高中物理 第一章 静电场 第四节 电势能和电势课件1 新人教版选修31.ppt

第一章静电场 第四节电势能和电势 1 理解静电力做功的特点 电势能的概念 电势能与电场力做功的关系 2 理解电势的概念 知道电势是描述电场的能的性质的物理量 3 明确电势能 电势 静电力做功和电势能的关系 4 了解电势与电场线的关系 了解等势面的意义及等势面与电场线的关系 学习目标 引 一个试探电荷在电场中某点由静止释放 将如何运动 在电场力作用下电荷做加速运动 一段时间后获得一定的速度 试探电荷的动能增加 什么能转换为动能的呢 能否从能量的角度解释呢 一 静电力做功的特点 1 将电荷q从a沿直线移至b 2 将电荷q从a沿折线移至b 对am 对mb 对全程 一 静电力做功的特点 3 将电荷q从a沿曲线移至b x1 x2 x3 一 静电力做功的特点 电场力做功的过程是什么能转化为什么能呢 一 静电力做功的特点 在匀强电场中移动电荷时 静电力做的功与电荷经过的路径无关 仅与电荷的起始位置和终止位置有关 该结论对于非匀强电场也是适用的 4 结论 回顾重力做功的特点 a b c 1 在这三种情况下重力做功的关系 3 可以引进重力势能的概念 2 4 类比可以给出电势能的概念 ep 标量 二 电势能 定义 电荷在电场中受到电场力而具有的与位置有关的势能叫做电势能 负电荷逆着电场线移动 电场力做正功 电势能减少 电场力做功改变电势能 正电荷顺着电场线移动 电场力做正功 电势能减少 正电荷逆着电场线移动 电场力做负功 电势能增加 负电荷顺着电场线移动 电场力做负功 电势能增加 电场力做的功等于电势能的减少量 相对性 大地或无穷远默认为零 二 电势能 在正电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电势能都为正 负电荷在任一点具有的电势能都为负 在负电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电势能都为负 负电荷在任意一点具有的电势能都为正 7 电荷在电场中某一点a具有的电势能ep等于将该点电荷由a点移到电势零点电场力所做的功w的 即ep w 6 电势能有正负 却是标量 正负表示该点的电势能比零点的电势能的高低 下列说法中正确的是 a 当两正点电荷相互靠近时 它们的电势能增大b 当两负点电荷相互靠近时 它们的电势能增大c 一个正电荷与另一个负电荷相互靠近时 它们的电势能减小d 一个正电荷与另一个负电荷相互靠近时 它们的电势能增大 abc 针对训练 电场力做正功 电势能减少 电场力做负功 电势能增加 知识链接 cd 针对训练 由动能定理可知 电荷的动能将增加5 10 6j d正确 根据功能关系 电荷的电势能将减少5 10 6j c正确 由于不知道电荷的初动能和初势能 所以a b错误 一个电荷只在电场力作用下从电场中的a点移到b点时 电场力做了5 10 6j的功 那么 a 电荷在b处时将具有5 10 6j的电势能b 电荷在b处将具有5 10 6j的动能c 电荷的电势能减少了5 10 6jd 电荷的动能增加了5 10 6j 将带电量为6 10 6c的负电荷从电场中的a点移到b点 克服电场力做了3 10 5j的功 再从b移到c 电场力做了1 2 10 5j的功 则 1 电荷从a移到b 再从b移到c的过程中电势能共改变了多少 2 如果规定a点的电势能为零 则该电荷在b点和c点的电势能分别为多少 3 如果规定b点的电势能为零 则该电荷在a点和c点的电势能分别为多少 增加了1 8 10 5j epc 1 8 10 5j epc 1 2 10 5j epb 3 10 5j epa 3 10 5j 针对训练 4 如图所示 在等量正点电荷形成的电场中 它们连线的中垂面ab上 