第讲电场的能的性质.ppt

教学目标 1 知道电势 电势能 2 理解电势差 3 知道电势差与电场强度的关系 4 理解电场力做功与电势能变化之关系 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 电势差 考纲要求 2 定义式 UAB 电场力 做功 电荷量 3 电势差与电势的关系 UAB UAB UBA 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 无关 A B 无关 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a W qEd 只适用于匀强电场 其中d为沿 的距离 b WAB qUAB 适用于 电势能 电势 考纲要求 1 路径 初 末位置 电场方向 任何电场 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WAB EpA EpB Ep 电势 1 定义 电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值 叫做这一点的电势 用 表示 在数值上等于单位正电荷由该点移到零电势时 电势是标量 只有大小 没有方向 但有正负 2 零势能 电场 3 单位 伏特 V 4 电势与电场线的关系 沿电场线方向电势降低 电场线指向电势降低最快的方向 电势能的减小量 电场力所做的功 5 零电势位置的规定 电场中某一点的电势的数值与零电势的选择 关 即电势的数值决定于零电势的选择 大地或无穷远默认为零 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 2 等势面的特点 等势面一定和电场线垂直 等势面上各点电势相等 在等势面上移动电荷时电场力不做功 电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面 电场线越密的地方 等差等势面越密 3 有 电势差与电场强度的关系式 UAB Ed 其中d为电场中两点间 的距离 如图6 2 1所示 电场强度的方向和大小 电场中 电场强 匀强电场中电势差与电场强度的关系 考纲要求 图6 2 1 1 2 沿电场方向 度方向是指 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 电势降低 电场 特别提醒 1 U Ed只适于匀强电场的定量计算 2 在非匀强电场中也可用U Ed定性判断电势差的大小 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 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 静电现象的解释 考纲要求 1 2 发生迁移 异种 停止 外部 下列关于电荷在电场中电势能的说法正确的是 A 电荷在电场强度大的地方 电势能一定大B 电荷在电场强度为零的地方 电势能一定为零C 电荷只在电场力的作用下从某点移动到另一点 电荷的电势能一定减少D 电荷只在电场力的作用下从某点移动到另一点 电荷的电势能可能增加 也可能减少 1 答案D 下列说法正确的是 A A B两点的电势差等于将正电荷从A点移到B点时电场力所做的功B 电势差是一个标量 但是有正值或负值之分C 由于电场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D A B两点的电势差是恒定的 不随零电势面的不同而改变 所以UAB UBA 2 答案BC 2012 重庆模拟 如图6 2 2所示 正点电荷Q产生的电场中 已知A B间的电势差为U 现将电荷量为q的正点电荷从B移到A 则 A 外力克服电场力做功QU 电势能增加qUB 外力克服电场力做功qU 电势能增加QU 3 图6 2 2 C 外力克服电场力做功qU 电势能增加qUD 外力克服电场力做功QU 电势能减少QU 答案C 2012 湖北宜昌高三检测 如图6 2 3所示是一个匀强电场的等势面 每两个相邻等势面相距2cm 由此可以确定电场强度的方向和数值是 A 竖直向下 E 100V mB 水平向左 E 100V mC 水平向左 E 200V mD 水平向右 E 200V m 图6 2 3 4 答案B 2012 江苏盐城 泰州联考 如图6 2 4所示 虚线a b c代表电场中的三个等势面 相邻等势面之间的电势差相等 即Uab Ubc 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是这条轨迹上的两点 据此可知 A 三个等势面中 c的电势最高B 带电质点通过P点时的电势能较Q点大C 带电质点通过P点时的动能较Q点大D 带电质点通过P点时的加速度较Q点大 图6 2 4 5 答案ABD 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 考点一电场线 电场强度 电势 等势面之间的关系 第二课时 4 几种常见的典型电场的等势面比较 如图6 2 5所示 实线表示电场线 虚线表示只受电场力作用的电荷运动轨迹 a b为运动轨迹上的两点 可以判定 A 电荷在a点速度大于在b点速度B 电荷为负电荷C 电荷在a点的电势能大于在b点的电势能D a点的电势低于b点的电势 典例1 图6 2 5 答案C 1 电势高低的三种判断方法 2 电势能高低的四种判断方法 等量同种带正电的点电荷的连线和其中垂线如图6 2 6所示 一个带负电的试探电荷 先从图中a点沿直线移到b点 再从b点沿直线移到c点 则 A 试探电荷所受电场力的方向一直不变B 试探电荷所受电场力的大小一直增大C 试探电荷的电势能一直减少D a b c三点的电势为 a b c 变式1 图6 2 6 答案CD 如图6 2 8所示 a b c是一条电场线上的三个点 电场线的 变式2 图6 2 8 方向由a到c a b间距离等于b c间距离 用 a b c和Ea Eb Ec分别表示a b c三点的电势和电场强度 可以判定 A a b cB a b b cC Ea Eb EcD Ea Eb Ec答案A 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 考点二电场中的功能关系 如图6 2 7所示 固定于同一条竖直线上的A B是两个带等量异种电荷的点电荷 电荷量分别为 Q和 Q A B相距为2d MN是竖直放置的光滑绝缘细杆 另有一个穿过细杆的带电小球p 质量为m 电荷量为 q 可视为点电荷 不影响电场的分布 现将小球p从与点电荷A等高的C处由静止开始释放 小球p向下 典例2 图6 2 7 运动到距C点距离为d的O点时 速度为v 已知MN与AB之间的距离为d 静电力常量为k 重力加速度为g 可知 答案D 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 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其他力 Ek 4 由电势能的变化计算 W 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 电场力与速度方向间夹角小于90 电场力做正功 夹角大于90 电场力做负功 A 物体克服电场力做功qEsB 物体的电势能减少了0 8qEsC 物体的电势能增加了qEsD 物体的动能减少了0 8qEs 变式3 答案ACD 发散思维又称扩散思维或求异思维 是指大脑在思维时呈现的一种扩散状态的思维方法 能使所掌握的知识进行多维拓展 它是创造性思维的主要模式之一 一式二结论 巧解电场强度与电势差相关的问题 课外延伸 发散思维 结论2匀强电场中若两线段AB CD 且AB CD 则UAB UCD 或 A B C D