人教版高中物理选修3-1第2讲 电场的能的性质.ppt

第2讲 电场的能的性质,解析一个疑难,抓住四个考点,备选视频展台,突破三个考向,随堂 基础演练,1.电势能、电势 2.电势差 3.匀强电场中电势差与电场强度的关系 4.静电现象的解释 状元微博,1.电场线、电场强度、电势、等势面之间的关系 2.电场中的功能关系 3.公式eu/d的拓展及应用技巧,疑难突破3 电场中的“拐弯现象” 1. “拐弯现象” 、突破难点的策略 2.易出现的错误点 3.典例1 【预测】,第六章 静电场 备选多媒体展台 1.静电感应实验 2.静电感应问题讨论 3.探究影响电荷间相互作用力的因素 4.库仑力的叠加 5.通过实例比较静电力和万有引力 6.电场力做功与电势能变化的关系 7.电势能概念的建立 8.在匀强电场中移动试探电荷电场力做的功 9.根据在电场中移动电荷电场力做功判定电势差 10.根据电势差判断在电场中移动电荷电场力做功 11.电容器的充电和放电 12.电容器电容概念的建立 13.研究影响平行板电容器电容的因素, 01抓住四个考点,【思维驱动】,在电场中，下列说法正确的是( ) a某点的电场强度大，该点的电势一定高 b某点的电势高，试探电荷在该点的电势能一定大 c某点的场强为零，试探电荷在该点的电势能一定为零 d某点的电势为零，试探电荷在该点的电势能一定为零,解析 电势虽然由电场本身决定，但它的大小与场强无因果关系，a错；电势高低由电场决定，而电势能的大小由电场和电荷共同决定，负电荷在电势较高处的电势能较小，故b错；场强为零的点，电势和电势能都不一定为零，故c错；由电势的定义式可知，电势为零和电势能为零是同一个点，d正确 答案 d,解析/显隐, 01抓住四个考点,【知识存盘】,1电势能 (1)电场力做功 特点：电场力做功与_无关，只与_有关 计算方法 awqed，只适用于匀强电场，其中d为沿_的距离. bwabquab，适用于_ (2)电势能 定义：电荷在_中具有的势能，数值上等于将电荷从该点移到_位置时电场力所做的功 电场力做功与电势能变化的关系：电场力做的功等于_ _，即wabepaepbep.,初、末位置,电场方向,任何电场,电场,零势能,电势能,的减小量,路径, 01抓住四个考点,【知识存盘】,2电势 (1)定义:试探电荷在电场中某点具有的_与它的_的比值 (2)定义式：ep /q. (3)矢标性：电势是_，有正负之分，其正(负)表示该点电势比_高(低) (4)相对性：电势具有_，同一点的电势因选取_的不同而不同 3等势面 (1)定义：电场中_的各点组成的面 (2)四个特点 等势面一定与_垂直 在_上移动电荷时电场力不做功 电场线方向总是从_的等势面指向_的等势面 等差等势面越密的地方电场强度_，反之_.,思考： 电场中电场强度为零的地方电势一定为零( ),电势能ep,电荷量q,标量,零电势,相对性,零电势点,电势相等,电场线,同一等势面,电势高,电势低,越大,越小,【思维驱动】, 01抓住四个考点,下列说法正确的是( ) aa、b两点的电势差等于将正电荷从a点移到b点时静电力所做的功 b电势差是一个标量，但是有正值和负值之分 c由于静电力做功跟移动电荷的路径无关，所以电势差也跟移动电荷的路径无关，只跟这两点的位置有关 da、b两点的电势差是恒定的，所以uabuba,解析/显隐, 01抓住四个考点,1定义：电荷在电场中，由一点a移到另一点b时，_与移动电荷的_的比值 2定义式：uabwab /q. 3电势差与电势的关系： uab_，uabuba. 4影响因素：电势差uab由电场本身的性质决定，与移动的电荷q及电场力做的功wab_，与零电势点的选取_,【知识存盘】,思考： 1.uab与wab成正比，与q成反比( ) 2.