高中物理 第1章 靜電場(chǎng) 4 電勢(shì)能和電勢(shì)課件 新人教版選修3-1

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1、第 一 章 靜 電 場(chǎng)4 電 勢(shì) 能 和 電 勢(shì) 知道靜電力做功的特點(diǎn)，了解靜電力做功和電勢(shì)能變化的關(guān)系掌握電勢(shì)能、電勢(shì)的概念、公式和性質(zhì)知道什么是等勢(shì)面，理解等勢(shì)面的特點(diǎn) 我們知道重力做正功，物體的重力勢(shì)能減小，其高度降低(如圖甲)；當(dāng)重力做負(fù)功，物體的重力勢(shì)能增大，其高度升高(如圖乙)。那么當(dāng)電場(chǎng)力做正功(或負(fù)功)時(shí)(如圖丙)，其電勢(shì)能與電勢(shì)又是怎樣變化的呢？ 1 知 識(shí) 自 主 梳 理2 重 點(diǎn) 難 點(diǎn) 突 破3 考 點(diǎn) 題 型 設(shè) 計(jì)4 易 錯(cuò) 案 例 剖 析5 課 堂 知 識(shí) 結(jié) 構(gòu)6 隨 堂 鞏 固 提 升7 課 時(shí) 作 業(yè) 知 識(shí) 自 主 梳 理 1特 點(diǎn)在靜電場(chǎng)中移動(dòng)電荷時(shí)，靜

2、電力做的功與電荷的_位置和_位置有關(guān)，與電荷經(jīng)過(guò)的路徑_。2適 用 范 圍該結(jié)論對(duì)于勻強(qiáng)電場(chǎng)和非勻強(qiáng)電場(chǎng)均適用。靜 電 力 做 功 的 特 點(diǎn)知 識(shí) 點(diǎn) 1起始終止無(wú)關(guān) 1概 念電荷在_叫做電勢(shì)能，可用Ep表示。2大 小電荷在某點(diǎn)的電勢(shì)能，等于靜電力把它從該點(diǎn)移動(dòng)到_時(shí)所做的功。知 識(shí) 點(diǎn) 2 電 勢(shì) 能電場(chǎng)中的勢(shì)能零勢(shì)能位置 3與 電 場(chǎng) 力 做 功 的 關(guān) 系靜電力做的功等于電勢(shì)能的_，用公式表示W(wǎng)AB_。電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能_，電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能_。4相 對(duì) 性電勢(shì)能的數(shù)值大小與_的選取有關(guān)。通常把離場(chǎng)源電荷_或_的電勢(shì)能規(guī)定為零。減少量EPAEPB減小增加零勢(shì)能點(diǎn)無(wú)窮遠(yuǎn)處地球表面 1

3、定 義電荷在電場(chǎng)中某一點(diǎn)的_與它的_的比值，叫做這一點(diǎn)的電勢(shì)。3單 位_，符號(hào)是V。知 識(shí) 點(diǎn) 3 電 勢(shì)電勢(shì)能電荷量伏特 4特 點(diǎn)(1)相對(duì)性：電場(chǎng)中各點(diǎn)電勢(shì)的高低，與所選取的_的位置有關(guān)。(2)標(biāo)量性：電勢(shì)是標(biāo)量，只有大小，沒(méi)有方向，但有_。5判 斷 電 勢(shì) 高 低 的 辦 法(1)在電場(chǎng)中沿著電場(chǎng)線的方向，電勢(shì)逐漸_。(2)在電場(chǎng)力作用下，靜止的正電荷從_移向_。電勢(shì)零點(diǎn)正負(fù)降低高電勢(shì)低電勢(shì) 1定 義在電場(chǎng)中，_叫做等勢(shì)面。2等 勢(shì) 面 特 點(diǎn)(1)等勢(shì)面上各點(diǎn)電勢(shì)相等，在等勢(shì)面上移動(dòng)電荷電場(chǎng)力_。(2)等勢(shì)面一定跟電場(chǎng)線_，而且電場(chǎng)線總是由電勢(shì)較高的等勢(shì)面指向_的等勢(shì)面。(3)規(guī)定：畫(huà)

