2019-2020學(xué)年高中物理 第一章 靜電場 4 電勢能和電勢課件 新人教版選修3-1.ppt

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4電勢能和電勢 知識自學(xué) 自我檢測 一 靜電力做功的特點(diǎn)閱讀教材第15 16頁 靜電力做功的特點(diǎn) 部分 理解靜電力做功的特點(diǎn) 靜電力做的功與電荷的起始位置和終止位置有關(guān) 但與電荷經(jīng)過的路徑無關(guān) 知識自學(xué) 自我檢測 二 電勢能閱讀教材第16 17頁 電勢能 部分 知道什么是電勢能 初步理解電場力做功與電勢變化的關(guān)系 1 電勢能 電荷在電場中具有的勢能叫作電勢能 可用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減少量 靜電力做正功 電勢能減少 靜電力做負(fù)功 電勢能增加 3 電勢能的大小 電荷在某點(diǎn)的電勢能 等于把它從這點(diǎn)移動到零勢能位置時靜電力做的功 4 零電勢能位置的規(guī)定 通常把電荷在離場源電荷無限遠(yuǎn)處的電勢能規(guī)定為0 或把電荷在大地表面上的電勢能規(guī)定為零 知識自學(xué) 自我檢測 三 電勢閱讀教材第17 18頁 電勢 部分 知道什么是電勢 初步理解用比值定義法定義電勢這個概念的物理意義 1 電場中某一點(diǎn)的電勢 電荷在電場中某一點(diǎn)的電勢能與它的電荷量的比值叫作該點(diǎn)的電勢 即2 單位 伏特 符號為V 1V的物理意義 在電場中某一點(diǎn) 如果電荷量為1C的電荷在這點(diǎn)的電勢能是1J 這一點(diǎn)的電勢就是1V 3 矢標(biāo)性 電勢是標(biāo)量 但有正 負(fù)之分 知識自學(xué) 自我檢測 四 等勢面閱讀教材第18 19頁 等勢面 部分 知道什么是等勢面 理解等勢面與電場線的關(guān)系 1 等勢面 電場中電勢相等的各點(diǎn)構(gòu)成的面 2 電場線與等勢面的關(guān)系 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 知識自學(xué) 自我檢測 1 正誤判斷 1 只有在帶電體只受靜電力作用的條件下 靜電力做功才與路徑無關(guān) 解析 無論帶電體受不受其他力 靜電力對帶電體所做功均與路徑無關(guān) 答案 2 負(fù)電荷沿電場線方向移動時 靜電力做負(fù)功 電勢能增加 解析 負(fù)電荷在電場中受力與電場線方向相反 沿電場線方向移動時 靜電力做負(fù)功 因此電勢能增加 答案 知識自學(xué) 自我檢測 3 某電場中 帶電物體在A點(diǎn)具有的電勢能EpA 5J 在B點(diǎn)具有的電勢能EpB 8J 則EpA EpB 解析 電勢能是標(biāo)量 正負(fù)表示電勢能的大小 所以EpA EpB 答案 4 某電場中 A點(diǎn)的電勢 A 3V B點(diǎn)的電勢 B 4V 則 A B 解析 電勢是標(biāo)量 正負(fù)表示電勢的大小 所以 A B 答案 5 根據(jù)電勢的定義式可知 電荷q的電荷量越大 電勢越低 解析 電勢是電場本身的屬性 定義式中q為檢驗電荷 電勢與檢驗電荷q無關(guān) 答案 知識自學(xué) 自我檢測 2 多選 如圖所示的勻強(qiáng)電場中 a b c三條虛線分別與電場線垂直 下列說法正確的是 A a線上各點(diǎn)的電勢均相等B b線上各點(diǎn)的電勢都比c線上各點(diǎn)的電勢高C a線上各點(diǎn)的電場強(qiáng)度均相同D b線上各點(diǎn)電場強(qiáng)度都比c線上各點(diǎn)的電場強(qiáng)度大答案 ABC 探究一 探究二 探究三 當(dāng)堂檢測 問題探究 名師精講 典例剖析 對靜電力做功 電勢能的理解1 如圖所示 試探電荷q在電場強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場中 沿直線從A移動到B 1 靜電力做的功為多少 2 若q沿折線AMB從A點(diǎn)移動到B點(diǎn) 