辽宁省大连市高中物理 第2章 恒定电流 2.2 电动势课件 新人教版选修31.ppt

你知道图中装置的用途吗 这是电势差计测电势能的装置 大家可能对这些东西并不陌生 它是用来测电动势的 第二节电动势 知道电源是将其他形式的能转为电能的装置 了解判断电势能变化的方法及判断电势能高低的方法 1 知识与能力 掌握电场力做功的四种基本计算方法 判断电势的高低进而得出电势能是如何变化的 运用电场力做功的四种基本计算公式计算出结果 2 过程与方法 3 情感态度与价值观 将现有的科学文化知识与实践相结合 真正做到学以致用 热爱科学 积极参与到科学实践中 电势能变化的判断方法判断方法电势高低的 电场力做功与电势能的关系及电场力做功的基本方法 电场力做功与电势能的关系 重点 难点 1 电势能 2 电场力做功 1 电势能 电源在我们日常生活中有着广泛的用途 那你知道它是一个怎样的装置吗 你知道它是如何供电的吗 你知道它的能量是哪来的吗 上堂课我们简单地介绍了一下电源 下面我们从能量转化的角度具体介绍电源 我们已将知道电源是一种能把电子从一个地方搬运到另一个地方的装置 那么你知道这种搬运起到一个怎样的效果吗 在金属导体中 能够自由移动的电荷是自由电子 由于它们带负电荷 电子向某一方向的定向移动相当于正电荷向相反方向的定向移动 为了方便 下面我们按正电荷移动的说法进行讨论 在外电路 正电荷由电源正极流向负极 电源之所以能维持外电路中稳定的电流 是因为它搬运到能力把来到负极的正电荷经过电源内部不断地正极 非静电力使正电荷在电源内部由负极移至正极 由上图得 由于正 负极总保持一定数量的正 负电荷 所以电源内部总存在着由正极指向负极的电场 在这个电场中 正电荷所受的静电力阻碍它继续向正极移动 因此在电源内要使正电荷向正极移动 就一定有 非静电力 作用于电荷才行 也就是说 电源把正电荷从负极搬运到正极的过程中 这种非静电力在做功 使电荷的电势能增加 上图解析 在电池中 非静电力是化学作用 它使化学能转化为电势能 在发动机中 非静电力的作用是电磁作用 它使机械能转化为电势能 从上述介绍我们可以得出对电源更确切的描述 那就是 电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置 非静电力做功的本质是把一定数量的正电荷在电源内部从负极搬运到正极 在某些电源中非静电力做较多的功 电荷的电势能增加的比较多 而在另一些电源中 非静电力对同样多得电荷只做较少的功 电势能的增加也较少 物理学中用电势能来表明电源的这种特性 定义 电荷在电场中所具有的电势叫电势能 电势能是相对的 与参考位置 零势能点 的选择有关 注意 取a点为零势能点 b点的电势为 10v 由此可得a b两点间的电势差uab 10v 电场力做功与电势能的变化关系 它们的关系如同重力做功与重力势能变化的关系一样 电场力做正功时 电势能减少 电场力做负功时 电势能增加 电场力对电荷做功的多少等于电荷电势能的变化量 所以电场力做的功是电势能变化的亮度 用e表示电势能 则将电荷从a点移动到b点有 判断电势能变化的方法 1 利用做功正负来判断 2 用推论判断 正电荷在电势越高的地方电势能越大 负电荷在电势越低的地方电势能越大 3 利用能量转化与守恒定律 若只有电场力做功时 动能增大电势能必减小 反之 动能减小电势能必增加 判断电势高低的方法 设法画出电场线的方向 利用电场线方向判定 用来判定a b两点电势高低 比较电荷在电场中两点电势能大小的方法 1 根据场源电荷判断 离场源正电荷越近 试探正电荷的电势能越大 试探负电荷的电势能电势能越小 离场源负电荷越近 试探正电荷的电势能越小 试探负电荷越大 2 根据电场线的方向判断 正电荷顺着电场线方向移动 电势能越小 逆着电场线移动 电势能增大 负电荷相反 3 根据做功判断 无论正负电荷 电场力做正功 电荷从电势能大的地方移向电势能小的地方 电场力做负功时恰好相反 4 根据公式判断 5 根据能量守恒定律判断 在电场中 若只有电场力做功时 电荷的动能和势能相互转化 动能增加 电势能减小 反之 电势能增加 电荷在电场中某点p的电势能 将q 的大小 正负代入公式 ep的正值越大 电势能越大 负值绝对值越大 电势能越小 2 电场力做功 电场力与重力做功的特点极为相似 所以通过与重力场的类比 电场问题就迎刃而解了 物体在重力场中具有重力势能 物体在重力场中由一个位置移动到另一个位置 如果重力做正功 则重力势能减小 