物理選修3-1第1章《靜電場(chǎng)》(電場(chǎng)能的性質(zhì)).ppt

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1、一、電勢(shì)差(類比于高度差）,1、定義1：電荷在電場(chǎng)中從一點(diǎn)A移到另一點(diǎn)B時(shí)， 所做的功與 的電量的比值叫做這兩點(diǎn)間的電勢(shì)差。,電場(chǎng)力,移送電荷,2、定義式1:,單位:伏特,1V=1J/C,矢標(biāo)性：__________，但有正負(fù)，正負(fù)表 _________,是標(biāo)量,AB兩點(diǎn)電勢(shì)高低,電場(chǎng)的能的性質(zhì),3.定義2：,4.表達(dá)式2：,電場(chǎng)中兩點(diǎn)電勢(shì)的差值，也叫電壓。,,5.電場(chǎng)力做功與電勢(shì)差的關(guān)系,提醒： 應(yīng)用此式計(jì)算電場(chǎng)力做功或電勢(shì)差的時(shí)候，UAB、WAB、q三個(gè)量都要代入正負(fù)號(hào)運(yùn)算且要寫下標(biāo)！,電勢(shì)差數(shù)值上等于單位正電荷在兩點(diǎn)間移動(dòng)時(shí)電場(chǎng)力所做的功。,是由電場(chǎng)本身因素決定的，與被移動(dòng)的電

2、荷無關(guān)，與零電勢(shì)點(diǎn)的選取無關(guān)。,二、電勢(shì)（類比于高度）,1、定義：,4、電勢(shì)的數(shù)值是相對(duì)的，與 有關(guān)。,5、電勢(shì)是標(biāo)量，沒有方向但有正負(fù)之分。相對(duì)零電勢(shì)而言，高于零電勢(shì)為正；低于零電勢(shì)為負(fù)。,3、電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)是指這點(diǎn)與所選_________的電勢(shì)差。,2、定義式：,單位：伏特,零勢(shì)點(diǎn),電荷在電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電勢(shì)能與它的電荷量的比值，叫這一點(diǎn)的電勢(shì)。,6、電勢(shì)由 決定，反映了電場(chǎng)具有 的性質(zhì)，電勢(shì)與電場(chǎng)中放置的電荷無關(guān)。,7、電場(chǎng)線指向電勢(shì)降低的方向，沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降落最快。,零電勢(shì)點(diǎn)的選取,電場(chǎng)本身,能,三、電勢(shì)能（類比于重力勢(shì)能）,1，定義：電荷在電場(chǎng)中具有的與電荷位置

3、有關(guān)的能，叫電勢(shì)能。,2、定義式：,3、電荷在電場(chǎng)中的某點(diǎn)具有的電勢(shì)能在數(shù)值上等于把該電荷從這點(diǎn)移到電勢(shì)能為零（電勢(shì)為零處）的點(diǎn)電場(chǎng)力所做的功。,4、單位:,矢標(biāo)性：,標(biāo)量,5、電勢(shì)能是相對(duì)的，與零電勢(shì)能面有關(guān),6、電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系：,(1)電場(chǎng)力對(duì)電荷做正功，電荷的電勢(shì)能減小,(2)電場(chǎng)力對(duì)電荷做負(fù)功，電荷的電勢(shì)能增大,J,計(jì)算時(shí)要代入正負(fù)號(hào)。,（1）正電荷在高電勢(shì)處具有較大的電勢(shì)能。,（2) 負(fù)電荷在低電勢(shì)處具有較大的電勢(shì)能。,（3) 正電荷從高電勢(shì)到低電勢(shì)移動(dòng)，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減小。,（4）負(fù)電荷從高電勢(shì)到低電勢(shì)移動(dòng)，電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加。,9、電場(chǎng) E與電勢(shì)的關(guān)系,

