《高中物理 第一章 靜電場(chǎng) 4 電勢(shì)能和電勢(shì)課件 新人教版選修31》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中物理 第一章 靜電場(chǎng) 4 電勢(shì)能和電勢(shì)課件 新人教版選修31（41頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第一章靜電場(chǎng)4電勢(shì)能和電勢(shì)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.知道靜電力做功的特點(diǎn)，掌握靜電力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系.2.理解電勢(shì)能、電勢(shì)的概念，能根據(jù)電場(chǎng)線判斷電勢(shì)高低.3.知道什么是等勢(shì)面，并能理解等勢(shì)面的特點(diǎn).內(nèi)容索引知識(shí)探究題型探究達(dá)標(biāo)檢測(cè)知識(shí)探究1一、一、靜電力做功的特點(diǎn)靜電力做功的特點(diǎn)導(dǎo)學(xué)探究導(dǎo)學(xué)探究(1)如圖1所示，試探電荷q在電場(chǎng)強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，沿直線從A移動(dòng)到B，靜電力做的功為多少？若q沿折線AMB從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)，靜電力做的功為多少？靜電力FqE，靜電力與位移夾角為，靜電力對(duì)試探電荷q做的功WF|AB|cos qE|AM|.在線段AM上靜電力做的功W1qE|AM|，在線段MB上靜電力做的功W

2、20，總功WW1W2qE|AM|. 答案圖1 (2)若q沿任意曲線從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)，靜電力做的功為多少？由此可得出什么結(jié)論？WqE|AM|.電荷在勻強(qiáng)電場(chǎng)中從不同路徑由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，靜電力做功相同.說(shuō)明靜電力做功與路徑無(wú)關(guān)，只與初、末位置有關(guān). 答案知識(shí)梳理知識(shí)梳理靜電力做功的特點(diǎn)(1)靜電力做功的特點(diǎn)：靜電力對(duì)某電荷所做的功，與該電荷的電荷量 (填“有關(guān)”或“無(wú)關(guān)”)，與電荷經(jīng)過(guò)的路徑 (填“有關(guān)”或“無(wú)關(guān)”)，該結(jié)論在任何電場(chǎng)中均成立.(2)靜電力做功與 做功相似，只要初、末位置確定了，移動(dòng)電荷q做的功就是確定值.有關(guān)無(wú)關(guān)重力即學(xué)即用即學(xué)即用判斷下列說(shuō)法的正誤.(1)電荷從電場(chǎng)中的A點(diǎn)運(yùn)

3、動(dòng)到B點(diǎn)，路徑不同，電場(chǎng)力做功的大小就可能不同.( )(2)電荷從電場(chǎng)中的某點(diǎn)開始出發(fā)，運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后，又回到了該點(diǎn)，則電場(chǎng)力做功為零.( )(3)正電荷沿著電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)力對(duì)正電荷做正功，負(fù)電荷逆著電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)力對(duì)負(fù)電荷做正功.( )(4)在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，電場(chǎng)力做功與路徑無(wú)關(guān)，在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中，電場(chǎng)力做功與路徑有關(guān).( )二、電勢(shì)能二、電勢(shì)能導(dǎo)學(xué)探究導(dǎo)學(xué)探究(1)物體從高處向低處運(yùn)動(dòng)，重力做什么功？物體的重力勢(shì)能如何變化？重力做功和物體的重力勢(shì)能變化有什么關(guān)系？ 答案重力做正功重力勢(shì)能減少WGEp1Ep2(2)正電荷順著電場(chǎng)線移動(dòng)，電場(chǎng)力做什么功？電荷的電勢(shì)能如何變化？負(fù)電荷順著電場(chǎng)線移動(dòng)

4、，電場(chǎng)力做什么功？電荷的電勢(shì)能如何變化？電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能的變化有什么關(guān)系？ 答案電場(chǎng)力做正功電勢(shì)能減少電場(chǎng)力做負(fù)功電勢(shì)能增加W電Ep1Ep2靜電力做正功，電勢(shì)能_；靜電力做負(fù)功，電勢(shì)能 .1.電勢(shì)能：電荷在 中具有的勢(shì)能，用Ep表示.2.靜電力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系：靜電力做的功等于電勢(shì)能的 .表達(dá)式：WAB . 知識(shí)梳理知識(shí)梳理減少量增加電場(chǎng)EpAEpB減少3.電勢(shì)能的大?。弘姾稍谀滁c(diǎn)的電勢(shì)能，等于把它從這點(diǎn)移動(dòng)到_時(shí)靜電力做的功.4.電勢(shì)能具有相對(duì)性電勢(shì)能零點(diǎn)的規(guī)定：通常把電荷在離場(chǎng)源電荷 處或把電荷在 上的電勢(shì)能規(guī)定為零.零勢(shì)能位置無(wú)限遠(yuǎn)大地表面即學(xué)即用即學(xué)即用判斷下列說(shuō)法的正誤.(1

