高考物理 第二节 电势差 电势 电势能基础知识梳理专项复习课件18.ppt

第二节电势差电势电势能 课堂互动讲练 经典题型探究 知能优化演练 第二节电势差电势电势能 基础知识梳理 基础知识梳理 一 静电力做功的特点与电势能1 静电力做功的特点 1 在电场中移动电荷时电场力做功与 无关 只与 有关 可见静电力做功与 做功相似 2 在匀强电场中 电场力做的功w 其中d为沿 的位移 路径 初 末位置 重力 qed 电场线方向 2 电势能 1 定义 电荷在电场中某点的电势能 等于静电力把它从该点移到 位置时所做的功 2 静电力做功与电势能变化的关系静电力做的功等于电势能的 wab epa epb 3 电势能的相对性 电势能是相对的 通常把电荷在离场源电荷 的电势能规定为零 或把电荷在 表面的电势能规定为零 零势能 减少量 无穷远处 地球 1 电场力做功的特点及电场力做功与电势能改变的关系和重力做功的特点及重力做功与重力势能改变的关系相似吗 提示 1 相似 思考感悟 差值 电场力做的功 电荷量 伏特 v 电场本身的性质 无关 无关 标量 电势零点 相对性 电势零点 5 电场线指向电势降低的方向 2 等势面 1 定义 电场中 的各点构成的面 2 特点 电场线跟等势面 即场强的方向跟等势面 在 上移动电荷时电场力不做功 电场线总是从 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 3 典型电场的等势面 电势相同 垂直 垂直 等势面 电势高 电势低 越大 越小 思考感悟 2 若电场中某点场强为零 则该点电势一定为零吗 若该点电势为零 则场强一定为零吗 提示 2 不一定 不一定 四 匀强电场中电势差与电场强度的关系1 电势差与电场强度的关系式 其中d为匀强电场中两点间 的距离 2 电场强度的方向和大小电场中 电场强度的方向是指 最快的方向 在匀强电场中 电场强度在数值上等于沿 方向每单位距离上降低的电势 u ed 沿电场线方向 电势降低 电场 课堂互动讲练 一 电场力做功的计算及电场中的功能关系1 电场力做功的计算方法 1 由公式w flcos 计算 此公式只适用于匀强电场中 可变形为w qelcos 2 由w qu来计算 此公式适用于任何形式的静电场 3 由动能定理来计算 w电场力 w其他功 ek 4 由电势能的变化计算 w电场力 ep1 ep2 2 带电粒子在电场中做曲线运动时正负功的判断 1 粒子速度方向一定沿轨迹的切线方向 粒子受力方向一定沿电场线指向轨迹凹侧 2 带电粒子所受电场力与速度方向间有夹角 当夹角小于90 时电场力做正功 当夹角大于90 时电场力做负功 3 功能关系 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 名师点睛 利用w qu计算电场力做的功时 可将q u的正负号一起代入 计算出的w也有正负之分 能表示电场力做正 负功 也可以只代入q u的绝对值 然后根据电场力的方向和电荷移动方向判断功的正负 即时应用 即时突破 小试牛刀 1 位于a b处的两个带有不等量负电的点电荷在平面内电势分布如图6 2 1所示 图中实线表示等势线 则 图6 2 1 a a点和b点的电场强度相同b 正电荷从c点移到d点 电场力做正功c 负电荷从a点移到c点 电场力做正功d 正电荷从e点沿图中虚线移到f点 电势能先减小后增大解析 选cd 等势面的疏密可以表示电场的强弱 a错误 正电荷从c点移到d点 电场力做负功 b错误 负电荷从a点移到c点 电场力做正功 c正确 正电荷从e点沿图中虚线移到f点 电场力先做正功 后做负功 但整个过程电场力做正功 d正确 二 电势高低和电势能大小的判断方法1 电势高低的判断 2 