4、,,,8、要熟記的推論；,7、,小結(jié)：其實(shí)就是由公式推出（要代入正負(fù)號(hào)）,7、電場(chǎng)力做功的特點(diǎn),電場(chǎng)力做功與路徑無關(guān)，只與初末位置有關(guān)即電場(chǎng)力沿閉合路徑的功為零。,公式小結(jié),四、 勻強(qiáng)電場(chǎng)中場(chǎng)強(qiáng)和電勢(shì)差的關(guān)系,U=Ed,或,1.條件:(1)勻強(qiáng)電場(chǎng) (2) d 為沿場(chǎng)強(qiáng)方向上的距離.,2.勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小在數(shù)值上等于沿場(chǎng)強(qiáng)方向每單位距離上的電勢(shì)差,五、等勢(shì)面,1.定義:,2.特點(diǎn):,電場(chǎng)中電勢(shì)相同的各點(diǎn)構(gòu)成等勢(shì)面,(1)任意兩個(gè)不同的等勢(shì)面不能相交,(2)在同一個(gè)等勢(shì)面上移動(dòng)電荷電場(chǎng)力始終不做功,(3)電場(chǎng)線(或場(chǎng)強(qiáng))與等勢(shì)面垂直且由高到低,(4)等差等勢(shì)面越密處場(chǎng)強(qiáng)越大,(5)處于靜電平

5、衡狀態(tài)下的導(dǎo)體為等勢(shì)體,表面為 等勢(shì)面,3.幾種常見電場(chǎng)的等差等勢(shì)面,點(diǎn)電荷的等勢(shì)面,兩個(gè)等量異種電荷的等勢(shì)面,兩個(gè)等量同種電荷的等勢(shì)面,例1:把一個(gè)電量q=510-9C的正點(diǎn)電荷從距電場(chǎng)無窮遠(yuǎn)處移到電場(chǎng)中的M點(diǎn),電荷克服電場(chǎng)力做功WOM=610-3J.如果把該點(diǎn)電荷從距電場(chǎng)無窮處移到電場(chǎng)中N點(diǎn),電荷克服電場(chǎng)力做功WON=3.610-3J,取無窮遠(yuǎn)處為零電勢(shì)點(diǎn).求: (1)M、N點(diǎn)的電勢(shì)是多少？ (1)M、N點(diǎn)間的電勢(shì)差是多少？把該點(diǎn)電荷由M移到N點(diǎn)，電場(chǎng)力做功是多少？,（1）M=1.2106V, N=7.2105V.,（2） UMN=4.8105V, WMN=2.410-3J,一、電勢(shì)差、電

6、勢(shì)的計(jì)算與電勢(shì)高低的判斷方法,畫個(gè)圖，可以讓情景更清晰 M N 無窮,方法較多，公式為主,例2:圖中A、B、C、D是勻強(qiáng)電場(chǎng)中一正方形的四個(gè)頂點(diǎn)已知A、B、C三點(diǎn)的電勢(shì)分別為 UA15V，UB3V，UC - 3V由此可得D點(diǎn)電勢(shì)UD_____V,9,找等勢(shì)面確定電勢(shì)是一種重要的方法， 勻強(qiáng)電場(chǎng)等勢(shì)面相互平行很重要,1、（05年上海）在場(chǎng)強(qiáng)大小為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，一質(zhì)量為m、帶電量為q的物體以某一初速沿電場(chǎng)反方向做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，其加速度大小為0.8qE/m，物體運(yùn)動(dòng)S距離時(shí)速度變?yōu)榱銊t( ) (A)物體克服電場(chǎng)力做功qES (B)物體的電勢(shì)能減少了0.8qES (C)物體的電勢(shì)能增

