2019-2020学年高中物理 第1章 静电场 第4节 电势能和电势课件 新人教版选修3-1

4电势能和电势,同学们，上一节我们学习了电场强度，首先请大家回顾一下有关知识，然后回答下面的几个问题：,课前自主学习,【答案】d,2如图甲所示，ab是一个点电荷形成的电场中的一条电场线，图乙则是放在电场线上a、b处的检验电荷的电荷量与所受电场力大小间的函数图象(fq图象)，指定电场方向由a指向b为正方向，由此可以判定(),甲乙,a场源可能是正电荷，位置在a侧b场源可能是正电荷，位置在b侧c场源可能是负电荷，位置在a侧d场源可能是负电荷，位置在b侧【答案】d【解析】由fqe和图乙知，q相同时b点电场力较大，故场源电荷位置在b侧，由于检验电荷为正，电场力方向向右，电场方向向右，则场源电荷为负电荷，故选d.,一、静电力做功的特点1特点：在静电场中移动电荷时，静电力做的功与电荷的起始位置和终止位置有关，但与电荷的_无关2适用范围：对于匀强电场和非匀强电场都适用二、电势能1概念：电荷在_电荷在某点的电势能，等于_把它从该点移到_所做的功2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_3相对性：电势能的数值大小与_的选取有关,经过的路径,电场中的势能,静电力,零势能位置,减少量,epaepb,减少,增加,零势能点,电场力做功与之前学过的哪种力做功相似？这两种力做功与各自相应的势能的变化规律是否也相似？【答案】与重力相似电场力与重力做功的特点均是与物体的运动路径无关，均只与物体的初、末位置有关电场力做功与电势能变化的关系、重力做功与重力势能的变化关系也很相似势能的变化量都等于各自相应力做功的负值,三、电势1定义：电场中某点的电势就是电荷在该点的_与_的比值2公式：_.3单位：国际单位制中，电势的单位是_，符号为_4特点：(1)相对性：电场中各点的电势高低，与所选的_的位置有关，一般情况下取_或_为零电势的位置(2)标矢性：电势为标量，只有大小，没有_，但有_,电势能,电荷量,伏特,v,零电势,无穷远,地面,方向,正负,5与电场线的关系：沿电场线方向电势_得最快,降低,四、等势面1定义：电场中_的各点构成的面叫作等势面2等势面与电场线的关系(1)电场线跟等势面_(2)电场线由_的等势面指向_的等势面,电势相同,垂直,电势高,电势低,夏天的雨季，电闪雷鸣，被雷电击毁的动物、植物、建筑物屡有报道，说明雷电蕴藏着巨大的能力，你能解释一下从天而降的闪电是如何做功的吗？【答案】带电的云层与地面之间形成电场，电荷在电场力的作用下从云层到地面，此过程中闪电做了功.,1对电场力做功特点的理解(1)电场力对电荷做的功，与电荷的初、末位置有关，与电荷经过的路径无关，该结论适用于任何电场(2)静电力做功的特点不受物理条件限制，不管静电力是否变化，是否是匀强电场，是直线运动还是曲线运动，电场力做功的特点不变,课堂优化整合,静电力做功的理解,2电场力做功正负的判断(1)根据电场力方向和位移方向的夹角判断：夹角为锐角，电场力做正功；夹角为钝角，电场力做负功(2)根据电场力方向和瞬时速度方向的夹角判断：夹角是锐角，电场力做正功；夹角是钝角，电场力做负功；电场力方向和瞬时速度方向垂直时，电场力不做功(3)根据电势能的变化情况判断：若电势能增加，则电场力做负功；若电势能减小，则电场力做正功(4)根据动能的变化情况判断(物体只受电场力作用)：若物体的动能增加，则电场力做正功；若物体的动能减少，则电场力做负功,如图所示，在电场强度为e的匀强电场中有间距为l的a、b两点，连线ab与电场线的夹角为，将一电荷量为q的正电荷从a点移到b点，若沿直线ab移动该电荷，静电力做的功w1_；若沿路径acb移动该电荷，静电力做的功w2_；若沿曲线adb移动该电荷，静电力做的功w3_.由此可知，电荷在电场中移动时，静电力做功的特点是_,例1,解析：由功的定义wflcos可得，静电力所做的功等于静电力与沿静电力方向的分位移lcos的乘积因为无论沿哪个路径移动电荷，静电力的方向总是水平向左，静电力方向的分位移都是lcos，所以静电力做的功都是qelcos，即静电力做功的特点是与路径无关，只与初、末位置有关答案：qelcosqelcosqelcos与路径无关，只与初、末位置有关,1(2017福建期末)如图中的实线表示电场线，虚线表示只受电场力作用的带电粒子的运动轨迹，粒子由m点向n点运动，可以判定()a粒子带负电，运动过程电势能减小b粒子带负电，运动过程电势能增大c粒子带正电，运动过程电势能减小d粒子带正电，运动过程电势能增大,【答案】c【解析】由电场力方向应指向轨迹的内侧得知，粒子所受电场力方向大致斜向左下方，粒子带正电，电场力对粒子做正功，其电势能减小，动能增大，则知粒子在m点的电势能大于在n点的电势能故a、b、d错误，c正确故选c.,1对电势能的理解(1)系统性：电势能是由电场和电荷共同决定的，是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)相对性：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(3)标量性：