有一电子 从静止开始由a运动到b的过程中 a b相对o对称 下列说法正确的是 a 电子的电势能始终增多b 电子的电势能始终减少c 电子的电势能先减少后增加d 电子的电势能先增加后减少 c o a b e e f f 做正功 做负功 电势能减少 电势能增加 针对训练 5 一带电油滴在匀强电场e中的运动轨迹如图虚线所示 电场方向竖直向下 若不计空气阻力 则此带电油滴从a运动到b的过程中 能量变化情况为 a 动能减小b 电势能增加c 动能和电势能之和减少d 重力势能和电势能之和增加 c 针对训练 mg f电 受力分析 合力向上 合力做正功 油滴动能增加 a错 电场力做正功 电势能减少 b错 根据能量守恒可知 c对 d错 讨论 1 将电荷q从a点移到b点 若取b点的电势能为零 则a点的电势能为多少 2 若电荷的电量为2q 3q 则a点的电势能为多少 3 求epa q 比值是否与电荷量有关 与电荷量无关 三 电势 1 定义 标量 3 相对性 一般选取无穷远或大地电势为零 1j c 1v 2 ep及q含符号 4 沿电场线 场强 方向电势越来越低 5 正电荷的电场中电势为正 负电荷的电场中电势为负 a b 6 电场中某点的电势的大小是由电场本身的性质决定的 与放不放电荷及放什么电荷无关 7 电势是标量 在规定了零电势后 电场中各点的电势可以是正值 也可以是负值 正值表示该点电势比零高 负值表示该点电势比零低 6 如图所示 点电荷的静电场中电场线用实线表示 但其方向未标明 虚线是某一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹 a b是轨迹上的两点 若带电粒子在运动中只受到电场力作用 根据此图可作出正确判断的是 a 带电粒子所带电荷的性质b 带电粒子在a b两点的受力方向c 带电粒子在a b两点的速度何处较大d 带电粒子在a b两点的电势能何处较大 bcd f f v v 若粒子a b a b两点的速度方向如图所示 根据力与运动轨迹的关系 受力方向如图所示 b正确 由动能定理和功能关系可知c d在正确 若粒子b a a b两点的速度方向如图所示 v v 7 如图所示 是负点电荷产生的电场中的一条电场线 一个带正电的粒子 不计重力 从a到b穿越这条电场线的轨迹如图中虚线所示 则该带电粒子在a点的加速度一定在b点的加速度 带电粒子在a点的电势能一定在b点的电势能 填 大于 小于 式 等于 n b a 小于 大于 四 等势面 2 几种常见的等势面 1 定义 电场中电势相同的各点构成的面 叫做等势面 1 在同一等势面上的任意两点间移动电荷 电场力不做功 2 电场线 或e 等势面 且由电势较高的等势面指向电势较低的等势面 3 等势面的特点 4 等势面密处场强大 电场线密 等势面疏处场强小 电场线疏 3 不同等势面在空间不相交 不相切 闭合 5 沿电场方向电势降低最快 6 匀强电场中电势均匀变化 针对训练 8 关于等势面 正确的说法是 a 电荷在等势面上移动时不受电场力作用 所以不做功b 等势面上各点的场强大小相等c 等势面一定跟电场线垂直d 两等势面不能相交 cd c 针对训练 uab ubc quab qubc 9 孤立点电荷电场中的一簇等势面如图所示中虚线所示 其电势分别为 1 2 3 a b c是某电场线与这簇等势面的交点 且ab ac 现将一负正电荷由a移到b 电场力做正功w1 再由b移至c 电场力做正功w2 则 a w1 w2 1 2 3b w1 w2 1 2 3c w1 w2 1 2 3d w1 w2 1 2 3 10 如图 虚线a b c势某静电场中的三个等势面 它们的电势a最大 c最少 一带正电的粒子射入电场中 其运动轨迹如图实线klmn所示 由图可知 粒子从k到l的过程