电势能高低的判断 名师点睛 电势 电势能的正负表示大小 而电势差的正负表示两点电势的相对高低 a c点场强大于b点场强b a点电势高于b点电势c 若将一试探电荷 q由a点释放 它将沿电场线运动到b点d 若在d点再固定一点电荷 q 将一试探电荷 q由a移至b的过程中 电势能减小解析 选bd 电场线的疏密反映了电场的强弱 a错 沿着电场线的方向是电势降落最快的方向 b对 电场线是理想模型 与电荷的运动轨迹不同 c错 在d处放负电荷后 b比a更靠近源电荷 将 q由a移至b的过程中 电场力做正功 电势能减小 d对 三 电场强度 电势 电势差 电势能的比较电场强度 电势 电势差 电势能都是用来描述电场性质的物理量 它们之间有密切的联系 但也有很大的差别 现列表进行比较 名师点睛 电势 电势差 电势能 电场力的功 电荷量等物理量均为标量 它们的正负意义不全相同 要注意比较区别 而矢量的正负一定表示方向 即时应用 即时突破 小试牛刀 3 2010年高考大纲全国卷 关于静电场 下列结论普遍成立的是 a 电场强度大的地方电势高 电场强度小的地方电势低b 电场中任意两点之间的电势差只与这两点的场强有关c 在正电荷或负电荷产生的静电场中 场强方向都指向电势降低最快的方向d 将正点电荷从场强为零的一点移动到场强为零的另一点 电场力做功为零 解析 选c 电场强度的大小与电势的大小没有直接的关系 a错误 由u ed知两点的电势差除了与电场强度有关外 还与距离等因素有关 则b错误 在静电场中 电场强度的方向就是电势降落得最快的方向 则c正确 当电荷在电场强度为零的一点移动到为零的另一点 如果起点和终点存在电势差 则电场力一定做功 则d错误 经典题型探究 如图6 2 3所示 虚线a b c代表电场中三个等势面 相邻等势面间的电势差相等 实线为一带正电的质点仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹 p q是这条轨迹的两点 据此可知 a 三个等势面中 q点的电势最高b 带电质点通过p点时电势能较大c 带电质点通过p点时的动能较大d 带电质点通过p点时的加速度较大 图6 2 3 思路点拨 电场线的方向与等势面垂直 等势面密的地方电场线也密 电场力一定指向轨迹的凹侧 且沿电场线的切线方向 判断电势能的大小的方法是判断质点由p q过程中电场力做功的正负 解析 带电质点无论从p点进入还是从q点进入 受电场力方向都是指向轨迹的凹侧 由于该质点带正电 且电场线方向和等势线处处垂直 所以等势面c电势最高 带正电荷的质点在p点的电势能较大 正电荷只受电场力作用 其动能和电势能之和为定值 所以正电荷在p点的动能较小 在q点的动能较大 由于p点处的等势面密 所以带电质点加速度大 答案 bd 规律总结 由运动轨迹判断物体的运动情况应牢记物体做曲线运动的条件 物体在轨迹上任一点所受合外力一定指向轨迹的凹侧 互动探究例1中判断正误 1 带电质点一定从p点运动到q点 2 带电质点在p点受到电场力方向在该点曲线的切线上 解析 由题意知 无法确定运动过程则 1 不正确 而带电质点在p点受到电场力的方向应与该点电场线的切线方向相同而图中实 虚 曲线都不是电场线 故 2 也不正确 答案 1 2 均不正确 图6 2 4 思路点拨 解答本题应注意以下两点 1 由a到b根据动能定理求解 2 b与c在同一等势线上 反思领悟 1 同一等势面上两点的电势差为零 2 求两点的电势差uac时要注意正 负号 图6 2 5 思路点拨 在匀强电场中 沿任意一条直线 这条直线不与等势面平行 电势都均匀变化 电势差都与长度成正比 沿电场线电势降低最快 在a b两点之间可以找到一点o 它的电势与c的相等 co为等势线 根据电场线和等势面的关系可确定电场