靜電力做的功為多少 3 若q沿任意曲線從A點(diǎn)移動到B點(diǎn) 靜電力做的功為多少 4 由此可得出什么結(jié)論 5 靜電力做功與重力做功一樣與路徑無關(guān) 只與初 末位置有關(guān) 因此 引入與位置有關(guān)的電勢能 探究一 探究二 探究三 當(dāng)堂檢測 問題探究 名師精講 典例剖析 2 1 物體從高處向低處運(yùn)動 重力做什么功 物體的重力勢能如何變化 重力做功和物體的重力勢能變化有什么關(guān)系 2 與此相似正電荷順著電場線移動 電場力做什么功 電荷的電勢能如何變化 負(fù)電荷順著電場線移動 電場力做什么功 電荷的電勢能如何變化 電勢能的變化與電場力做功有什么關(guān)系 要點(diǎn)提示1 1 靜電力F qE 靜電力與位移夾角為 靜電力對試探電荷q做的功W F AB cos qE AM 2 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 3 W qE AM 4 電荷在勻強(qiáng)電場中從不同路徑由A點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn) 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) 2 1 重力做正功重力勢能減少WG Ep1 Ep2 2 電場力做正功電勢能減少電場力做負(fù)功電勢能增加W電 Ep1 Ep2 探究一 探究二 探究三 當(dāng)堂檢測 問題探究 名師精講 典例剖析 1 對靜電力做功特點(diǎn)的理解 1 靜電力對電荷所做的功 與電荷的初末位置有關(guān) 與電荷經(jīng)過的路徑無關(guān) 該結(jié)論適用于任何靜電場 2 無論帶電體在電場中做直線運(yùn)動還是做曲線運(yùn)動 無論帶電體只受靜電力作用還是受多個力作用 無論靜電力做正功還是做負(fù)功 靜電力做功的特點(diǎn)不變 探究一 探究二 探究三 當(dāng)堂檢測 問題探究 名師精講 典例剖析 探究一 探究二 探究三 當(dāng)堂檢測 問題探究 名師精講 典例剖析 3 靜電力做功與電勢能變化的關(guān)系 1 靜電力做的功等于電勢能的減少量 表達(dá)式 WAB EpA EpB 電勢能的大小 電荷在某點(diǎn)的電勢能 等于把它從這點(diǎn)移動到零勢能位置時靜電力做的功 靜電力做功的特點(diǎn)與重力做功特點(diǎn)相同 靜電力做功與電勢能和重力做功與重力勢能的關(guān)系也是相同的 探究一 探究二 探究三 當(dāng)堂檢測 問題探究 名師精講 典例剖析 例題1 多選 如圖所示 固定在Q點(diǎn)的正點(diǎn)電荷的電場中有M N兩點(diǎn) 已知 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) 則靜電力對該電荷做正功 電勢能減少B 若把一正的點(diǎn)電荷從M點(diǎn)沿直線移到N點(diǎn) 則該電荷克服靜電力做功 電勢能增加C 若把一負(fù)的點(diǎn)電荷從M點(diǎn)沿直線移到N點(diǎn) 則靜電力對該電荷做正功 電勢能減少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) 則該電荷電勢能不變 探究一 探究二 探究三 當(dāng)堂檢測 問題探究 名師精講 典例剖析 解析 由點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場的特點(diǎn)可知 M點(diǎn)的電勢高 N點(diǎn)的電勢低 所以正電荷從M點(diǎn)到N點(diǎn) 靜電力做正功 電勢能減少 故選項A正確 選項B錯誤 負(fù)電荷由M點(diǎn)到N點(diǎn) 克服靜電力做功 電勢能增加 故選項C錯誤 靜電力做功與路徑無關(guān) 負(fù)點(diǎn)電荷又回到M點(diǎn) 則整個過程中靜電力不做功 電勢能不變 故選項D正確 答案 AD 1 在正場源電荷Q產(chǎn)生的電場中 正電荷q離場源電荷Q越遠(yuǎn)電勢能越小 