《（京津瓊魯專用）2018-2019學年高中物理 第一章 靜電場 第4節(jié) 電勢能和電勢課件 新人教版必修2.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（京津瓊魯專用）2018-2019學年高中物理 第一章 靜電場 第4節(jié) 電勢能和電勢課件 新人教版必修2.ppt（47頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、4電勢能和電勢,第一章靜電場,學科素養(yǎng)與目標要求 物理觀念：1.知道靜電力做功的特點，掌握靜電力做功與電勢能變化的關(guān)系. 2.理解電勢的定義、定義式、單位，能根據(jù)電場線判斷電勢高低. 3.知道等勢面，理解等勢面的特點. 科學思維：1.通過類比法分析得出靜電力做功與電勢能變化的關(guān)系. 2.能用比值法定義電勢. 3.能通過類比等高線理解等勢面.,內(nèi)容索引,,重點探究 啟迪思維 探究重點,達標檢測 檢測評價 達標過關(guān),自主預習 預習新知 夯實基礎(chǔ),自主預習,一、靜電力做功的特點 1.靜電力做功：在勻強電場中，靜電力做功WqElcos .其中為______ 方向之間的夾角. 2.特點：在靜電場

2、中移動電荷時，靜電力做的功與電荷的_________ 和 有關(guān)，與電荷經(jīng)過的路徑 .,靜電,力與位移,起始位置,終止位置,無關(guān),二、電勢能 1.電勢能：電荷在 中具有的勢能，用Ep表示. 2.靜電力做功與電勢能變化的關(guān)系：靜電力做的功等于電勢能的 . 表達式：WAB .,,靜電力做正功，電勢能 ； 靜電力做負功，電勢能 .,3.電勢能的大?。弘姾稍谀滁c的電勢能，等于把它從這點移動到______ 時靜電力做的功.,減少量,EpAEpB,電場,減少,增加,零勢,能位置,4.電勢能具有相對性 電勢能零點的規(guī)定：通常把電荷在離場源電荷 處或把電荷在

3、 上的電勢能規(guī)定為零. 三、電勢 1.定義：電荷在電場中某一點的電勢能與它的電荷量的比值. 2.公式： . 3.單位：國際單位制中，電勢的單位是 ，符號是V,1 V1 J/C. 4.電勢高低的判斷：沿著電場線的方向電勢逐漸 .,無限遠,大地表面,伏特,降低,5.電勢是 量，只有大小，沒有方向，但有正、負之分，電勢為正表示比零電勢 ，電勢為負表示比零電勢 . 6.電勢的相對性：零電勢點的規(guī)定原則，一般選 或離場源電荷 處的電勢為0，只有規(guī)定了電勢零點才能確定某點的電勢大小.,標,高,低,大地,無限遠,四、等勢面 1.定義：電場中 的各點構(gòu)成的面. 2.

4、等勢面的特點 (1)在同一等勢面上移動電荷時靜電力 (選填“做功”或“不做功”). (2)等勢面一定跟電場線 ，即跟電場強度的方向 . (3)電場線總是由 的等勢面指向 的等勢面.,電勢相同,不做功,垂直,垂直,電勢高,電勢低,即學即用 1.判斷下列說法的正誤. (1)電荷從電場中的A點運動到B點，路徑不同，電場力的做功就不同. () (2)正電荷沿著電場線方向運動，電場力對正電荷做正功，負電荷沿著電場線方向運動，電場力對負電荷做負功.() (3)正電荷和負電荷沿著電場線方向運動，電勢能均減少.() (4)電荷在電勢高處具有的電勢能大.() (5)沿電場線方向電勢降低

5、，與試探電荷的電性無關(guān).(),答案,,,,,,2.如圖1所示，把電荷量為5109 C的電荷，從電場中的A點移到B點，其電勢能 (選填“增大”或“減小”).若A點電勢為A15 V，B點電勢為B10 V，則電荷在A點和B點具有的電勢能分別為EpA J，EpB J，此過程電場力所做的功WAB J.,圖1,答案,解析,增大,7.5108,5108,2.5108,解析把電荷從A點移到B點，電場力做負功，電勢能增大. EpAqA510915 J7.5108 J EpBqB510910 J5108 J WABEpAEpB2.5108 J.,重點探究,,導學探究 1.如圖