4、等勢(shì)面時(shí)，相鄰兩等勢(shì)面間電勢(shì)差相等，這樣，在等勢(shì)面密處電場(chǎng)強(qiáng)度_，在等勢(shì)面疏處，電場(chǎng)強(qiáng)度_。知 識(shí) 點(diǎn) 4 等 勢(shì) 面電勢(shì)相等的點(diǎn)組成的面不做功垂直電勢(shì)較低較大較小 重 點(diǎn) 難 點(diǎn) 突 破 1.電 勢(shì) 能 的 特 點(diǎn)(1)電勢(shì)能是由電場(chǎng)和電荷共同決定的，屬于電荷和電場(chǎng)所共有的，我們習(xí)慣上說(shuō)成電荷的電勢(shì)能。(2)電勢(shì)能是標(biāo)量，有正負(fù)但沒(méi)有方向，其正負(fù)表示大小。(3)電勢(shì)能是相對(duì)的，其大小與選定的參考點(diǎn)有關(guān)。確定電荷的電勢(shì)能，首先應(yīng)確定參考點(diǎn)，也就是零勢(shì)能點(diǎn)的位置。一 、 對(duì) 電 勢(shì) 能 的 理 解 2電 勢(shì) 能 增 減 的 判 斷 方 法(1)做功判斷法無(wú)論正、負(fù)電荷，只要電場(chǎng)力做正功，電荷的電

5、勢(shì)能一定減??；只要電場(chǎng)力做負(fù)功，電荷的電勢(shì)能一定增大。(2)電場(chǎng)線判斷法正電荷順著電場(chǎng)線的方向移動(dòng)時(shí)，電勢(shì)能逐漸減小；逆著電場(chǎng)線的方向移動(dòng)時(shí)，電勢(shì)能逐漸增大。負(fù)電荷順著電場(chǎng)線的方向移動(dòng)時(shí)，電勢(shì)能逐漸增大；逆著電場(chǎng)線的方向移動(dòng)時(shí)，電勢(shì)能逐漸減小。 3電 勢(shì) 能 與 重 力 勢(shì) 能 的 比 較 兩種勢(shì)能比較內(nèi)容電勢(shì)能重力勢(shì)能定義電場(chǎng)中的電荷具有的勢(shì)能電勢(shì)能重力場(chǎng)中的物體具有的勢(shì)能重力勢(shì)能系統(tǒng)性電荷和電場(chǎng)物體和地球大小的相對(duì)性電荷在某點(diǎn)的電勢(shì)能等于把電荷從該點(diǎn)移到零勢(shì)能位置時(shí)靜電力做的功物體在某點(diǎn)的重力勢(shì)能等于把物體從該點(diǎn)移到零勢(shì)能位置時(shí)重力做的功變化大小的量度電場(chǎng)力做的功是電勢(shì)能變化大小的量度，靜

6、電力做的功等于電勢(shì)能的減少量重力做的功是重力勢(shì)能變化大小的量度，重力做的功等于重力勢(shì)能的減少量對(duì)應(yīng)力做功的特點(diǎn)做功多少只與始末位置有關(guān)，與經(jīng)過(guò)的路徑無(wú)關(guān)，且做的功等于勢(shì)能的減少量 1電 勢(shì) 的 特 點(diǎn)(1)電勢(shì)具有相對(duì)性；電勢(shì)是相對(duì)的，電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)高低與零電勢(shì)點(diǎn)的選取有關(guān)。通常將離場(chǎng)源電荷無(wú)窮遠(yuǎn)處，或是地球表面選為零電勢(shì)點(diǎn)。(2)電勢(shì)是標(biāo)量：電勢(shì)是只有大小、沒(méi)有方向的物理量，在規(guī)定了電勢(shì)零點(diǎn)后，電場(chǎng)中各點(diǎn)的電勢(shì)可能是正值，也可能是負(fù)值。正值表示該點(diǎn)的電勢(shì)高于零電勢(shì)；負(fù)值表示該點(diǎn)的電勢(shì)低于零電勢(shì)。顯然，電勢(shì)的正負(fù)只表示大小，不表示方向。二 、 對(duì) 電 勢(shì) 的 理 解 2電 勢(shì) 高 低 的 判