重力势能转化为其他形式的能 如果重力做负功 则重力势能增加 其他形式的能转化为重力势能 重力做功的过程是重力势能和其他形式的能相互转化的过程 重力做了多少功 就有多少重力势能和其他形式的能发生相互转化 类似地 电荷在电场中具有电势能 电势在电场由一个位置移动到另一个位置 如果电场力做正功 则电势能减小 电势能转化为其他形式的能 如果电场力做负功 则电势能增加 其他形式的能转化为电势能 电场力做功的过程是电势能和其他形式的能相互转化的过程 电场力做了多少功 就有多少电势能和其他形式的能发生相互转化 特点 1 由知 电场力做的功与路径无关 只与初末位置电势差有关 2 电场力做功不改变带点粒子的动能和电势能的总和 这一守恒关系类似机械能守恒定律 电场力做功的四种计算方法 1 定义式计算法 2 电势变化计算法 此式只适用于匀强电场 适用于任何电场 3 电势能变化计算法 4 动能变化计算法 适用于任何电场 适用于任何电场 结合轨迹分析有关问题 1 画出入射点的轨迹切线 即画出初速度v0的方向 2 在根据轨迹的弯曲方向 确定电场力的方向 3 分析做什么运动 4 利用分析力学的方法来分析粒子 带电性质 电场力做功的正负 电势能增减 动能增减 电势大小变化 电场力大小变化等有关的问题 小资料 1 电势能 1 电荷在电场中所具有的电势叫电势能 电场力做正功时 电势能减少 电场力做负功时 电势能增加 电场力对电荷做功的多少等于电荷电势能的变化量 所以电场力做的功是电势能变化的亮度 不管是正电荷还是负电荷 正功导致势能减小 负功导致势能增加 1 利用做功正负来判断 2 用推论判断 正电荷在电势越高的地方电势能越大 负电荷在电势越低的地方电势能越大 3 利用能量转化与守恒定律 若只有电场力做功时 动能增大电势能必减小 反之 动能减小电势能必增加 判断电势高低的方法 比较电荷在电场中两点电势能大小的方法 1 根据场源电荷判断 2 根据电场线的方向判断 3 根据做功判断 4 根据公式判断 5 根据能量守恒定律判断 设法画出电场线的方向 利用电场线方向判定 用来判定a b两点电势高低 2 电场力做功 电势在电场由一个位置移动到另一个位置 如果电场力做正功 则电势能减小 电势能转化为其他形式的能 如果电场力做负功 则电势能增加 其他形式的能转化为电势能 电场力做功的四种计算方法 1 定义式计算法 2 电势变化计算法 3 电势能变化计算法 4 动能变化计算法 1 为了使带负电的点电荷在匀强电场中沿直线匀速地由a运动到b 必须对该电荷施加一个恒力作用 该恒力大小为f 方向与ab成角 如图所示 点电荷重力忽略不计 则 ab是匀强电场中的等势线匀强电场的场强方向和f方向相反a点的电势比b点的电势高电荷由a到b的过程中电势能减小 d a 该粒子带正电 b 该粒子带负电 c 从j到k粒子的电势能增加 d 粒子从j到k运动过程中的动能与电势能之和不变 b d 2 一带电粒子沿着下图中曲线jk穿过一匀强电场 a b c d为该电场的等势面 其中 若不计粒子受的重力 可以确定 3 在下图中a b带等量异种电荷 mn为ab连线的中垂线 现有一个带电粒子从m点以一定初速v0射出 开始时一段轨迹如图中的实线 不考虑粒子的重力 则在飞越该电场的过程中 a 该粒子带负电 b 该粒子的动能先增大后减小 c 该粒子的电势能先减小后增大 d 该粒子运动到无穷远处后 速率一定仍为v0 abcd 4 在下图中 判定在下列几种情况下a b两点哪点电势高 填 或 5 如下图所示 带箭头的线段表示某一电场的电场线 在电场力的作用下一带电粒子 不计重力 经过a点飞向b点 轨迹如图中虚线所示 是判断 负 b b a a 1 2002上海物理 6 如图所示 在粗糙水平面上固定一点电荷q 在m点无初速释放一带有恒定电荷量的小物块在q的电场中运动到n点静止 则从m点运动到n点的过程中 a 小物块所受电场力逐渐减小b 小物块具有的电势能逐渐减小c m点的电势一定高于n点的电势d 小物块电势能变化量的大小一定等于克服摩擦力做的功 abd 提示 本题的四个选项相对独立 分项进行讨论 从题干提供的信息可知 小物块与电荷q带同种电荷 均为正电或均为负电 小球远离电荷q 据库仑定律判断 a项正确 小物块从m运动到n 电场力做正功 电势能减少 b项正确 若电荷q为正电 则电势um un 若电荷q为负电 则um un 故c错 据动能定理或功能关系 d正确 所以 正确答案是a b d 1 答 电源电动势相同 内阻不同 说明 解决本题