高中物理 第1章 静电场 4 电势能和电势课件 新人教版选修31.ppt

第一章 静电场 4电势能和电势 我们知道重力做正功 物体的重力势能减小 其高度降低 如图甲 当重力做负功 物体的重力势能增大 其高度升高 如图乙 那么当电场力做正功 或负功 时 如图丙 其电势能与电势又是怎样变化的呢 知识自主梳理 1 特点在静电场中移动电荷时 静电力做的功与电荷的 位置和 位置有关 与电荷经过的路径 2 适用范围该结论对于匀强电场和非匀强电场均适用 静电力做功的特点 知识点1 起始 终止 无关 1 概念电荷在 叫做电势能 可用ep表示 2 大小电荷在某点的电势能 等于静电力把它从该点移动到 时所做的功 知识点2 电势能 电场中的势能 零势能位置 3 与电场力做功的关系静电力做的功等于电势能的 用公式表示wab 电场力做正功 电势能 电场力做负功 电势能 4 相对性电势能的数值大小与 的选取有关 通常把离场源电荷 或 的电势能规定为零 减少量 epa epb 减小 增加 零势能点 无穷远处 地球表面 1 定义电荷在电场中某一点的 与它的 的比值 叫做这一点的电势 3 单位 符号是v 知识点3 电势 电势能 电荷量 伏特 4 特点 1 相对性 电场中各点电势的高低 与所选取的 的位置有关 2 标量性 电势是标量 只有大小 没有方向 但有 5 判断电势高低的办法 1 在电场中沿着电场线的方向 电势逐渐 2 在电场力作用下 静止的正电荷从 移向 电势零点 正负 降低 高电势 低电势 1 定义在电场中 叫做等势面 2 等势面特点 1 等势面上各点电势相等 在等势面上移动电荷电场力 2 等势面一定跟电场线 而且电场线总是由电势较高的等势面指向 的等势面 3 规定 画等势面时 相邻两等势面间电势差相等 这样 在等势面密处电场强度 在等势面疏处 电场强度 知识点4 等势面 电势相等的点组成的面 不做功 垂直 电势较低 较大 较小 重点难点突破 1 电势能的特点 1 电势能是由电场和电荷共同决定的 属于电荷和电场所共有的 我们习惯上说成电荷的电势能 2 电势能是标量 有正负但没有方向 其正负表示大小 3 电势能是相对的 其大小与选定的参考点有关 确定电荷的电势能 首先应确定参考点 也就是零势能点的位置 一 对电势能的理解 2 电势能增减的判断方法 1 做功判断法无论正 负电荷 只要电场力做正功 电荷的电势能一定减小 只要电场力做负功 电荷的电势能一定增大 2 电场线判断法正电荷顺着电场线的方向移动时 电势能逐渐减小 逆着电场线的方向移动时 电势能逐渐增大 负电荷顺着电场线的方向移动时 电势能逐渐增大 逆着电场线的方向移动时 电势能逐渐减小 3 电势能与重力势能的比较 1 电势的特点 1 电势具有相对性 电势是相对的 电场中某点的电势高低与零电势点的选取有关 通常将离场源电荷无穷远处 或是地球表面选为零电势点 2 电势是标量 电势是只有大小 没有方向的物理量 在规定了电势零点后 电场中各点的电势可能是正值 也可能是负值 正值表示该点的电势高于零电势 负值表示该点的电势低于零电势 显然 电势的正负只表示大小 不表示方向 二 对电势的理解 2 电势高低的判断方法 1 电场线法 沿电场线方向 电势越来越低 2 场源电荷判断法 离场源正电荷越近的点 电势越高 离场源负电荷越近的点 电势越低 3 电势能判断法 对于正电荷 电势能越大 所在位置的电势越高 对于负电荷 电势能越小 所在位置的电势越高 3 电势能与电势的区别与联系 答案 对 1 等势面的特点 1 在等势面内任意两点间移动电荷 电场力不做功 2 在空间中两等势面不相交 3 电场线总是和等势面垂直 且从电势较高的等势面指向电势较低的等势面 4 在电场线密集的地方 等差等势面密集 在电场线稀疏的地方 等差等势面稀疏 5 等势面是为描述电场的性质而假想的面 6 等势面的分布与零电势点的选取无关 三 对等势面的理解 2 几种常见的电场的等势面分布 特别提醒 1 已知等势面的情况时 可作等势面的垂线来确定电场线 并由 电势降低 的方向确定电场线方向 2 已知电场线时 可作电场线的垂线来确定等势面 并由 沿电场线方向电势降低 确定等势面的电势高低 解析 不同等势面电势不相等 若两等势面相交 则在交点处电势就有两个值 这与实际相矛盾 所以两等势面不相交 考点题型设计 题型1电势能 电势的计算 答案 1 1 2 10 4j1 2 104v 2 1 2 104v b 题型2电势高低及电势能大小的判定 bd a q2带负电且电荷量大于q1b b点的场强一定为零c a点的电势比b点的电势高d 粒子在a点的电势能比在b点的电势能小 点评 当只有电场力做功时 电势能和动能互相转化 总能量守恒 ab 解析 电场线越密集 表示该处的电场强度越大 故a点的电场强度比b点的大 选项a正确 顺着电场线方向电势逐渐降低 故a点电势比b点的高 选项b正确 检验电荷 q从a点移到b点 电场力做负功 电势能增加 故选项c d错误 题型3等势面的应用 ab 解析 根据电场线与等势面垂直并指向电势低的等势面 可大致画出电场线的形状 粒子在静电力的作用下轨迹向下弯曲 根据曲线运动的特点 可以说明静电力指向轨迹内侧 与电场强度方向相反 所以粒子带负电 选项a正确 等势面先是平行等距 后变得稀疏 则电场先是匀强电场 后是非匀强电场 即静电力先不变 后变小 粒子的加速度先不变 后变小 选项b正确 从a到b静电力做负功 所以粒子的速度减小 选项c错误 静电力始终做负功 由功能关系可知 粒子的电势能始终增大 所以选项d错误 点评 根据电场线与等势面垂直的特点 判断出电场线的大致方向是解决该类问题的关键 解析 题图为等量同种电荷的等势面 故a选项错 由图中等势面的疏密知b选项正确 由运动轨迹的弯曲情况 电场力的做功情况和动能的变化情况知c错 d正确 bd 题型4带电物体在电场中的功能转化 点评 涉及到能量转化题时 要找准功能对应关系 如电势能的变化看电场力做的功 弹性势能的变化 看弹力做的功 机械能的变化 看重力以外的力做的功 动能的变化 看合外力做的功 易错案例剖析 cd 正确解答 由点电荷的电场线及等势面分布特点可知m n两点电场强度大小相等 但方向不同 a错误 由椭圆焦点到椭圆上点的距离可知 c点离a点比p点离a点远 故c点电势比p点电势低 b错误 由电势能ep q 可知同一正点电荷在d点时的电势能高于在c点的电势能 c正确 因离正点电荷越远 电势越低 有 m n p c 所以将负点电荷由m沿mcpn移到n点 电场力先做负功再做正功 但总功