电势能是标量，有正负但没有方向电势能为正值表示电势能大于参考点的电势能，电势能为负值表示电势能小于参考点的电势能,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)电势判断法：由公式epq知，正电荷在电势高的地方电势能大，负电荷在电势高的地方电势能小,两个带等量正电的点电荷，固定在图中p、q两点，mn为pq连线的中垂线，交pq于o点，a点为mn上的一点一带负电的试探电荷q，从a点由静止释放，只在静电力作用下运动取无限远处的电势为零，则()aq由a向o的运动是匀加速直线运动bq由a向o运动的过程电势能逐渐减小cq运动到o点时的动能最大dq运动到o点时电势能为零,例2,解析：根据两等量正电荷周围电场分布特点，其中p、q连线的中垂线mn上，从无穷远到o过程中电场强度先增大后减小，且方向始终指向无穷远方向故试探电荷所受的电场力是变化的，q由a向o的运动是非匀加速直线运动，故a错误电场力方向与ao方向一致，电场力做正功，电势能逐渐减小，故b正确从a到o过程，电场力做正功，动能增大，从o到n过程中，电场力做负功，动能减小，故在o点试探电荷的动能最大，速度最大，故c正确取无限远处的电势为零，从无穷远到o点，电场力做正功，电势能减小，则q运动到o点时电势能为负值，故d错误答案：bc,2(2017邵阳学业水平模拟)一个电荷只在电场力作用下从电场中的a点移到b点过程中，电场力做了2106j的正功，那么()a电荷在b处时具有2106j的动能b电荷的动能减少了2106jc电荷在b处时具有2106j的电势能d电荷的电势能减少了2106j【答案】d,【解析】电荷只在电场力作用下，电场力做了2106j的正功，合力做功即为2106j，根据动能定理得知，动能增加了2106j，故a、b错误电场力做了2106j的正功，根据功能关系得知，电荷的电势能减小2106j，故c错误，d正确故选d.,1对电势的理解(1)相对性：电势是相对的，电场中某点的电势高低与电势零点的选取有关通常将离场源电荷无穷远处或地球表面选为电势零点(2)固有性：电场中某点的电势大小是由电场本身的性质决定的，与在该点是否放有电荷及所放电荷的电荷量和电势能均无关(3)标量性：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,对电势和等势面的理解,2电势高低的判断方法(1)电场线法：顺着电场线的方向电势越来越低(2)由电势和电势能的关系来判断：对正电荷，电势越高电势能越大，电势越低电势能越小；对负电荷，电势越高电势能越小，电势越低电势能越大(3)根据场源电荷的电场来判断：在正电荷产生的电场中，离它越近电势越高；在负电荷产生的电场中，情况恰好相反,3等势面的特点(1)等势面一定与电场线垂直，即跟场强的方向垂直在同一等势面上移动电荷时，电场力不做功(2)电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面，两个不同的等势面永远不会相交(3)两个等势面间的电势差是相等的，但在非匀强电场中，两个等势面间的距离并不恒定，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,(2019南开一模)如图所示，图中虚线为某静电场中的等差等势线，实线为某带电粒子在该静电场中运动的轨迹，a、b、c为粒子运动轨迹与等势线的交点，粒子只受电场力作用，则下列说法正确的是()a粒子一定带正电b粒子在a点和在b点的加速度相同c粒子在a、c间运动过程中动能先减小后增大d粒子在a点的电势能比在b点的电势能大,例3,解析：根据轨迹可知粒子所受电场力的方向，但不知道粒子的电性，故a错误；因a点处的等势面密集，故a点的电场强度大，故电荷在a点受到的电场力大于b点受到的电场力，结合牛顿第二定律可知，粒子在a点的加速度比在b点的加速度大，故b错误；由粒子运动的轨迹弯曲的方向可知，粒子受到的电场力大致指向内圆，则从a到b电场力做正功，粒子动能增大，从b到c电场力做负功，动能减小，故c错误；由粒子受到的电场力大致指向内圆，则从a到b电场力做正功，电势能减小，故a点的电势能大于b点的电势能，故d正确答案：d,3(2017望江校级期中)空间有一电场，各点电势随位置的变化情况如图所示下列说法正确的是()ao点的电场强度一定为零bx1与x2点的电场强度相同c将负电荷从x1移到x1，电荷的电势能增大dx1和x1两点在同一等势面上,【答案】c,丁图中a处场强最小，而不能明确b的位置，故从a到b时场强可能一直增大，也可能先增大再减小，若场强一直增大，则做功越来越快，图象应为，故d错误故选ac.,电势、电场强度和电势能的比较,解析：从速度时间图线得到正点电荷做加速运动，加速度逐渐变小，故电场力向右，且不断变小，故a点的电场强度较大，故eaeb；正电荷受到的电场力与场强方向相同，故场强向右，沿场强方向，电势降低，故a点电势较高，即ab；故选d.答案：d,4(2017浙江校级模拟)如图所示，虚线ab和cd分别为椭圆的长轴和短轴，相交于o点，两个等量异种点电荷分别处于椭圆的两个焦点m、n上，下列说法中正确的是()aa、b两处电势、场强均