5、)電場(chǎng)力做正功，電荷的電勢(shì)能減少，電場(chǎng)力做負(fù)功，電荷的電勢(shì)能增加.( )(2)正電荷和負(fù)電荷沿著電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)，電勢(shì)能均減少.( )(3)確定電荷在某點(diǎn)的電勢(shì)能應(yīng)先規(guī)定零勢(shì)能點(diǎn).( )(4)因電勢(shì)能有正負(fù)之分，所以電勢(shì)能是矢量.( )三、三、電勢(shì)電勢(shì)導(dǎo)學(xué)探究導(dǎo)學(xué)探究如圖2所示的勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)為E，取O點(diǎn)為零勢(shì)能點(diǎn)，A點(diǎn)距O點(diǎn)為l，AO連線與電場(chǎng)線的夾角為.把電荷量分別為q和2q的試探電荷由A點(diǎn)移到O點(diǎn)，電場(chǎng)力做功分別是多少？電荷q、2q在A點(diǎn)的電勢(shì)能各為多少？電勢(shì)能與電荷量的比值各是多少？ 答案WAO1Eqlcos ，WAO22Eqlcos ，由EpAWAO知，電荷量為q和2q的試探電荷在A點(diǎn)的電

6、勢(shì)能分別為Eqlcos 、2Eqlcos ；電勢(shì)能與電荷量的比值相同，都為Elcos .圖2對(duì)電勢(shì)的對(duì)電勢(shì)的理解理解 知識(shí)梳理知識(shí)梳理(1)定義及公式：電荷在電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電勢(shì)能與它的電荷量的 ，即 ，單位為 ，符號(hào)為 .(2)電勢(shì)高低的判斷：沿著電場(chǎng)線的方向電勢(shì)逐漸 .(3)電勢(shì)的標(biāo)量性：電勢(shì)是 量，只有大小，沒(méi)有方向，但有正、負(fù)之分，電勢(shì)為正表示比零電勢(shì) ，電勢(shì)為負(fù)表示比零電勢(shì) .(4)電勢(shì)的相對(duì)性：零電勢(shì)點(diǎn)的規(guī)定原則，一般選 或 處的電勢(shì)為0，只有規(guī)定了電勢(shì)零點(diǎn)才能確定某點(diǎn)的電勢(shì)大小.(5)電勢(shì)描述電場(chǎng)能的性質(zhì)，決定于 本身，與試探電荷 (填“有關(guān)”或“無(wú)關(guān)”).比值伏特V降低標(biāo)低大地?zé)o

7、限遠(yuǎn)電場(chǎng)無(wú)關(guān)高判斷下列說(shuō)法的正誤.(1)電勢(shì)有正負(fù)之分，因而是矢量.( )(2)電荷在電勢(shì)高處具有的電勢(shì)能大.( )(3)場(chǎng)強(qiáng)為零處，電勢(shì)一定為零.( )(4)沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低，與試探電荷的電性無(wú)關(guān).( )即學(xué)即用即學(xué)即用四、等勢(shì)面四、等勢(shì)面導(dǎo)學(xué)探究導(dǎo)學(xué)探究(1)類比地圖上的等高線，簡(jiǎn)述什么是等勢(shì)面？ 答案電場(chǎng)中電勢(shì)相等的各點(diǎn)構(gòu)成的面(2)當(dāng)電荷從同一等勢(shì)面上的A點(diǎn)移到B點(diǎn)時(shí)，電荷的電勢(shì)能是否變化？電場(chǎng)力做功情況如何？ 答案不發(fā)生變化電場(chǎng)力不做功知識(shí)梳理知識(shí)梳理1.等勢(shì)面的特點(diǎn)等勢(shì)面的特點(diǎn)(1)在等勢(shì)面上移動(dòng)電荷時(shí)靜電力 .(2)電場(chǎng)線跟等勢(shì)面垂直，并且由電勢(shì) 的等勢(shì)面指向電勢(shì) 的等勢(shì)面.