7、加了qES (D)物體的動(dòng)能減少了0.8qES,A C D,二、電場(chǎng)力做功的特點(diǎn)及計(jì)算方法,小結(jié)：此題考查功能關(guān)系,2、如圖所示，在勻強(qiáng)電場(chǎng)E中，一個(gè)負(fù)電荷在外力作用下由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，則（ ） A.外力與電場(chǎng)力對(duì)電荷做功之和等于電荷電勢(shì)能的增量與動(dòng)能增量之和 B.外力對(duì)電荷所做的功等于電荷電勢(shì)能的增量與動(dòng)能增量之和 C.外力和電場(chǎng)力對(duì)電荷做功之和等于電荷動(dòng)能的增量 D.電荷克服電場(chǎng)力所做的功等于電荷動(dòng)能的增量 E.電荷克服電場(chǎng)力所做的功等于電荷電勢(shì)能的增量,B C E,小結(jié)：此題考查功能關(guān)系,3、如圖所示，在O點(diǎn)處放置一個(gè)正電荷。在過O點(diǎn)的豎直平面內(nèi)的A點(diǎn)，自由釋放一個(gè)帶正電的小球，小球

8、的質(zhì)量為m、電荷量為q。小球落下的軌跡如圖中虛線所示，它與以O(shè)為圓心、R為半徑的圓 (圖中實(shí)線表示)相交于B、C兩點(diǎn)，O、C在同一水平線上，BOC = 30，A距離OC的豎直高度為h。若小球通過B點(diǎn)的速度為v，則下列說法正確的是（ ） A小球通過C點(diǎn)的速度大小是 B小球在B、C兩點(diǎn)的電勢(shì)能不等 C小球由A點(diǎn)到C點(diǎn)的過程中電勢(shì)能 一直都在減少 D小球由A點(diǎn)到C點(diǎn)機(jī)械能的損失是,,,D,小結(jié)：此題考查功能關(guān)系,4、空間某區(qū)域內(nèi)存在著電場(chǎng)，電場(chǎng)線在豎直平面上的分布如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為m、電量為q的小球在該電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，小球經(jīng)過A點(diǎn)時(shí)的速度大小為v1，方向水平向右，運(yùn)動(dòng)至B點(diǎn)時(shí)的速度大小為v2。，運(yùn)動(dòng)方

9、向與水平方向之間的夾角為，A、B兩點(diǎn)之間的高度差與水平距離均為H，則以下判斷中正確的是 ( ) A.若v2v1，則電場(chǎng)力一定做正功 B.A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差 C.小球由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至B點(diǎn),電場(chǎng)力做的功 D.小球運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)，所受重力的瞬時(shí)功率P=mgv2,,,C,注重審題（重力到底計(jì)不計(jì)）,5、（04年湖南）如圖，一絕緣細(xì)桿的兩端各固定著一個(gè)小球，兩小球帶有等量異號(hào)的電荷，處于勻強(qiáng)電場(chǎng)中，電場(chǎng)方向如圖中箭頭所示。開始時(shí)，細(xì)桿與電場(chǎng)方向垂直，即在圖中所示的位置；接著使細(xì)桿繞其中心轉(zhuǎn)過900，到達(dá)圖中所示的位置；最后，使細(xì)桿移到圖中所示的位置。以W1表示細(xì)桿由位置到位置過程中電場(chǎng)力對(duì)兩小球所做的功，W

10、2表示細(xì)桿由位置到位置過程中電場(chǎng)力對(duì)兩小球所做的功，則有 ( ) A.W10，W20 B.W10，W20 C.W10，W20 D.W10，W20,C,小結(jié):電場(chǎng)力做功的計(jì)算方法,(1)由W電=qEscos來計(jì)算，此公式只適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)。,(2)由WAB=qUAB來計(jì)算，此公式只適用于任何形式的靜電場(chǎng)。,(3)由動(dòng)能定理來計(jì)算： W合=W電場(chǎng)力+W其他力=EK。,(4)由電場(chǎng)力做功和電勢(shì)能變化的關(guān)系（功能關(guān)系）來計(jì)算： W電=-EP,小結(jié):功能關(guān)系,6、如圖33所示，在粗糙絕緣水平面上固定一點(diǎn)電荷Q，從M點(diǎn)無初速釋放一帶有恒定負(fù)電荷的小物塊，小物塊在Q的電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)靜止。則從M點(diǎn)運(yùn)

