2018-2019學(xué)年高中物理 第一章 靜電場(chǎng) 第4節(jié) 電勢(shì)能和電勢(shì)課件 新人教版選修3-1.ppt
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第4節(jié)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).2.理解靜電力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系,理解電勢(shì)能的概念,認(rèn)識(shí)電勢(shì)能的相對(duì)性.3.知道電勢(shì)的定義方法及其定義式、單位.4.知道等勢(shì)面的定義,并理解等勢(shì)面的特點(diǎn).,基礎(chǔ)知識(shí),核心要點(diǎn),學(xué)習(xí)效果,核心素養(yǎng),基礎(chǔ)知識(shí)探究,教材探究,知識(shí)點(diǎn)一,靜電力做功的特點(diǎn),【問(wèn)題導(dǎo)學(xué)】(1)如圖所示,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?,(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?結(jié)合第(1)問(wèn)的情景可得出什么結(jié)論?,,答案:(1)靜電力F=qE,靜電力與位移夾角為θ,靜電力對(duì)試探電荷q做的功W=F|AB|cosθ=qE|AM|.在線段AM上靜電力做的功W1=qE|AM|,在線段MB上靜電力做的功W2=0,總功W=W1+W2=qE|AM|.(2)W=qE|AM|.電荷在勻強(qiáng)電場(chǎng)中從不同路徑由A運(yùn)動(dòng)到B,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).,【知識(shí)梳理】1.靜電力做功的特點(diǎn):在靜電場(chǎng)中移動(dòng)電荷時(shí),靜電力做的功與電荷的和有關(guān),與電荷經(jīng)過(guò)的路徑.2.在勻強(qiáng)電場(chǎng)中靜電力做功W=qELcosθ,其中θ為靜電力與位移間夾角.,起始位置,終止位置,無(wú)關(guān),知識(shí)點(diǎn)二,電勢(shì)能,【問(wèn)題導(dǎo)學(xué)】類比重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系,靜電力做正功,電勢(shì)能如何變化?靜電力做負(fù)功,電勢(shì)能如何變化?靜電力做功與電勢(shì)能變化有怎樣的數(shù)量關(guān)系?,,答案:靜電力做正功,電勢(shì)能減少;靜電力做負(fù)功,電勢(shì)能增加.靜電力做功的值等于電勢(shì)能的變化量,即WAB=EpA-EpB.,【知識(shí)梳理】1.電勢(shì)能:由于移動(dòng)電荷時(shí)與移動(dòng)的路徑無(wú)關(guān),電荷在電場(chǎng)中也具有勢(shì)能,這種勢(shì)能叫做,可用表示.2.靜電力做功與電勢(shì)能的關(guān)系公式:WAB=,即靜電力做正功,電勢(shì)能;靜電力做負(fù)功,電勢(shì)能.3.電勢(shì)能的大小:電荷在某點(diǎn)的電勢(shì)能,等于靜電力把它從該點(diǎn)移到時(shí)所做的功.4.零勢(shì)能點(diǎn):電場(chǎng)中規(guī)定的電勢(shì)能的位置.通常把電荷在離場(chǎng)源電荷處的電勢(shì)能規(guī)定為零,或把電荷在上的電勢(shì)能規(guī)定為零.,靜電力做的功,電勢(shì)能,減少,EpA-EpB,增加,零勢(shì)能點(diǎn),為零,無(wú)限遠(yuǎn),大地表面,Ep,知識(shí)點(diǎn)三,電勢(shì),【問(wèn)題導(dǎo)學(xué)】如圖所示的勻強(qiáng)電場(chǎng),電場(chǎng)強(qiáng)度為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θ.電荷量分別為q和2q的試探電荷在A點(diǎn)的電勢(shì)能為多少?電勢(shì)能與電荷量的比值各是多少?,,答案:由EpA-EpO=WAO=Eqlcosθ,可知電荷量為q和2q的試探電荷在A點(diǎn)的電勢(shì)能分別為Eqlcosθ,2Eqlcosθ;電勢(shì)能與電荷量的比值相同,都為Elcosθ.,【知識(shí)梳理】1.定義:電荷在電場(chǎng)中某一點(diǎn)的與它的的比值.3.單位:國(guó)際單位制中,電勢(shì)的單位是,符號(hào)是V,1V=1J/C.4.特點(diǎn)(1)相對(duì)性:電場(chǎng)中各點(diǎn)電勢(shì)的高低,與所選取的零電勢(shì)的位置有關(guān),一般情況下取或地球?yàn)榱汶妱?shì)位置.(2)標(biāo)量性:電勢(shì)是,只有大小,沒(méi)有方向.5.與電場(chǎng)線關(guān)系:沿電場(chǎng)線方向電勢(shì).,電勢(shì)能,電荷量,伏特,無(wú)窮遠(yuǎn),標(biāo)量,逐漸降低,知識(shí)點(diǎn)四,等勢(shì)面,【問(wèn)題導(dǎo)學(xué)】(1)類比地圖上的等高線,簡(jiǎn)述什么是等勢(shì)面?(2)為什么等勢(shì)面一定跟電場(chǎng)線垂直?,,答案:(1)電場(chǎng)中電勢(shì)相等的點(diǎn)構(gòu)成的面是等勢(shì)面.(2)在同一等勢(shì)面上移動(dòng)電荷時(shí),電勢(shì)能不變,所以靜電力不做功,即靜電力方向與等勢(shì)面垂直,如果不垂直,電場(chǎng)強(qiáng)度就有一個(gè)沿著等勢(shì)面的分量,在等勢(shì)面上移動(dòng)電荷時(shí)靜電力就要做功,所以等勢(shì)面一定跟電場(chǎng)線垂直.,【知識(shí)梳理】1.