6、2所示，試探電荷q在電場強度為E的勻強電場中，沿直線從A移動到B，靜電力做的功為多少？若q沿折線AMB從A點移動到B點，靜電力做的功為多少？,一、靜電力做功與電勢能,圖2,若q沿任意曲線從A點移動到B點，靜電力做的功為多少？由此可得出什么結(jié)論？,答案,答案靜電力FqE，靜電力與位移夾角為，靜電力對試探電荷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W20，總功WW1W2qE|AM|. WqE|AM|.電荷在勻強電場中沿不同路徑由A點運動到B點，靜電力做功相同.說明靜電力做功與路徑無關(guān)，只與初、末位置有關(guān).,答案,2.對比電場力做功

7、和重力做功的特點，它們有什么相同之處？重力做功引起重力勢能的變化，電場力做功引起什么能的變化？ 答案電場力做功與重力做功都與路徑無關(guān).電場力做功引起電勢能的變化.,知識深化 1.靜電力做功的特點 (1)靜電力做的功與電荷的起始位置和終止位置有關(guān)，但與具體路徑無關(guān)，這與重力做功特點相似. (2)靜電力做功的特點不受物理條件限制，不管靜電力是否變化，是否是勻強電場，是直線運動還是曲線運動，靜電力做功的特點不變.,2.電勢能 (1)電勢能是由電場和電荷共同決定的，是屬于電荷和電場所共有的，我們習慣上說成電荷的電勢能. (2)電勢能是相對的，其大小與選定的參考點有關(guān).確定電荷的電勢能，首先應確定參考點

8、，也就是零勢能點的位置. (3)電勢能是標量，有正負但沒有方向.電勢能為正值表示電勢能大于參考點的電勢能，電勢能為負值表示電勢能小于參考點的電勢能.,3.靜電力做功與電勢能變化的關(guān)系 (1)WABEpAEpB. 靜電力做正功，電勢能減小；靜電力做負功，電勢能增加. (2)正電荷在電勢高的地方電勢能大，而負電荷在電勢高的地方電勢能小.,例1將帶電荷量為6106 C的負電荷從電場中的A點移到B點，克服靜電力做了3105 J的功，再從B移到C，靜電力做了1.2105 J的功，則： (1)電荷從A移到B，再從B移到C的過程中電勢能共改變了多少？ 答案見解析 解析WACWABWBC3105 J1.210

9、5 J1.8105 J. 電勢能增加了1.8105 J.,解析,答案,(2)如果規(guī)定A點的電勢能為零，則該電荷在B點和C點的電勢能分別為多少？ 答案見解析 解析如果規(guī)定A點的電勢能為零，由WABEpAEpB得：EpBEpAWAB0WAB3105 J. 同理，EpCEpAWAC0WAC1.8105 J.,解析,答案,(3)如果規(guī)定B點的電勢能為零，則該電荷在A點和C點的電勢能分別為多少？ 答案見解析 解析如果規(guī)定B點的電勢能為零，則該電荷在A點的電勢能為：EpAEpBWAB0WAB3105 J. C點的電勢能為EpCEpBWBC0WBC1.2105 J.,解析,答案,,導學探究 如圖3所示的勻強

10、電場，電場強度為E，取O點為零勢能點，A點距O點為L，AO連線與電場強度反方向的夾角為. (1)電荷量分別為q和2q的試探電荷在A點的電勢能分別為多少？,二、電勢,圖3,答案電荷量為q和2q的試探電荷在A點的電勢能分別為Eqlcos 、2Eqlcos .,答案,答案,(2)電勢能與電荷量的比值是否相同？ 答案電勢能與電荷量的比值相同，都為Elcos . (3)電勢能與電荷量的比值與試探電荷的電荷量是否有關(guān)系？ 答案與試探電荷的電荷量無關(guān).,知識深化 1.電勢的相對性：電場中某點的電勢是相對的，它的大小和零電勢點的選取有關(guān).在物理學中，常取離場源電荷無限遠處的電勢為零，在實際應用中常取大地的電勢

11、為零. 2.電勢的固有性：電勢是表示電場的能的性質(zhì)的物理量，電場中某點的電勢只由電場本身決定，而與在該點是否放有電荷、電荷的電性及電荷量均無關(guān).,3.電勢的標量性：電勢雖然有正負，但電勢是標量.電勢為正值表示該點電勢高于零電勢，電勢為負值表示該點電勢低于零電勢，正負號不表示方向. 4.電勢的定義式為 ，公式中的Ep、q在運算時均需代入正、負號.,例2如果把電荷量為q1.0108 C的電荷從無限遠處移到電場中的A點，需要克服靜電力做功W1.2104 J，那么： (1)q在A點的電勢能和A點的電勢各是多少？ 答案1.2104 J1.2104 V 解析無限遠處的電勢為零，電荷在無限遠處的電勢能也為零