11、動(dòng)到N點(diǎn)的過程中，下列說法中錯(cuò)誤的是：（ ） A.小物塊所受電場(chǎng)力逐漸減小 B.小物塊具有的電勢(shì)能逐漸減小 C.M點(diǎn)的電勢(shì)可能高于N點(diǎn)的電勢(shì) D.小物塊電勢(shì)能變化量的大小等于克服摩擦力做的功,C,2、M到N的運(yùn)動(dòng)形式（受力 分析的同時(shí)不要忘記標(biāo)上V、a的方向）,1、聯(lián)系到相關(guān)知識(shí)點(diǎn)與方法,7、如圖41所示，把一個(gè)帶電小球A固定在光滑的水平絕緣桌面上，在桌面的另一處有另一帶電小球B，現(xiàn)給B一個(gè)垂直于AB方向的速度v0，則下列說法中正確的是 （ ） AB球可能做直線運(yùn)動(dòng) BA球?qū)球的庫侖力可能對(duì)B球不做功 CB球的電勢(shì)能可能增加 DB球可能從電勢(shì)較高處向電勢(shì)較低處運(yùn)動(dòng),BCD,小結(jié)：1、情景

12、較多,2、聯(lián)系到圓周、近心、離心， 什么情景就看,1、勻強(qiáng)電場(chǎng)中的三點(diǎn)A、B、C是三角形的三個(gè)頂點(diǎn)，AB的長度為1m，D為AB的中點(diǎn)，如圖所示。已知電場(chǎng)線平行于ABC所在平面，A、B、C三點(diǎn)的電勢(shì)分別為14 V、6 V和2 V。設(shè)場(chǎng)強(qiáng)大小為E，一電量為1106 C的正電荷從D點(diǎn)移到C點(diǎn)電場(chǎng)力所做的功為W，則 ( ) AW8106 J，E6 V/m BW6106 J，E6 V/m CW6106 J，E8 V/m DW8106 J，E8 V/m,D,三、場(chǎng)強(qiáng)與電勢(shì)差的關(guān)系,小結(jié)：由選項(xiàng)出發(fā)無需具體找出 等勢(shì)面，但找等勢(shì)面確定電場(chǎng)線很重要,2、如圖所示，方框內(nèi)有一勻強(qiáng)電場(chǎng)，A

13、、B、C為電場(chǎng)中的三個(gè)點(diǎn)。已知A=12v,B=6v,C=-6v. （1）試在方框中作出該勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線（至少三根）。要求保留作圖過程中所用的輔助線跡（可用虛線表示）. （2）若將一個(gè)電子從電場(chǎng)中的A點(diǎn)移到B點(diǎn)，再從B點(diǎn)移到C點(diǎn)，電場(chǎng)力做的功為多少？,-18eV,小結(jié)：1、功的單位（J、ev要用到 適當(dāng)?shù)牡胤? 2、會(huì)進(jìn)行單位換算,3、如圖（1），A、B、C、D、E、F為勻強(qiáng)電場(chǎng)中一個(gè)邊長為10cm的正六邊形的六個(gè)頂點(diǎn)，A、B、C三點(diǎn)電勢(shì)分別為1.0V、2.0V、3.0V，則下列說法正確的是（ ） A勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小為10V/m B勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小為 V/m C電荷量為1.61019