7、 斷 方 法(1)電場(chǎng)線法：沿電場(chǎng)線方向，電勢(shì)越來(lái)越低。(2)場(chǎng)源電荷判斷法：離場(chǎng)源正電荷越近的點(diǎn)，電勢(shì)越高；離場(chǎng)源負(fù)電荷越近的點(diǎn)，電勢(shì)越低。(3)電勢(shì)能判斷法：對(duì)于正電荷，電勢(shì)能越大，所在位置的電勢(shì)越高；對(duì)于負(fù)電荷，電勢(shì)能越小，所在位置的電勢(shì)越高。 3電 勢(shì) 能 與 電 勢(shì) 的 區(qū) 別 與 聯(lián) 系 答 案 ：對(duì) 1等 勢(shì) 面 的 特 點(diǎn)(1)在等勢(shì)面內(nèi)任意兩點(diǎn)間移動(dòng)電荷，電場(chǎng)力不做功。(2)在空間中兩等勢(shì)面不相交。(3)電場(chǎng)線總是和等勢(shì)面垂直，且從電勢(shì)較高的等勢(shì)面指向電勢(shì)較低的等勢(shì)面。(4)在電場(chǎng)線密集的地方，等差等勢(shì)面密集；在電場(chǎng)線稀疏的地方，等差等勢(shì)面稀疏。(5)等勢(shì)面是為描述電場(chǎng)的性質(zhì)

8、而假想的面。(6)等勢(shì)面的分布與零電勢(shì)點(diǎn)的選取無(wú)關(guān)。三 、 對(duì) 等 勢(shì) 面 的 理 解 2幾 種 常 見(jiàn) 的 電 場(chǎng) 的 等 勢(shì) 面 分 布 特 別 提 醒 (1)已知等勢(shì)面的情況時(shí)，可作等勢(shì)面的垂線來(lái)確定電場(chǎng)線，并由“電勢(shì)降低”的方向確定電場(chǎng)線方向。(2)已知電場(chǎng)線時(shí)，可作電場(chǎng)線的垂線來(lái)確定等勢(shì)面，并由“沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低”確定等勢(shì)面的電勢(shì)高低。 解 析 ：不同等勢(shì)面電勢(shì)不相等，若兩等勢(shì)面相交，則在交點(diǎn)處電勢(shì)就有兩個(gè)值，這與實(shí)際相矛盾，所以兩等勢(shì)面不相交。 考 點(diǎn) 題 型 設(shè) 計(jì) 題 型 1 電 勢(shì) 能 、 電 勢(shì) 的 計(jì) 算 答 案 ： (1)1.2104J1.2104V(2)1.210

9、4V B 題 型 2 電 勢(shì) 高 低 及 電 勢(shì) 能 大 小 的 判 定 BD AQ2帶負(fù)電且電荷量大于Q1Bb點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)一定為零Ca點(diǎn)的電勢(shì)比b點(diǎn)的電勢(shì)高 D粒子在a點(diǎn)的電勢(shì)能比在b點(diǎn)的電勢(shì)能小 點(diǎn) 評(píng) ：當(dāng)只有電場(chǎng)力做功時(shí)，電勢(shì)能和動(dòng)能互相轉(zhuǎn)化，總能量守恒。 AB 解 析 ：電場(chǎng)線越密集，表示該處的電場(chǎng)強(qiáng)度越大，故a點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度比b點(diǎn)的大，選項(xiàng)A正確；順著電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐漸降低，故a點(diǎn)電勢(shì)比b點(diǎn)的高，選項(xiàng)B正確；檢驗(yàn)電荷q從a點(diǎn)移到b點(diǎn)，電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加，故選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。 題 型 3 等 勢(shì) 面 的 應(yīng) 用AB 解 析 ：根據(jù)電場(chǎng)線與等勢(shì)面垂直并指向電勢(shì)低的等勢(shì)面，可大致畫(huà)出電場(chǎng)線