負(fù)電荷 q離場源電荷Q越遠(yuǎn)電勢能越大 2 在負(fù)場源電荷 Q產(chǎn)生的電場中 正電荷q離場源電荷 Q越遠(yuǎn)電勢能越大 負(fù)電荷 q離場源電荷 Q越遠(yuǎn)電勢能越小 探究一 探究二 探究三 當(dāng)堂檢測 問題探究 名師精講 典例剖析 要點(diǎn)提示 由EpA EpO WAO Eqlcos 知電荷量為q和2q的試探電荷在A點(diǎn)的電勢能分別為Eqlcos 2Eqlcos 電勢能與電荷量的比值相同 都為Elcos 對電勢的理解問題探究如圖所示的勻強(qiáng)電場 電場強(qiáng)度為E 取O點(diǎn)為零勢能點(diǎn) A點(diǎn)距O點(diǎn)為l AO連線與電場線的夾角為 1 電荷量分別為q和2q的試探電荷在A點(diǎn)的電勢能為多少 2 電勢能與電荷量的比值各是多少 3 對電場中的不同位置 這個比值一般不同 是由電場中這點(diǎn)的性質(zhì)決定的 探究一 探究二 探究三 當(dāng)堂檢測 問題探究 名師精講 典例剖析 1 對電勢的理解 探究一 探究二 探究三 當(dāng)堂檢測 問題探究 名師精講 典例剖析 2 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 場源電荷判斷法 離場源正電荷越近的點(diǎn) 電勢越高 離場源負(fù)電荷越近的點(diǎn) 電勢越低 3 電勢能判斷法 正電荷在電勢能大的地方電勢高 負(fù)電荷在電勢能小的地方電勢高 探究一 探究二 探究三 當(dāng)堂檢測 問題探究 名師精講 典例剖析 例題2 將電荷量為6 10 6C的負(fù)電荷從電場中的A點(diǎn)移到B點(diǎn) 克服靜電力做了3 10 5J的功 再從B點(diǎn)移到C點(diǎn) 靜電力做了1 2 10 5J的功 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 2 如果規(guī)定A點(diǎn)的電勢為零 則該電荷在B點(diǎn)和C點(diǎn)的電勢能分別為多少 B點(diǎn)和C點(diǎn)的電勢分別為多少 3 如果規(guī)定B點(diǎn)的電勢為零 則該電荷在A點(diǎn)和C點(diǎn)的電勢能分別為多少 A點(diǎn)和C點(diǎn)的電勢分別為多少 思考問題 1 電荷從A移動到C靜電力做多少功 答案 WAC WAB WBC 1 8 10 5J 2 電荷從B移動到A靜電力做多少功 答案 WBA WAB 3 10 5J 探究一 探究二 探究三 當(dāng)堂檢測 問題探究 名師精講 典例剖析 解析 1 WAC WAB WBC 3 10 5 1 2 10 5 J 1 8 10 5J 可見電勢能增加了1 8 10 5J 2 如果規(guī)定A點(diǎn)的電勢為零 由公式得該電荷在B點(diǎn)的電勢能為EpB EpA WAB 0 WAB 3 10 5J 同理 C點(diǎn)的電勢能為EpC EpA WAC 0 WAC 1 8 10 5J 兩點(diǎn)的電勢分別為 探究一 探究二 探究三 當(dāng)堂檢測 問題探究 名師精講 典例剖析 3 如果規(guī)定B點(diǎn)的電勢為零 則該電荷在A點(diǎn)的電勢能為EpA EpB WAB 0 WAB 3 10 5J C點(diǎn)的電勢能為EpC EpB WBC 0 WBC 1 2 10 5J 兩點(diǎn)的電勢分別為 答案 1 增加了1 8 10 5J 2 3 10 5J1 8 10 5J 5V 3V 3 3 10 5J 1 2 10 5J5V2V 探究一 探究二 探究三 當(dāng)堂檢測 問題探究 名師精講 典例剖析 探究一 探究二 探究三 當(dāng)堂檢測 問題探究 名師精講 典例剖析 等勢面1 類比地圖上的等高線 簡述什么是等勢面 2 當(dāng)電荷從同一等勢面上的A點(diǎn)移到B點(diǎn)時 電荷的電勢能是否變化 電場力做功情況如何 等勢面與電場線垂直嗎 要點(diǎn)提示 1 電場中電勢相等的各點(diǎn)構(gòu)成的面 2 不發(fā)生變化 電場力不做功 