12、，即0，Ep0. 由WAEpEpA得EpAEpWA0(1.2104 J)1.2104 J,解析,答案,(2)q未移入電場前，A點的電勢是多少？ 答案1.2104 V 解析A點的電勢是由電場本身決定的，跟A點是否有電荷存在無關(guān)，所以q未移入電場前，A點的電勢仍為1.2104 V.,解析,答案,例3將一正電荷從無窮遠處移入電場中M點，電勢能減少了8.0109 J，若將另一等量的負電荷從無窮遠處移入電場中的N點，電勢能增加了9.0109 J，則下列判斷中正確的是 A.MN0 B.NM0 C.NM0 D.MN0,解析,,答案,解析取無窮遠處電勢為零，則正電荷在M點的電勢能為8109 J，負電荷在N點的

13、電勢能為9109 J.由 知，M點的電勢M0，N點的電勢N0，且|N||M|，即NM0，故C正確.,電勢高低的判斷方法 1.電場線法：沿電場線方向，電勢越來越低. 2.電勢能判斷法：由 知，對于正電荷，電勢能越大，所在位置的電勢越高；對于負電荷，電勢能越小，所在位置的電勢越高.,,三、等勢面,答案,導學探究 1.類比地圖上的等高線，簡述什么是等勢面？ 答案電場中電勢相等的各點構(gòu)成的面 2.當電荷從同一等勢面上的A點移到B點時，電荷的電勢能是否變化？電場力做功情況如何？ 答案不發(fā)生變化電場力不做功,知識深化 1.等勢面的特點及應用 (1)在等勢面上移動電荷時靜電力不做功，電荷的電勢能不變. (2

14、)電場線跟等勢面垂直，并且由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面，由此可以繪制電場線，從而可以確定電場大體分布. (3)等勢面密的地方，電場強度較強；等勢面疏的地方，電場強度較弱，由等差等勢面的疏密可以定性確定場強大小. (4)任意兩個等勢面都不相交.,2.幾種常見電場的等勢面,(1)點電荷的等勢面是以點電荷為球心的一簇球面.,(2)等量異號點電荷的連線上，從正電荷到負電荷電勢越來越低，中垂線是一條等勢線. (3)等量同號點電荷：等量正點電荷連線上，中點的電勢最低，中垂線上該點的電勢最高，從中點沿中垂線向兩側(cè)，電勢越來越低. 等量負點電荷連線上，中點的電勢最高，中垂線上該點的電勢最低.從中點沿中垂

15、線向兩側(cè)，電勢越來越高. (4)勻強電場的等勢面是垂直于電場線的一簇平行等間距的平面.,答案,解析,例4空間中P、Q兩點處各固定一個點電荷，其中P點處為正電荷，P、Q兩點附近電場的等勢面分布如圖4所示，a、b、c、d為電場中的4個點.則,圖4,A.P、Q兩點處的電荷等量同號 B.a點和b點的電場強度相同 C.c點的電勢低于d點的電勢 D.負電荷從a移到c，電勢能減少,,解析根據(jù)題圖可知，該電場是等量異號點電荷的電場，故A錯誤. 根據(jù)電場的對稱性，a、b兩點的電場強度大小相等，但方向不同，故B錯誤. c點所在等勢面距離P點(正電荷)比d點所在等勢面距離P點近，c點的電勢較高，故C錯誤. 負電荷從

16、a移到c，電場力做正功，所以電勢能減少，故D正確.,答案,解析,針對訓練(多選)如圖5所示，實線表示一簇關(guān)于x軸對稱的等勢面，在x軸上有A、B兩點，則,圖5,A.A點場強小于B點場強 B.A點場強方向指向x軸負方向 C.A點場強大于B點場強 D.A點電勢高于B點電勢,,,解析由于電場線與等勢面總是垂直，畫出電場線可知B點電場線比A點密，B點場強大于A點場強，故A正確，C錯誤. 電場線由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面，故B錯誤. 由題圖數(shù)據(jù)可知A點電勢高于B點電勢，故D正確.,達標檢測,1.(靜電力做功的特點)(多選)下列說法正確的是 A.電荷從電場中的A點運動到B點，路徑不同，靜電力做功的大