公式wab=quab对任何电场都适用( ),电场力做功,电荷量,ab,无关,无关, 01抓住四个考点,【思维驱动】,解析/显隐,e, 01抓住四个考点,电场线,【知识存盘】,1电势差与电场强度的关系：匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两点沿_方向的距离的乘积即ued，也可以写作eu/d. 2公式ued的适用范围：匀强电场., 01抓住四个考点,【思维驱动】,解析 带正电的小球a放在不带电的空心球c内，通过静电感应，空心球外壳带正电，内壁带负电因此，金属空心球c和带电小球b带异种电荷，所以b受c球的吸引往右偏离竖直方向而由于空心球c能屏蔽小球b所产生的外部电场，使小球a不受外电场的作用，所以a的位置不变，b对 答案 b,解析/显隐,将悬挂在细线上的带正电的小球a放在不带电的金属空心球c内(不和球壁接触),另有一个悬挂在细线上的带负电的小球b向c靠近,如图示,下列说法正确的有( ) aa往左偏离竖直方向，b往右偏离竖直方向 ba的位置不变，b往右偏离竖直方向 ca往左偏离竖直方向，b的位置不变 da和b的位置都不变, 01抓住四个考点,发生迁移,【知识存盘】,1静电感应、静电平衡：把金属导体放在外电场中，导体内的自由电子受电场力作用而_，使导体的两面出现等量的_电荷，这种现象叫静电感应；当导体内自由电子的定向移动_时，导体处于静电平衡状态 2静电屏蔽 金属壳或金属网罩所包围的区域，不受_电场的影响，这种现象叫做静电屏蔽,异种,停止,外部, 01抓住四个考点,本栏内容 结束,1电场线与电场强度的关系：电场线越密的地方表示电场强度越大，电场线上每点的切线方向表示该点的电场强度方向 2电场线与等势面的关系：电场线与等势面垂直，并从电势较高的等势面指向电势较低的等势面 3电场强度数值与电势数值无直接关系：电场强度大(或小)的地方电势不一定大(或小)，零电势可人为选取，而电场强度是否为零则由电场本身决定,02突破三个考向,【典例1】 (2012福建理综，15)如图示，在点电荷q产生的电场中，将两个带正电的试探电荷q1、q2分别置于a、b两点，虚线为等势线取无穷远处为零电势点，若将q1、q2移动到无穷远的过程中外力克服电场力做的功相等，则下列说法正确的是( ). aa点电势大于b点电势 ba、b两点的电场强度相等 cq1的电荷量小于q2的电荷量 dq1在a点的电势能小于q2在 b点的电势能,02突破三个考向,转 解析,审题视角 1.因外力克服电场力对两正电荷做功，说明q的电性，由此可判定a项正误. 2.由点电荷场强公式可判定b项正误. 3.用电场力做功与电势、电势能关系判定c、d项.,f外,f电,f外,f电,02突破三个考向,转 例题,02突破三个考向,【以题说法】,1.几种常见的典型电场的等势面比较,02突破三个考向,【以题说法】,02突破三个考向,4.电场的对称性 解决一些不熟悉的、情境较复杂的关于电势、电场强度等判定的题目时，可抓住以下常见电场的电场线和等势面分布情况，并注意电场线、等势面对称性的应用 如: 孤立点电荷的电场线和等势面； 等量同(异)种电荷的电场线和等势面(注意连线上、中垂线上的特点)； 带电平行板间的电场线和等势面,注意:过a、b两点的电场线附近的其它电场线的分布情况是怎样的？ 电荷在电场中由a运动到b的过程中受力情况如何？,02突破三个考向,【变式跟踪1】 如图所示的直线是真空中某电场的一条电场线，a、b是这条直线上的两点一带负电的粒子以速度va经过a点向b点运动，一段时间后，粒子以速度vb经过b点，且vb与va方向相反，不计粒子重力，下列说法正确的是( ) aa点的场强小于b点的场强 ba点的电势高于b点的电势 c粒子在a点的速度小于在b点的速度 d粒子在a点的电势能大于在b点的电势能,解析 如果电场为匀强电场并且场强方向向右，也可出现题干所述情况，a错误；带负电的粒子先向右减速后向左加速，其受力向左，电场线方向向右，故a点的电势高于b点的电势，b正确；带负电的粒子受到向左的力，由a到b电场力做负功，动能减小，速度减小，粒子在a点的速度大于在b点的速度，粒子在a点的电势能小于在b点的电势能，c、d错误 答案 b,解析/显隐,02突破三个考向,1若只有电场力做功电势能与动能之和保持不变； 2若只有电场力和重力做功电势能、重力势能、动能之和保持不变； 3除重力之外，其他各力对物体做的功等于物体机械能的变化 4所有力对物体所做的功等于物体动能的变化,审题导析 1.由粒子运动轨迹可知，粒子受电场力方向及粒子的电性. 2.由电场力做功与电势能变化之间的关系可判定粒子从a到b电势能增减情况. 3.