功,1.010,3,J,，则,M,、,N,、,P,三点电势高低关系是,_,。,审题指导,(1),根据电场力做功，确定,M,、,N,、,P,三点的大体位置。,(2),利用沿着电场线方向，电势逐渐降低判定电势高低。,解析,首先画一条电场线，如图所,示。在中间位置附近画一点作为,M,点。因为由,M,N,电场力做正功，而负电荷所受电场力与场强方向相反，则可确定,N,点在,M,点左侧。由,N,P,电场力做负功，即沿着电场线移动，又因,1.010,3,J,6.010,4,J,，所以肯定移过了,M,点，即,P,点位于,M,点右侧。这样，,M,、,N,、,P,三点电势的高低关系是,N,M,P,。,答案,N,M,P,该题中,M,、,N,、,P,三点虽然不一定位于同一条电场线上，但完全可以假设其处于同一条直电场线上，根据电场力做功情况把三点在该电场线上的大体位置确定下来，电势高低的关系便一目了然了。,1,几种典型电场的等势面,(1),点电荷电场中的等势面：是以点电荷为球心的一簇球面，如图,1,4,3,甲。,(2),等量异种点电荷电场中的等势面：是两簇对称曲面，如图乙。,(3),等量同种点电荷电场中的等势面：是两簇对称曲面，如图丙。,(4),匀强电场中的等势面是垂直于电场线的一簇平面，如图丁。,(5),形状不规则的带电导体附近的电场线及等势面，如图戊。,图,1,4,3,名师点睛,在所画等势面中，任意相邻两等势面上电势之差是相等的。,2,特点,(1),在空间没有电荷的地方两等势面不相交。,(2),等势面可以是封闭的，也可以是不封闭的。,(3),在电场线密集的地方，等差等势面密集；在电场线稀疏的地方，等差等势面稀疏。,3,应用,(1),由等势面可以判断电场中各点电势的高低及差别。,(2),由等势面可以判断电荷在电场中移动时静电力做功的情况。,(3),由于等势面和电场线垂直，已知等势面的形状分布，可以绘制电场线，从而确定电场的大体分布。,(4),由等差等势面的疏密，可以定性地确定某点场强的大小。,3.,如图,1,4,4,所示，虚线同心,圆是一簇某静电场中的等势面，其电,势分别是,a,、,b,和,c,，一带正电粒子,射入电场中，运动轨迹如图中实线,KLMN,所示。由图可知,(,),图,1,4,4,A,粒子从,K,到,L,的过程中，静电力做负功，电势能增加,B,粒子从,L,到,M,的过程中，静电力做负功，电势能增加,C,a,b,c,D,a,b,c,思路点拨,解答该题可按以下顺序：,解析,由等势面的分布规律可知，该电场为点电荷的电场。由运动轨迹可知，运动的正电荷跟场源电荷的相互作用规律是排斥，所以场源电荷是正电荷。根据电场线与等势面垂直，电场的分布是发散状辐射向外的。正电荷从,K,到,L,受静电力的方向背离圆心，与移动方向相反，做负功，电荷的电势能增加，选项,A,正确；从,L,到,M,，可看作从跟轨迹有交点的同一等势面的点到,M,，受到的静电力与移,动方向相同，静电力做正功，电荷的电势能减少，选项,B,错误；根据电场线的方向是电势降低的方向可知选项,D,正确。,答案,AD,粒子在同一等势面上电势能相同，从同一等势面上不同点将电荷移到另一点，电场力做功相同。,1,(,对应要点一,),下列说法正确的是,(,),A,电场中顺着电场线移动电荷，电场力做功，电荷,电势能减少,B,在电场中逆着电场线移动电荷，电场力做功，电,荷电势能减少,C,在电场中顺着电场线移动正电荷，电场力做正功，电,荷电势能减少,D,在电场中逆着电场线移动负电荷，电场力做负功，电,荷电势能增加,解析：,顺着电场线移动正电荷，正电荷受电场力方向与电场线方向一致，电场力的方向与移动正电荷的方向一致。电场力做正功，电势能减少，,C,项正确；而顺着电场线移动负电荷电场力做负功，电势能增加，则,A,项不正确；逆着电场线移动正电荷，电场力做负功，电势能增加，,B,项不正确；逆着电场线移动负电荷，电场力做正功，电势能减少，,D,项不正确。,答案C,2,(,对应要点二,),图,1,4,5,是某一点,电荷的电场线分布图，下列表述,正确的是,(,),A,a,点的电势高于,b,点的电势,B,该点电荷带负电,C,a,点和,b,点电场强度的方向相同,D,a,点的电场强度大于,b,点的电场强度,图,1,4,5,解析：,沿电场线方向电势降低，故,A,选项错误；由图中电场线分布知，此场为一负点电荷的电场线分布图，,B,项正确；电场线密集处场强大，,C,项错、,D,项正确。,答案：,BD,3,(,对应要点三,),两个等量异种点电荷位于,x,轴上，相对原,点对称分布，正确描述电势,随位置,x,变化规律的是图,1,4,6,中的,(,),图,1,4,6,解析：,距正电荷越近电势越高，且,0,；距负电荷越近电势越低，且,0,。故,A,正确。,答案：,A,4,(,综合题,),如果把,q,1.010,8,C,的电荷从无穷远处移,到电场中的,A,点，需要克服电场力做功,W,1.210,4,J,，那么：,(1),q,在,A,点的电势能和,A,点的电势各是多少？,(2),q,在未移入电场前,A,点的电势是多少？,(2),A,点的电势是由电场本身决定的，跟,A,点是否有电荷存在无关，所以,q,移入电场前，,A,点的电势仍为,1.210,4,V,。,答案：,(1)1.210,4,J,1.210,4,V,(2)1.210,4,V,1,类比理解电场力做功、电势能及电场力做功与电势能变化间的关系。,2,电势是描述电场能性质的物理量，与试探电荷无关，其正负仅表示大小，不表示方向。,3,电势高低判断方法：沿电场线方向电势降低。,4,等势面形象的描述了电场及电势的高低。,点击下图进入“课下作业综合提升”,