17、小就可能 不同 B.電荷從電場中的某點出發(fā)，運動一段時間后，又回到了該點，則靜電 力做功為零 C.正電荷沿著電場線方向運動，靜電力對正電荷做正功，負電荷逆著電 場線方向運動，靜電力對負電荷做正功 D.電荷在電場中運動，因為靜電力可能對電荷做功，所以能量守恒定律 在電場中并不成立,,答案,1,2,3,4,解析,5,,1,2,3,4,5,解析靜電力做功和電荷運動路徑無關(guān)，故A錯誤； 靜電力做功只和電荷的初、末位置有關(guān)，所以電荷從某點出發(fā)又回到了該點，靜電力做功為零，故B正確； 正電荷沿電場線的方向運動，則正電荷受到的靜電力和電荷的位移方向相同，故靜電力對正電荷做正功，同理，負電荷逆著電場線

18、的方向運動，靜電力對負電荷做正功，故C正確； 電荷在電場中運動雖然有靜電力做功，但是電荷的電勢能和其他形式的能之間的轉(zhuǎn)化滿足能量守恒定律，故D錯誤.,2.(電場線和等勢面)(2018山東煙臺市高一下期末)a、b；c、d；e、f；g、h為圖6所示電場中的四組點，其中a、b兩點距正點電荷的距離相等；c、d兩點在兩點電荷連線的中垂線上，并關(guān)于兩點電荷的連線對稱；e、f兩點在兩點電荷的連線上，并關(guān)于連線中點對稱；g、h兩點在兩點電荷連線的中垂線上，并關(guān)于兩點電荷的連線對稱.這四組點中，電場強度和電勢均相等的是,圖6,A.a、b B.c、d C.e、f D.g、h,答案,1,2,3,4,5,

19、,3.(等勢面)(2018山東濟南市高一下期末)電場中的等勢面如圖7所示，下列關(guān)于該電場的描述正確的是 A.A點的電場強度比C點的小 B.負電荷在A點的電勢能比在C點的電勢能大 C.電荷沿等勢面AB移動的過程中，電場力始終 不做功 D.正電荷由A移動到C，電場力做負功,,答案,解析,1,2,3,4,5,圖7,1,2,3,4,5,解析由等勢面與電場線密集程度的關(guān)系可知，等勢面越密集的地方電場強度越大，故A點的電場強度比C點的大，A錯誤； 負電荷在電勢越高的位置電勢能越小，B錯誤； 沿等勢面移動電荷，電場力不做功，C正確； 正電荷由A移動到C，電場力做正功，D錯誤.,4.(靜電力做功與電勢能的變

20、化)(多選)如圖8所示，a、b、c為電場中同一條電場線上的三點，其中c為a、b的中點.若一個運動的正電荷先后經(jīng)過a、b兩點，a、b兩點的電勢分別為a3 V，b7 V，則,圖8,A.a點的場強小于b點的場強 B.a點場強有可能等于b點場強 C.正電荷在a點的動能小于在b點的動能 D.正電荷在a點的電勢能小于在b點的電勢能,,,解析,答案,1,2,3,4,5,1,2,3,4,5,解析沿電場線方向電勢降低，由題意知電場線的方向向左，只有一條電場線，無法判斷電場線的疏密，就無法判斷兩點場強的大小，故A錯誤，B正確. 根據(jù)正電荷在電勢高處電勢能大可知，正電荷從a點運動到b點的過程中克服電場力做功，電勢能一定增大，而由能量守恒定律知，其動能一定減小，故C錯誤，D正確.,5.(靜電力做功與電勢能的變化)在電場中把一個電荷量為6106 C的負電荷從A點移到B點，克服靜電力做功3105 J， (1)電荷從A到B的過程中，電勢能如何變化？變化了多少？ 答案增加3105 J 解析負電荷克服靜電力做功，即靜電力做負功， 則WAB3105 J.由WABEpAEpB知，電勢能增加了3105 J.,解析,答案,1,2,3,4,5,(2)若規(guī)定B點的電勢能為零，則電荷在A點的電勢能為多大？ 答案3105 J 解析若EpB0，則由WABEpAEpB 得EpA3105 J.,解析,答案,1,2,3,4,5,