用动能定理及能量守恒判定从a到b动能变化和机械能变化.,02突破三个考向,【典例2】 如图所示为一匀强电场，某带电粒子从a点运动到b点在这一运动过程中克服重力做的功为2.0 j，电场力做的功为1.5 j则下列说法正确的是( ) a粒子带负电 b粒子在a点的电势能比在b点少1.5 j c粒子在a点的动能比在b点多0.5 j d粒子在a点的机械能比在b点少1.5 j,解析 从粒子的运动轨迹可以看出，粒子所受的电场力方向与场强方向相同，粒子带正电，a错误；粒子从a点运动到b点，电场力做功1.5 j，说明电势能减少1.5 j，b错误；对粒子应用动能定理得：w电w重ekbeka，代入数据解得ekbeka1.5 j2.0 j0.5 j，c正确；粒子机械能的变化量等于除重力外其他力做的功，电场力做功1.5 j，则粒子的机械能增加1.5 j，d正确 答案 cd,解析/显隐,mg,f电,【以题说法】,02突破三个考向,1.电场力做功的计算方法 1功的定义法：由公式wflcos 计算，此公式只适用于匀强电场，可变形为wqelcos . 2电势差法：wabquab. 3电势能变化法：wabepaepb. 4动能定理法：w静电力w其他力ek. 2.电场中的能量问题 1如果只有电场力做功，则动能和电势能之间相互转化，动能(ek)和电势能(ep)的总和守恒，即： (1)epek. (2)电场力做正功，电势能减少，动能增加 (3)电场力做负功，电势能增加，动能减少 2除电场力之外其他力做正功，动能和电势能之和变大；除电场力之外其他力做负功，动能和电势能之和变小 3若只有电场力和重力做功，则电势能和机械能之和保持不变.,02突破三个考向,转 解析,02突破三个考向,转 例题,审题导析 1.匀强电场中沿某方向电势是均匀降落的. 2. oa中点c的电势为3v. 3.bc形成的面为等势面. 4.电场线与等势面垂直，且沿电场线各点电势依次降低. 5.由题中所给数据及规律，即可求出e的大小.,解析/显隐,c(3,0),e,02突破三个考向,【借题发挥】,应用“一式二结论”巧解电场强度与电势差相关的问题,1.一式:,2.二结论:,结论2 匀强电场中若两线段abcd，且abcd，则uabucd(或abcd)，如图示.,02突破三个考向,c,解析/显隐,02突破三个考向,本栏内容 结束,1. “拐弯现象” 当带电粒子在电场中的运动轨迹是一条与电场线、等势线都不重合的曲线时，这种现象简称为“拐弯现象”，其实质为“运动与力”的关系 2突破策略 这类问题一般综合性较强，运用“牛顿运动定律、功和能”的知识分析 (1)“运动与力两线法”画出“速度线”(运动轨迹在初始位置的切线)与“力线”(在初始位置电场线的切线方向，指向轨迹的凹侧)从二者的夹角情况来分析电荷做曲线运动的情况 (2)“三不知时要假设”电荷的正负、场强的方向或等势面电势的高低、电荷运动的方向，是题目中相互制约的三个方面 .若已知其中的任一个，可顺次向下分析判定各待求量；若三个都不知(三不知)，则要用“假设法”分别讨论各种情况有时各种情景的讨论结果是归一的,03解析一个疑难,3易出现的错误点 (1)误认为电场线方向就是电荷受到电场力作用的方向 (2)误认为电场线是电荷在电场中的运动轨迹 (3)误认为未画出电场线的地方，场强为零 (4)错误地根据电场线方向来判断电场强度大小，应根据电场线的疏密来判断电场强度的大小.,03解析一个疑难,【典例】 (2011江苏单科，8)一粒子从a点射入电场，从b点射出，电场的等势面和粒子的运动轨迹如图示，图中左侧前三个等势面彼此平行，不计粒子的重力.下列说法正确的有( ). a.粒子带负电荷 b.粒子的加速度先不变，后变小 c.粒子的速度不断增大 d.粒子的电势能先减小，后增大,03解析一个疑难,轨迹偏转方向,粒子受电场力方向,电性,等势面,场强方向,场强大小,加速度大小,电场力大小及与轨迹的关系,判断电场力作正、负功情况,确定电势能的变化情况,疏密,【教你审题】,f,-q,解析 电场线如图所示，由于受力总指向运动轨迹的凹侧，故粒子带负电荷，a对； 由电场线分布知电场力先不变，后越来越小，b对； 电场力一直做负功，粒子速度一直减小，电势能一直增加，c、d错 答案 ab,解析/显隐,【预测】 如图所示，在两等量异种点电荷连线上有d、e、f三点，且de ef k 、m、l分别为过d、e、f三点的等势面一不计重力的带负电粒子，从a点射入电场，运动轨迹如 图中实线所示，以|wab|表示该粒子从a点 到b点电场力做功的数值，以|wbc|表示该 粒子从b点到c点电场力做功的数值，则( ) a|wab|wbc| b|wab|wbc| c粒子由a点