精编高二物理课堂教学课件 选修3-1第一章第四节1-4.ppt

一、知识与技能1理解掌握电势能、电势的概念、公式和性质，掌握静电力做功、等势面的特点。2明确电势能、电势、静电力做功与电势能的变化关系。,二、过程与方法通过与以前所学知识结合，理解电势能与做功的关系，从而更好地了解电势能和电势。三、情感、态度和价值观尝试运用物理原理和研究方法解决一些与生产和生活相关的实际问题，增强科学探究的价值观。,1在电场中移动电荷时，静电力做的功与电荷的_和_有关，但与电荷_无关。2电荷在电场中也具有势能，这种势能叫_，可用_表示。功是能量变化的量度。静电力做的功等于_。若用WAB表示电荷从A点移动到B点的过程中静电力做的功，EpA和EpB分别表示电荷在A点和B点的电势能，则WAB_。,3电荷在某点的电势能，等于把它从该点移动到_时所做的功。4电荷在电场中某一点的_与它的_的比值，叫做这一点的电势。如果用表示电势，用Ep表示电荷q的电势能，则_。在国际单位制中，电势的单位是_，符号为_。一般情况下，取无限远处或_的电势为零。,5电场中各点的电势可以是正值，_是负值。电势只有大小，没有方向，是个_。6电场中电势相同的各点构成的面叫做_。在等势面上移动电荷时，静电力_。电场线跟等势面_，并且由电势_的等势面指向电势_的等势面。,答案：1起始位置终止位置经过的路径2电势能Ep电势能的减少量EpAEpB3零势能位置4电势能电荷量伏特V大地5也可以标量6等势面不做功垂直高低,知识点1静电力做功的特点1匀强电场中：如图141所示，电荷运动时无论沿路径AB、ACB还是沿任意曲线由A点移动到B点，静电力对电荷做的功WqEd。,图141,2可以证明，在任何电场中：静电力做功与路径无关，只与电荷初末位置有关，可见静电力做功与重力做功相似。,【例1】如图142所示，在场强为E的水平匀强电场中，一根长为l的绝缘杆两端分别固定着带有电荷量为q和q的小球(大小不计)。现让绝缘杆绕中点O逆时针转动角，则转动过程中带电小球克服电场力所做的功为_。【答案】qEl(1cos),图142,【思维点悟】在应用公式WqEd计算电场力做功时，必须满足两个条件：第一是电荷处在匀强电场中，第二是公式WqEd中的d必须是沿电场方向上两点的距离。,知识点2电势能1与重力势能相似，由于移动电荷时静电力做的功与移动的路径无关，电荷在电场中也具有势能，这种势能叫做电势能。2电场力做功与电势能变化的关系电场力做功与重力做功类似，与路径无关，取决于初末位置，类比重力势能引入了电势能的概念。电场力做功与电势能变化的关系是电场力做功量度了电势能的变化：,(1)电场力做功一定伴随着电势能的变化，电势能的变化只有通过电场力做功才能实现，与其他力是否做功，及做功多少无关。(2)电场力做正功，电势能一定减小；电场力做负功，电势能一定增大。电场力做功的值等于电势能的变化量，即：WABEpAEpB。,说明：(1)电场力做功只能决定电势能的变化量，而不能决定电荷电势能的数值。(2)电荷在电场中的起始和终止位置确定后，电场力所做的功就确定了，所以电荷的电势能的变化也就确定了。(3)电荷在电场中移动时，电势能的变化只与电场力所做的功有关，与零电势能参考点的选取无关。,3电势能的正、负参与大小的比较。4通常把电荷在离场源无限远处的电势能规定为零，或把电荷在大地表面上的电势能规定为零。,【例2】下列关于电场中电荷的电势能大小的说法，正确的是()A在电场强度大的地方，电荷的电势能也大B正电荷沿电场线移动，电势能增大C负电荷沿电场线移动，电势能一定增大D电荷沿电场线移动，电势能一定减小【答案】C,【解析】电势能的大小与零势能面选取有关，与场强大小无直接联系，A错；正电荷沿电场线移动，电场力做正功，负电荷沿电场线移动，电场力做负功，故电势能增加。这样C对，B、D错。【思维点悟】电势能的变化，离不开电场力做功。因此做此类题时，先分析电场力做功情况，做正功，电势能减少，反之，则增加。,知识点3电势1定义：电荷在电场中的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，即2单位：在国际单位制中，电势的单位是伏特，符号V。1V的意义：在电场中的某一点，如果电荷量为1C的电荷在该点的电势能是1J，这一点的电势就是1V，即1V1J/C。,3电场线指向电势降低最快的方向，即沿看电场线方向，电势越来越低。4物理学中常取离场源电荷无限远处的电势为零，在实际应用中常取大地的电势为零。规定了零电势之后，电场中各点的电势可以是正值，也可以是负值。电势是标量，只有大小，没有方向。它的正负是相对于零电势点而言的。说明：电势的正负参与大小的比较。,【例3】如图143所示，电子在一条电场线上从a点运动到b点，电势能增加，试判定a、b两点电势高低。【答案】ab,图143,【解析】思路1：利用电场线方向来判断：由于电势能增加，电场力一定做负功，即电场力方向和电荷运动方向相反，从b指向a，而负电荷受电场力的方向和场强方向相反，场强方向应是由a指向b，因此电场线的方向是从a指向b。顺着电场线的方向电势越来越低，a点电势比b点电势高。,思路2：利用电场力做功公式来判断由于电势能增加，电场力一定做负功，即Wab为负值，而q为负值。由Wabq(ab)得ab思路3：利用电势能判断正电荷q为正值，在电势越高的地方电势能就越大，而对负电荷q为负值，在电势越高的地方电势能越小，而本题已知条件是负电荷在a点电势能较小，a点电势高。