垂直 探究一 探究二 探究三 當(dāng)堂檢測 問題探究 名師精講 典例剖析 等勢面的特點(diǎn) 1 在等勢面上移動電荷時 靜電力不做功 2 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 3 若相鄰等勢面電勢差相等 等勢面密的地方 電場強(qiáng)度較強(qiáng) 等勢面疏的地方 電場強(qiáng)度較弱 4 任意兩個等勢面都不相交 探究一 探究二 探究三 當(dāng)堂檢測 問題探究 名師精講 典例剖析 例題3 位于A B處的兩個帶有不等量負(fù)電的點(diǎn)電荷在平面內(nèi)電勢分布如圖所示 圖中實線表示等勢線 則 A a點(diǎn)和b點(diǎn)的電場強(qiáng)度相同B 正電荷從c點(diǎn)移到d點(diǎn) 電場力做正功C 負(fù)電荷從a點(diǎn)移到c點(diǎn) 電場力做正功D 正電荷在e點(diǎn)的電勢能大于在f點(diǎn)的電勢能解析 a b兩點(diǎn)電場強(qiáng)度方向不同 A錯 c點(diǎn)電勢低于d點(diǎn) 正電荷從c點(diǎn)移到d點(diǎn) 即正電荷向高電勢處移動 電場力做負(fù)功 B錯 a點(diǎn)電勢低于c點(diǎn) 從a到c 負(fù)電荷向高電勢處移動 電場力做正功 C對 因e和f等勢 故電荷在兩點(diǎn)電勢能相等 D錯 答案 C 探究一 探究二 探究三 當(dāng)堂檢測 問題探究 名師精講 典例剖析 等勢面的應(yīng)用 1 利用等勢面和電場線垂直以及沿電場線電勢降低的特點(diǎn)可判斷電場線的方向 2 利用等勢面的密集程度可以比較電場強(qiáng)度大小 密大疏小 3 在等勢面上移動電荷時 或者帶電粒子從一個等勢面運(yùn)動又返回到這個等勢面上時 靜電力均不做功 探究三 當(dāng)堂檢測 探究一 探究二 1 2 3 1 電場線分布如圖所示 電場中a b兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小分別為Ea和Eb 電勢分別為 a和 b 則 A Ea Eb a bB Ea Eb a bD Ea Eb a b解析 電場線的疏密反映電場強(qiáng)度的大小 得Ea Eb 所以選項A B錯誤 沿著電場線方向電勢降落最快 所以選項C正確 選項D錯誤 答案 C 探究三 當(dāng)堂檢測 探究一 探究二 1 2 3 2 多選 如圖所示 某區(qū)域電場左右對稱分布 M N為對稱線上的兩點(diǎn) 下列說法正確的是 A M點(diǎn)電勢一定高于N點(diǎn)電勢B M點(diǎn)電場強(qiáng)度一定大于N點(diǎn)電場強(qiáng)度C 正電荷在M點(diǎn)的電勢能大于在N點(diǎn)的電勢能D 將電子從M點(diǎn)移動到N點(diǎn) 靜電力做正功解析 沿電場線方向電勢逐漸降低 M點(diǎn)電勢一定高于N點(diǎn)電勢 選項A正確 因電場線越密的區(qū)域電場強(qiáng)度越大 由題圖可知 N點(diǎn)電場強(qiáng)度大于M點(diǎn)電場強(qiáng)度 選項B錯誤 由Ep q 可知 正電荷在M點(diǎn)的電勢能大于在N點(diǎn)的電勢能 選項C正確 電子從M點(diǎn)移到N點(diǎn)的過程中 受到的靜電力與移動方向相反 靜電力做負(fù)功 選項D錯誤 答案 AC 探究三 當(dāng)堂檢測 探究一 探究二 1 2 3 3 在如圖所示的負(fù)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場中 一試探電荷從A點(diǎn)分別移到B C D E 在以O(shè)為圓心的圓周上 則下列情況正確的是 A 從A到B電場力做功最大B 從A到E電場力做功最大C 靜電力做功一樣多D A點(diǎn)比D點(diǎn)電勢高解析 B C D E在同一等勢面上 所以試探電荷在這四點(diǎn)時的電勢能相等 由WAB EpA EpB可知 C正確 在 Q的電場中 D點(diǎn)離源電荷遠(yuǎn) 所以D點(diǎn)的電勢比A點(diǎn)高 故D錯誤 答案 C