8、(3)等勢(shì)面密的地方，電場(chǎng)強(qiáng)度較 ；等勢(shì)面疏的地方，電場(chǎng)強(qiáng)度較 .(4)任意兩個(gè)等勢(shì)面都不相交.不做功低高強(qiáng)弱2.幾種常見電場(chǎng)的幾種常見電場(chǎng)的等勢(shì)面等勢(shì)面(1)點(diǎn)電荷的等勢(shì)面是以點(diǎn)電荷為球心的一簇球面.(2)等量異號(hào)點(diǎn)電荷的等勢(shì)面：點(diǎn)電荷的連線上，從正電荷到負(fù)電荷電勢(shì)越來(lái)越低，中垂線是一條等勢(shì)線.(3)等量同號(hào)點(diǎn)電荷的等勢(shì)面：等量正點(diǎn)電荷連線的中點(diǎn)電勢(shì)最低，中垂線上該點(diǎn)的電勢(shì)最高，從中點(diǎn)沿中垂線向兩側(cè)，電勢(shì)越來(lái)越低.等量負(fù)點(diǎn)電荷連線的中點(diǎn)電勢(shì)最高，中垂線上該點(diǎn)的電勢(shì)最低.從中點(diǎn)沿中垂線向兩側(cè)，電勢(shì)越來(lái)越高.(4)勻強(qiáng)電場(chǎng)的等勢(shì)面是垂直于電場(chǎng)線的一簇平行等間距的平面.2題型探究一、靜電力做功與電

9、勢(shì)能變化的關(guān)系1.靜電力做功的特點(diǎn)靜電力做功的特點(diǎn)(1)靜電力做的功與電荷的起始位置和終止位置有關(guān)，但是與具體路徑無(wú)關(guān)，這與重力做功特點(diǎn)相似.(2)靜電力做功的特點(diǎn)不受物理?xiàng)l件限制，不管靜電力是否變化，是否是勻強(qiáng)電場(chǎng)，是直線運(yùn)動(dòng)還是曲線運(yùn)動(dòng)，靜電力做功的特點(diǎn)不變.2.靜電力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系靜電力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系(1)WABEpAEpB.靜電力做正功，電勢(shì)能減小；靜電力做負(fù)功，電勢(shì)能增加.(2)正電荷在電勢(shì)高的地方電勢(shì)能大，而負(fù)電荷在電勢(shì)高的地方電勢(shì)能小.例例1將帶電荷量為6106 C的負(fù)電荷從電場(chǎng)中的A點(diǎn)移到B點(diǎn)，克服靜電力做了3105 J的功，再?gòu)腂移到C，靜電力做了1.2105

10、 J的功，則(1)電荷從A移到B，再?gòu)腂移到C的過(guò)程中電勢(shì)能共改變了多少？ 答案解析見解析(2)如果規(guī)定A點(diǎn)的電勢(shì)能為零，則該電荷在B點(diǎn)和C點(diǎn)的電勢(shì)能分別為多少？ 答案解析見解析如果規(guī)定A點(diǎn)的電勢(shì)能為零，由公式得該電荷在B點(diǎn)的電勢(shì)能為EpBEpAWAB0WAB3105 J.同理，C點(diǎn)的電勢(shì)能為EpCEpAWAC0WAC1.8105 J.(3)如果規(guī)定B點(diǎn)的電勢(shì)能為零，則該電荷在A點(diǎn)和C點(diǎn)的電勢(shì)能分別為多少？ 答案解析見解析如果規(guī)定B點(diǎn)的電勢(shì)能為零，則該電荷在A點(diǎn)的電勢(shì)能為：EpAEpBWAB0WAB3105 J.C點(diǎn)的電勢(shì)能為EpCEpBWBC0WBC1.2105 J.針對(duì)訓(xùn)練針對(duì)訓(xùn)練1在電場(chǎng)