定義:電場(chǎng)中電勢(shì)的各點(diǎn)構(gòu)成的面叫做等勢(shì)面.2.等勢(shì)面的特點(diǎn)(1)在同一等勢(shì)面上移動(dòng)電荷時(shí),靜電力.(2)電場(chǎng)線跟等勢(shì)面,并且由電勢(shì)的等勢(shì)面指向電勢(shì)的等勢(shì)面.,相同,不做功,垂直,高,低,思考判斷,1.靜電力做功雖然與電荷經(jīng)過(guò)的路徑無(wú)關(guān),但與電荷移動(dòng)的速度有關(guān).()2.電勢(shì)能是相對(duì)的,規(guī)定不同的零勢(shì)能點(diǎn),電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)能不同.()3.無(wú)論正、負(fù)電荷,只要靜電力做正功,電荷的電勢(shì)能一定減少.()4.電荷具有電勢(shì)能大的點(diǎn),電勢(shì)一定高.()5.等勢(shì)面上,不僅各點(diǎn)電勢(shì)相同,電場(chǎng)強(qiáng)度也一定相同.(),,√,√,,,核心要點(diǎn)突破,要點(diǎn)一,靜電力做功的特點(diǎn)及與電勢(shì)能變化的關(guān)系,1.靜電力做功?正、負(fù)的判定根據(jù)靜電力方向與位移方向夾角或靜電力方向與速度方向夾角判斷(1)當(dāng)夾角為銳角時(shí),靜電力做正功;(2)當(dāng)夾角為直角時(shí),靜電力不做功;(3)當(dāng)夾角為鈍角時(shí),靜電力做負(fù)功.,2.判斷電勢(shì)能大小的方法,?靜電力做功和重力做功盡管有很多相似特點(diǎn),但因地球產(chǎn)生的重力場(chǎng)只會(huì)對(duì)物體產(chǎn)生引力,而電場(chǎng)對(duì)其中的電荷既可產(chǎn)生引力,也可產(chǎn)生斥力,所以計(jì)算靜電力的功時(shí)要注意電荷的電性、移動(dòng)的方向、電場(chǎng)強(qiáng)度的方向等.?在同一電場(chǎng)中,同樣從A點(diǎn)到B點(diǎn),移動(dòng)正電荷與移動(dòng)負(fù)電荷,靜電力做正負(fù)功的情況是相反的,所以電荷的電勢(shì)能的變化是相反的.,,狀元心得,【例1】(2018廣東佛山一中高二月考)如圖所示的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,有A,B,C三點(diǎn),AB=5cm,BC=12cm,其中AB沿電場(chǎng)方向,BC和電場(chǎng)方向成60角,一個(gè)電荷量為q=410-8C的正電荷從A移到B,靜電力做功為W1=1.210-7J.求:,(1)勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E的大小;(2)電荷從A到C,電荷的電勢(shì)能改變多少?,,解析:(1)由W1=qEAB,得該電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E=60N/C.(2)電荷從B到C,靜電力做功為W2=qEBCcos60得出W2=1.4410-7J.電荷從A到C,靜電力做功為WAC=W1+W2=2.6410-7J所以該過(guò)程電勢(shì)能減少了2.6410-7J.答案:(1)60N/C(2)減少2.6410-7J,計(jì)算靜電力做功的注意點(diǎn)(1)在任何電場(chǎng)中,靜電力做功與路徑無(wú)關(guān),只由初末位置及電荷決定.(2)W=qELcosθ僅適用于勻強(qiáng)電場(chǎng).,,誤區(qū)警示,【針對(duì)訓(xùn)練1】(多選)如圖所示,A,B是同一條電場(chǎng)線上的兩點(diǎn),下列說(shuō)法正確的是()A.正電荷在A點(diǎn)具有的電勢(shì)能大于在B點(diǎn)具有的電勢(shì)能B.正電荷在B點(diǎn)具有的電勢(shì)能大于在A點(diǎn)具有的電勢(shì)能C.負(fù)電荷在A點(diǎn)具有的電勢(shì)能大于在B點(diǎn)具有的電勢(shì)能D.負(fù)電荷在B點(diǎn)具有的電勢(shì)能大于在A點(diǎn)具有的電勢(shì)能,AD,,解析:若正電荷從A運(yùn)動(dòng)到B,正電荷所受的靜電力方向從A指向B,與位移方向相同,靜電力做正功,電勢(shì)能減小,則正電荷在A點(diǎn)具有的電勢(shì)能大于在B點(diǎn)具有的電勢(shì)能,故選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤;若負(fù)電荷從A運(yùn)動(dòng)到B,負(fù)電荷所受的靜電力方向從B指向A,與位移方向相反,靜電力做負(fù)功,電勢(shì)能增大,則負(fù)電荷在B點(diǎn)具有的電勢(shì)能大于在A點(diǎn)具有的電勢(shì)能,故選項(xiàng)D正確,C錯(cuò)誤.,要點(diǎn)二,電勢(shì)能的理解與計(jì)算,1.電勢(shì)能的性質(zhì),2.靜電力做功是電勢(shì)能變化的量度,靜電力做的功等于電勢(shì)能的變化量,用公式表示為WAB=EpA-EpB.,?電勢(shì)能的高低與零勢(shì)能點(diǎn)的選取有關(guān),電勢(shì)能的變化與零勢(shì)能點(diǎn)的選取無(wú)關(guān).,,狀元心得,【例2】(多選)如圖所示,在正點(diǎn)電荷Q的電場(chǎng)中有M,N兩點(diǎn),已知QM下載提示(請(qǐng)認(rèn)真閱讀)
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