,【思维点悟】明确粒子带何种性质电荷和电势能怎样变化，是做此类题的突破口。,知识点4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等势面是为了形象描述电场中各点的电势而人为画出的曲面。,3等势面的特点(1)等势面一定跟电场线垂直。(2)在同一等势面上移动电荷电场力不做功。(3)电场线总是从电势高的等势面指向电势低的等势面。(4)任意两个等势面都不相交。(5)等差等势面越密的地方，电场强度越大。,4常见电场的等势面形状及其特点：(1)点电荷电场的等势面点电荷电场的等势面是无数个以点电荷为球心的半径不同的同心球面。如图144所示(平面是一系列同心圆)。,图144,当相邻两等势面间的电势差相同时，两相邻球面(圆面)间的距离由近及远逐渐增大。反之，可以用等势面的疏密定性判断场强的大小。,(2)两等量异种电荷电场的等势面。如图145所示是两等量异种电荷电场的等势面(有箭头的曲线是电场线)。它们是两簇对称曲面。相邻两等势面的电势差相同时，两相邻曲面间距离由近及远逐渐增大。,图145,两异种点电荷连线的中垂面也是一个等势面，它就是两簇对称曲面的对称轴面。中垂面上各点的电势跟无限远处的电势相等，即为零电势。,(3)匀强电场的等势面匀强电场的等势面是一簇垂直于电场线的平行平面，若相邻两等势面间的电势差相等，则平行平面间的间距也相等。如图146所示。图中虚线表示等势面，相邻两等势面间距离相等。,图146,(4)不规则形状的带电导体周围的电场线和等势面图147是一不规则形状的带电导体周围的电场线和等势面分布图。从图中可以看出：导体表现越突出和尖锐的地方，电荷分布越多，电场线越密，等势面也越密(相邻两等势面间电势差相等)。,图147,【例4】如图148所示，虚线圆是某静电场中的等势面，其电势分别为a、b和c。一带正电粒子射入电场中，其运动轨迹如实线KLMN所示，由图可知(),图148,A粒子从K到L的过程中，电场力做负功；电势能增加B粒子从L到M的过程中，电场力做负功；电势能增加C粒子从K到L的过程中，电势能增加；动能减少D粒子从L到M的过程中，动能减少；电势能增加【答案】A、C,【解析】由粒子运动轨迹可知，该电场是正电荷形成的电场，带正电的粒子射入电场中时，受斥力作用，在靠近场源电荷的过程中，电场力做负功，动能减少，电势能增加。在远离场源电荷的过程中，电场力做正功，动能增加，电势能减少。粒子由K到L的过程中，是由低电势到高电势，电场力做负功，动能减少，电势能增加，故A、C正确；粒子由L到M的过程中，由高电势向低电势处移动，电场力做正功，动能增加，电势能减少，故B、D项错。,【思维点悟】由带电粒子运动的轨迹判断电荷的受力方向，即可判断出各个过程中电场力做功的正、负，进而确定动能、电势能的变化。,1静电力做功和重力做功的异同点,2.电势能大小的判断方法(1)根据电场线的方向判断正电荷沿着电场线的方向移动时，电势能减小；逆着电场线的方向移动时，电势能增大。负电荷沿着电场线的方向移动时，电势能增大；逆着电场线的方向移动时，电势能减小。,(2)根据与场源电荷的距离判断距正场源电荷越近时，正试探电荷的电势能越大；负试探电荷的电势能越小。距负场源电荷越远时，正试探电荷的电势能越大；负试探电荷的电势能越小。,【例5】如图149所示，A、B、C为电场中同一电场线上的三点。设电荷在电场中只受电场力作用，则下列说法中正确的是(),图149,A若在C点无初速地释放正电荷，则正电荷向B运动，电势能减少B若在C点无初速地释放正电荷，则正电荷向B运动，电势能增加C若在C点无初速地释放负电荷，则负电荷向A运动，电势能增加D若在C点无初速地释放负电荷，则负电荷向A运动，电势能不变,【答案】A【解析】若在C点释放正电荷，由于它只受到向右的电场力，故电荷在电场力作用下沿直线由C向B运动，电场力做正功，电势能减少，A对，B错。若从C点释放负电荷，电荷在向左的电场力作用下由C向A运动，由场力做正功，电势能减少，C、D错。,3电场强度、电势和电势能的区别与联系,说明：(1)公式中涉及三个物理量、Ep、q，在计算时应代入各自的正负号。(2)电场强度的大小可以通过电场线的疏密进行判断，比较电场中各点电势的高低可以根据沿电场线方向电势降低进行判断，所以场强大处电势不一定高。,【例6】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1410所示，图中实线表示等势线，则()Aa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,图1410,【答案】C、D【解析】本题考查电势、电势能和电场力做功的关系，考查学生的理解、应用能力。a点和b点所在处的等势线疏密程度不同，故两处的场强不同，方向也不同，A错；从c点到d点电势升高，正电荷的电势能增大，电场力做负功，B错；从a点到c点，电势升高，负电荷的电势能减小，电场力做正功，C对；从e点沿虚线到f点，电势先减小后增大，则正电荷的电势能先减小后增大，D对。,前额装上小电池，大脑功能会提升如今，给大脑充电是一个颇为时髦的说法。不过，如果真的要你给大脑充电让电流穿过你的脑袋，感觉会如何呢？,美国的神经学专家们在圣地亚哥举