14、 C的正點(diǎn)電荷從E點(diǎn)移到F點(diǎn)，電荷克服電場(chǎng)力做功為1.61019 J D電荷量為1.61019 C的負(fù)點(diǎn)電荷從F點(diǎn)移到D點(diǎn)，電荷的電勢(shì)能減少4.81019 J,,B,,小結(jié)：找等勢(shì)面很重要,4、如圖4所示，A、B、C、D為勻強(qiáng)電場(chǎng)中相鄰的兩個(gè)等勢(shì)面，一個(gè)電子垂直經(jīng)過等勢(shì)面D時(shí)的動(dòng)能為20eV，經(jīng)過等勢(shì)面C時(shí)的電勢(shì)能為10ev，到達(dá)等勢(shì)面B時(shí)的速度恰好為零，已知相鄰等勢(shì)面間的距離為5cm，不計(jì)電子的重力，下列說法中正確的是( ) AC等勢(shì)面的電勢(shì)為10V B勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)為200V/m C電子再次經(jīng)過D等勢(shì)面時(shí)，動(dòng)能為10eV D電子的運(yùn)動(dòng)是勻變速曲線運(yùn)動(dòng),AB,由定義出發(fā),由能量守恒出發(fā),注

15、意審題區(qū)別電場(chǎng)線與等勢(shì)面,變式訓(xùn)練：1、標(biāo)出各個(gè)等勢(shì)面的電勢(shì) 2、標(biāo)出各個(gè)等勢(shì)面的電勢(shì)能 3、標(biāo)出各個(gè)等勢(shì)面的動(dòng)能,5、如圖所示,a、b、c是一條電場(chǎng)線上的三個(gè)點(diǎn)，電場(chǎng)線的方向由a到c， a、b間的距離等于bc間的距離，a、b、c和Ea、Eb、Ec分別表示三點(diǎn)的電勢(shì)和電場(chǎng)強(qiáng)度，可以判定（ ） A. abc. B. EaEbEc. C. a b=b-c. D. Ea=Eb=Ec,A,小結(jié)：什么知識(shí)點(diǎn)用到什么方法,四、其它,1、如圖所示,長為L,傾角為的光滑絕緣斜面處于水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中.一電荷量為+q,質(zhì)量為m的小球,以初速度v0由斜面底端的M點(diǎn)沿斜面上滑,到達(dá)斜面頂端N的

16、速度仍為v0則( ) A.小球在N點(diǎn)的電勢(shì)能小于在M點(diǎn)的電勢(shì)能 B.M、N兩點(diǎn)的電勢(shì)差為mgL/q C.電場(chǎng)強(qiáng)度等于mgtan/q D.電場(chǎng)強(qiáng)度等于mgsin/q,AC,由功能關(guān)系判斷,由動(dòng)能定理 判斷,理解題意，找出隱含關(guān)系,變式題：如圖所示，長為L，傾角為=300的光滑絕緣斜面處于電場(chǎng)中，一帶電量為+q，質(zhì)量為m的小球，以初速度v0由斜面底端的A點(diǎn)開始沿斜面上滑，到達(dá)斜面頂端的速度仍為v0，則（ ） A.小球在B點(diǎn)的電勢(shì)能一定大于小球在A點(diǎn)的電勢(shì)能 B.A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)差一定為mgL/2q C.若電場(chǎng)是勻強(qiáng)電場(chǎng)，則該電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)的最大值一定是mg/q D.若該電場(chǎng)是AC邊中垂線上某點(diǎn)的點(diǎn)