11、中，把電荷量為4109 C的正點(diǎn)電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，克服靜電力做功6108 J，以下說(shuō)法中正確的是A.電荷在B點(diǎn)具有的電勢(shì)能是6108 JB.B點(diǎn)電勢(shì)是15 VC.電荷的電勢(shì)能增加了6108 JD.電荷的電勢(shì)能減少了6108 J答案解析電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)能具有相對(duì)性，只有確定了零勢(shì)能點(diǎn)，B點(diǎn)的電勢(shì)、電荷在B點(diǎn)的電勢(shì)能才有確定的數(shù)值，故選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；由于電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)的過(guò)程中克服靜電力做功6108 J，故電荷電勢(shì)能應(yīng)該是增加了6108 J，選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤.二、對(duì)電勢(shì)的理解及電勢(shì)高低的判斷1.電勢(shì)是反映電場(chǎng)性質(zhì)的物理量，與放入的試探電荷無(wú)關(guān).2.電勢(shì)具有相對(duì)性，其大小與零電勢(shì)的選

12、取有關(guān)，常取無(wú)限遠(yuǎn)處或大地的電勢(shì)為零.3.電勢(shì)的定義式為 ，公式中的Ep、q在運(yùn)算時(shí)均需代入正、負(fù)號(hào).1.2104 J1.2104 V例例2如果把電荷量為q1.0108 C的電荷從無(wú)限遠(yuǎn)處移到電場(chǎng)中的A點(diǎn)，需要克服靜電力做功W1.2104 J，那么：(1)q在A點(diǎn)的電勢(shì)能和A點(diǎn)的電勢(shì)各是多少？ 答案解析(2)q未移入電場(chǎng)前，A點(diǎn)的電勢(shì)是多少？ 答案解析1.2104 VA點(diǎn)的電勢(shì)是由電場(chǎng)本身決定的，跟A點(diǎn)是否有電荷存在無(wú)關(guān)，所以q未移入電場(chǎng)前，A點(diǎn)的電勢(shì)仍為1.2104 V.例例3 將一正電荷從無(wú)窮遠(yuǎn)處移入電場(chǎng)中M點(diǎn)，電勢(shì)能減少了8.0109 J，若將另一等量的負(fù)電荷從無(wú)窮遠(yuǎn)處移入電場(chǎng)中的N點(diǎn)，

13、電勢(shì)能增加了9.0109 J，則下列判斷中正確的是A.MN0 B.NM0C.NM0 D.MN0答案解析知識(shí)梳理知識(shí)梳理1.電荷在等勢(shì)面上移動(dòng)時(shí)，靜電力不做功，電荷的電勢(shì)能不變.2.由等勢(shì)面可以確定電場(chǎng)線：因?yàn)殡妶?chǎng)線總和等勢(shì)面垂直，所以已知等勢(shì)面的形狀分布，可以繪制電場(chǎng)線，從而確定電場(chǎng)大體分布.3.由等差勢(shì)面的疏密，可以定性地確定場(chǎng)強(qiáng)的大小，等勢(shì)面密處，場(chǎng)強(qiáng)較大.三、等勢(shì)面的特點(diǎn)及應(yīng)用例例4 空間中P、Q兩點(diǎn)處各固定一個(gè)點(diǎn)電荷，其中P點(diǎn)處為正電荷，P、Q兩點(diǎn)附近電場(chǎng)的等勢(shì)面分布如圖3所示，a、b、c、d為電場(chǎng)中的4個(gè)點(diǎn).則A.P、Q兩點(diǎn)處的電荷等量同號(hào)B.a點(diǎn)和b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度相同C.c點(diǎn)的電勢(shì)低

14、于d點(diǎn)的電勢(shì)D.負(fù)電荷從a到c，電勢(shì)能減少圖3 答案解析根據(jù)題圖可知，該電場(chǎng)是等量異號(hào)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)，故A錯(cuò)誤.根據(jù)電場(chǎng)的對(duì)稱性，a、b兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等，而方向不同，故B錯(cuò)誤.c點(diǎn)所在等勢(shì)面離P點(diǎn)(正電荷)較d點(diǎn)所在等勢(shì)面離P點(diǎn)近，c點(diǎn)的電勢(shì)較高，故C錯(cuò)誤.負(fù)電荷從a到c，電場(chǎng)力做正功，所以電勢(shì)能減少，故D正確.針對(duì)訓(xùn)練針對(duì)訓(xùn)練2(多選)如圖4所示，實(shí)線表示一簇關(guān)于x軸對(duì)稱的等勢(shì)面，在軸上有A、B兩點(diǎn)，則A.A點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)小于B點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)B.A點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向指向x軸負(fù)方向C.A點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大于B點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)D.A點(diǎn)電勢(shì)高于B點(diǎn)電勢(shì)答案圖4 由于電場(chǎng)線與等勢(shì)面總是垂直，所以B點(diǎn)電場(chǎng)線比A點(diǎn)密，B點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大于A點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)，故