10、的形狀，粒子在靜電力的作用下軌跡向下彎曲，根據(jù)曲線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，可以說(shuō)明靜電力指向軌跡內(nèi)側(cè)，與電場(chǎng)強(qiáng)度方向相反，所以粒子帶負(fù)電，選項(xiàng)A正確；等勢(shì)面先是平行等距，后變得稀疏，則電場(chǎng)先是勻強(qiáng)電場(chǎng)，后是非勻強(qiáng)電場(chǎng)，即靜電力先不變，后變小，粒子的加速度先不變，后變小，選項(xiàng)B正確；從A到B靜電力做負(fù)功，所以粒子的速度減小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；靜電力始終做負(fù)功，由功能關(guān)系可知，粒子的電勢(shì)能始終增大，所以選項(xiàng)D錯(cuò)誤。點(diǎn) 評(píng) ：根據(jù)電場(chǎng)線與等勢(shì)面垂直的特點(diǎn)，判斷出電場(chǎng)線的大致方向是解決該類問(wèn)題的關(guān)鍵。 解 析 ：題圖為等量同種電荷的等勢(shì)面，故A選項(xiàng)錯(cuò)，由圖中等勢(shì)面的疏密知B選項(xiàng)正確；由運(yùn)動(dòng)軌跡的彎曲情況、電場(chǎng)力的做功情

11、況和動(dòng)能的變化情況知C錯(cuò)，D正確。BD 題 型 4 帶 電 物 體 在 電 場(chǎng) 中 的 功 能 轉(zhuǎn) 化 點(diǎn) 評(píng) ：涉及到能量轉(zhuǎn)化題時(shí)，要找準(zhǔn)功能對(duì)應(yīng)關(guān)系，如電勢(shì)能的變化看電場(chǎng)力做的功；彈性勢(shì)能的變化，看彈力做的功；機(jī)械能的變化，看重力以外的力做的功；動(dòng)能的變化，看合外力做的功。 易 錯(cuò) 案 例 剖 析 CD 正 確 解 答 ：由點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線及等勢(shì)面分布特點(diǎn)可知M、N兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等，但方向不同，A錯(cuò)誤；由橢圓焦點(diǎn)到橢圓上點(diǎn)的距離可知，C點(diǎn)離A點(diǎn)比P點(diǎn)離A點(diǎn)遠(yuǎn)，故C點(diǎn)電勢(shì)比P點(diǎn)電勢(shì)低，B錯(cuò)誤；由電勢(shì)能Epq可知同一正點(diǎn)電荷在D點(diǎn)時(shí)的電勢(shì)能高于在C點(diǎn)的電勢(shì)能，C正確；因離正點(diǎn)電荷越遠(yuǎn)，電勢(shì)越低，有MNPC，所以將負(fù)點(diǎn)電荷由M沿MCPN移到N點(diǎn)，電場(chǎng)力先做負(fù)功再做正功，但總功為零，D正確。易 錯(cuò) 分 析 ：對(duì)于場(chǎng)強(qiáng)的比較，不少同學(xué)由對(duì)稱性得出M點(diǎn)與N點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小相等，故電場(chǎng)強(qiáng)度相同，沒(méi)有注意場(chǎng)強(qiáng)的矢量性而錯(cuò)選A項(xiàng)；比較電勢(shì)能時(shí)單純從所給圖形入手，誤認(rèn)為C、D兩點(diǎn)關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱電勢(shì)等大，故認(rèn)為同一正點(diǎn)電荷在這兩點(diǎn)電勢(shì)能相等而漏選C項(xiàng)。 課 堂 知 識(shí) 結(jié) 構(gòu) 隨 堂 鞏 固 提 升 課 時(shí) 作 業(yè)