17、電荷Q產(chǎn)生的，則Q一定是正電荷,B,理解題意找出隱含條件，圖解法很重要,2、如圖所示,固定在Q點(diǎn)的正點(diǎn)電荷的電場(chǎng)中有M、N兩點(diǎn)，已知MQNQ，下列敘述正確的是（ ） A.若把一正的點(diǎn)電荷從M點(diǎn)沿直線移到N點(diǎn),則電場(chǎng)力對(duì)該電荷做正功,電勢(shì)能減少. B.若把一正的點(diǎn)電荷從M點(diǎn)沿直線移到N點(diǎn),則該電荷克服電場(chǎng)力做功,電勢(shì)能增加. C.若把一負(fù)的點(diǎn)電荷從M點(diǎn)沿直線移到N點(diǎn),則電場(chǎng)力對(duì)該電荷做正功,電勢(shì)能減少. D.若把一負(fù)的點(diǎn)電荷從M點(diǎn)沿直線移到N點(diǎn),再從N點(diǎn)沿不同路徑移回到M點(diǎn),則該電荷克服電場(chǎng)力做的功等于電場(chǎng)力對(duì)該電荷所做的功,電勢(shì)能不變.,AD,3、如圖所示，在勻強(qiáng)電場(chǎng)中有一半徑為R的圓O，場(chǎng)強(qiáng)

18、方向與圓O所在平面平行，場(chǎng)強(qiáng)大小為E。電荷量為q的帶正電微粒以相同的初動(dòng)能能沿著各個(gè)方向從A點(diǎn)進(jìn)入圓形區(qū)域中，只在電場(chǎng)力作用下運(yùn)動(dòng)，從圓周上不同點(diǎn)離開圓形區(qū)域，其中從C點(diǎn)離開圓形區(qū)域的帶電微粒的動(dòng)能最大，圖中O是圓心，AB是圓的直徑，AC是與AB成角的弦，則 （ ） A勻強(qiáng)電場(chǎng)的方向沿AC方向 B勻強(qiáng)電場(chǎng)的方向沿OC方向 C從A到C電場(chǎng)力做功為 D從A到C電場(chǎng)力做功為,,,BD,提示：若把此題放在圓周運(yùn)動(dòng)中您會(huì)如何思考？,小結(jié)：學(xué)會(huì)模型之間的轉(zhuǎn)換，需要多想、多做,4、04年上海某靜電場(chǎng)沿x方向的電勢(shì)分布如圖所示，則（ ） A在0 x1之間不存在沿x方向的電場(chǎng)。 B在0 x1之間存

19、在著沿x方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)。 C在x1x2之間存在著沿x方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)。 D在x1x2之間存在著沿x方向的非勻強(qiáng)電場(chǎng)。,A C,3、如圖所示，電荷量均為+q、質(zhì)量分別為m和2m的小球A和B，中間連接質(zhì)量不計(jì)的細(xì)繩，在豎直方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)中以速度v0勻速上升，某時(shí)刻細(xì)繩斷開。求： （1）電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)及細(xì)繩斷開后,A、B兩球的加速度； （2）當(dāng)B球速度為零時(shí)，A球的速度大?。?（3）自繩斷開至B球速度為零的過程中，兩球組成系統(tǒng)的機(jī)械能增量為多少？,,重要提示：關(guān)于書寫牛二公式算aB時(shí)，極大多數(shù)同學(xué)左邊帶數(shù)據(jù)，右邊不帶數(shù)據(jù)，導(dǎo)致后面全錯(cuò)必須引起足夠重視,解：（1）設(shè)電場(chǎng)強(qiáng)度為E，把小球A、B看作一個(gè)系統(tǒng)，由于繩未斷前作勻速運(yùn)動(dòng)，則,細(xì)繩斷后，根據(jù)牛頓第二定律，得：,方向豎直向上,（負(fù)號(hào)表示方向豎直向下）,細(xì)繩斷開前后兩繩組成的系統(tǒng)滿足合外力為零，所以系統(tǒng)總動(dòng)量守恒。設(shè)B球速度為零時(shí)，A球的速度為VA 根據(jù)動(dòng)量守恒定律，得：,,（2）對(duì)B:,對(duì)A:,方法一：運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí),方法二：動(dòng)量守恒,由功能關(guān)系知，電場(chǎng)力對(duì)A做的功 等于物體A的機(jī)械能增量:,同理，研究B得：,所以：,（3）設(shè)自繩斷開到球B速度為零的時(shí)間為,在該時(shí)間內(nèi)A的位移為：,