15、A正確、C錯(cuò)誤.電場(chǎng)線由電勢(shì)高的等勢(shì)面指向電勢(shì)低的等勢(shì)面，故B錯(cuò)誤.由圖中數(shù)據(jù)可知D正確.解析達(dá)標(biāo)檢測(cè)31.(多選)關(guān)于電勢(shì)，下列說(shuō)法正確的是A.電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)大小等于單位正電荷從該點(diǎn)移動(dòng)到零電勢(shì)點(diǎn)時(shí)， 電場(chǎng)力所做的功B.電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)與零電勢(shì)點(diǎn)的選取有關(guān)C.由于電勢(shì)是相對(duì)的，所以無(wú)法比較電場(chǎng)中兩點(diǎn)的電勢(shì)高低D.電勢(shì)是描述電場(chǎng)能的性質(zhì)的物理量 答案1234解析1234由電勢(shì)的定義可知A正確；由于電勢(shì)是相對(duì)量，電勢(shì)的大小與零電勢(shì)點(diǎn)的選取有關(guān)，故B正確；雖然電勢(shì)是相對(duì)的，但電勢(shì)的高低是絕對(duì)的，因此C錯(cuò)誤；電勢(shì)與電勢(shì)能相聯(lián)系，它是描述電場(chǎng)能的性質(zhì)的物理量，故D正確.2.關(guān)于靜電場(chǎng)的等勢(shì)面，下列說(shuō)

16、法正確的是A.兩個(gè)電勢(shì)不同的等勢(shì)面可能相交B.電場(chǎng)線與等勢(shì)面處處相互垂直C.同一等勢(shì)面上各點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度一定相等D.將一負(fù)的試探電荷從電勢(shì)較高的等勢(shì)面移至電勢(shì)較低的等勢(shì)面，電場(chǎng) 力做正功 答案1234解析1234若兩個(gè)不同的等勢(shì)面相交，則在交點(diǎn)處存在兩個(gè)不同電勢(shì)數(shù)值，與事實(shí)不符，A錯(cuò)；電場(chǎng)線一定與等勢(shì)面垂直，B對(duì)；同一等勢(shì)面上的電勢(shì)相同，但電場(chǎng)強(qiáng)度不一定相同，C錯(cuò)；將一負(fù)電荷從電勢(shì)較高的等勢(shì)面移至電勢(shì)較低的等勢(shì)面，電場(chǎng)力做負(fù)功，故D錯(cuò).3.如圖所示，實(shí)線表示電場(chǎng)線，虛線表示帶電粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡，帶電粒子只受電場(chǎng)力的作用，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中電勢(shì)能逐漸減少，它運(yùn)動(dòng)到b處時(shí)的運(yùn)動(dòng)方向與受力方向可能是答案解析123

17、4由于帶電粒子只受電場(chǎng)力的作用，而且運(yùn)動(dòng)過(guò)程中電勢(shì)能逐漸減少，可判斷電場(chǎng)力做正功，即電場(chǎng)力方向與粒子速度方向夾角為銳角，且電場(chǎng)力方向沿著電場(chǎng)線指向軌跡凹側(cè)，故D項(xiàng)正確.12344.電場(chǎng)中等勢(shì)面如圖5所示，下列關(guān)于該電場(chǎng)描述正確的是答案解析由等勢(shì)面與電場(chǎng)線密集程度的關(guān)系可知，等勢(shì)面越密集的地方電場(chǎng)強(qiáng)度越大，故A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度比C點(diǎn)的大，A錯(cuò)誤；負(fù)電荷在電勢(shì)越高的位置電勢(shì)能越小，B錯(cuò)誤；沿等勢(shì)面移動(dòng)電荷，電場(chǎng)力不做功，C正確；正電荷由A移動(dòng)到C，電場(chǎng)力做正功，D錯(cuò)誤.故選C.A.A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度比C點(diǎn)的小B.負(fù)電荷在A點(diǎn)的電勢(shì)能比在C點(diǎn)的電勢(shì)能大C.電荷沿等勢(shì)面AB移動(dòng)的過(guò)程中，電場(chǎng)力始終不做功D.正電荷由A移動(dòng)到C，電場(chǎng)力做負(fù)功圖5本課結(jié)束