高中物理 第1章 靜電場 4 電勢能和電勢課件 新人教版選修3-1.ppt

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成才之路 物理,路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索,人教版 選修3-1,靜電場,第一章,4 電勢能和電勢,第一章,我們知道重力做正功，物體的重力勢能減小，其高度降低(如圖甲)；當(dāng)重力做負(fù)功，物體的重力勢能增大，其高度升高(如圖乙)。那么當(dāng)電場力做正功(或負(fù)功)時(shí)(如圖丙)，其電勢能與電勢又是怎樣變化的呢？,靜電力做功的特點(diǎn),1.特點(diǎn) 在靜電場中移動(dòng)電荷時(shí)，靜電力做的功與電荷的_______位置和________位置有關(guān)，與電荷經(jīng)過的路徑________。 2．適用范圍 該結(jié)論對于勻強(qiáng)電場和非勻強(qiáng)電場均適用。,起始,終止,無關(guān),電勢能,1.概念 電荷在______________叫做電勢能，可用Ep表示。 2．大小 電荷在某點(diǎn)的電勢能，等于靜電力把它從該點(diǎn)移動(dòng)到____________時(shí)所做的功。,電場中的勢能,零勢能位置,3．與電場力做功的關(guān)系 靜電力做的功等于電勢能的__________，用公式表示W(wǎng)AB＝__________。 電場力做正功，電勢能________，電場力做負(fù)功，電勢能_______。 4．相對性 電勢能的數(shù)值大小與__________的選取有關(guān)。通常把離場源電荷__________或__________的電勢能規(guī)定為零。,減少量,EPA－EPB,減小,增加,零勢能點(diǎn),無窮遠(yuǎn)處,地球表面,1.定義 電荷在電場中某一點(diǎn)的________與它的__________的比值，叫做這一點(diǎn)的電勢。 3．單位 __________，符號是V。,電勢,電勢能,電荷量,伏特,4．特點(diǎn) (1)相對性：電場中各點(diǎn)電勢的高低，與所選取的__________的位置有關(guān)。 (2)標(biāo)量性：電勢是標(biāo)量，只有大小，沒有方向，但有________。 5．判斷電勢高低的辦法 (1)在電場中沿著電場線的方向，電勢逐漸________。 (2)在電場力作用下，靜止的正電荷從__________移向__________。,電勢零點(diǎn),正負(fù),降低,高電勢,低電勢,等勢面,1.定義 在電場中，______________________叫做等勢面。 2．等勢面特點(diǎn) (1)等勢面上各點(diǎn)電勢相等，在等勢面上移動(dòng)電荷電場力_________。 (2)等勢面一定跟電場線________，而且電場線總是由電勢較高的等勢面指向__________的等勢面。 (3)規(guī)定：畫等勢面時(shí)，相鄰兩等勢面間電勢差相等，這樣，在等勢面密處電場強(qiáng)度________，在等勢面疏處，電場強(qiáng)度__________。,電勢相等的點(diǎn)組成的面,不做功,垂直,電勢較低,較大,較小,一、對電勢能的理解 1．電勢能的特點(diǎn) (1)電勢能是由電場和電荷共同決定的，屬于電荷和電場所共有的，我們習(xí)慣上說成電荷的電勢能。 (2)電勢能是標(biāo)量，有正負(fù)但沒有方向，其正負(fù)表示大小。 (3)電勢能是相對的，其大小與選定的參考點(diǎn)有關(guān)。確定電荷的電勢能，首先應(yīng)確定參考點(diǎn)，也就是零勢能點(diǎn)的位置。,2．電勢能增減的判斷方法 (1)做功判斷法 無論正、負(fù)電荷，只要電場力做正功，電荷的電勢能一定減??；只要電場力做負(fù)功，電荷的電勢能一定增大。 (2)電場線判斷法 正電荷順著電場線的方向移動(dòng)時(shí)，電勢能逐漸減小；逆著電場線的方向移動(dòng)時(shí)，電勢能逐漸增大。 負(fù)電荷順著電場線的方向移動(dòng)時(shí)，電勢能逐漸增大；逆著電場線的方向移動(dòng)時(shí)，電勢能逐漸減小。,3．電勢能與重力勢能的比較,二、對電勢的理解 1．電勢的特點(diǎn) (1)電勢具有相對性；電勢是相對的，電場中某點(diǎn)的電勢高低與零電勢點(diǎn)的選取有關(guān)。通常將離場源電荷無窮遠(yuǎn)處，或是地球表面選為零電勢點(diǎn)。 (2)電勢是標(biāo)量：電勢是只有大小、沒有方向的物理量，在規(guī)定了電勢零點(diǎn)后，電場中各點(diǎn)的電勢可能是正值，也可能是負(fù)值。正值表示該點(diǎn)的電勢高于零電勢；負(fù)值表示該點(diǎn)的電勢低于零電勢。顯然，電勢的正負(fù)只表示大小，不表示方向。,2．電勢高低的判斷方法 (1)電場線法：沿電場線方向，電勢越來越低。 (2)場源電荷判斷法：離場源正電荷越近的點(diǎn)，電勢越高；離場源負(fù)電荷越近的點(diǎn)，電勢越低。 (3)電勢能判斷法：對于正電荷，電勢能越大，所在位置的電勢越高；對于負(fù)電荷，電勢能越小，所在位置的電勢越高。,3．電勢能與電勢的區(qū)別與聯(lián)系,(內(nèi)蒙古巴彥淖爾一中2014～2015學(xué)年高二上學(xué)期期中)在電場中下列說法正確的是( ) A．某點(diǎn)的電場強(qiáng)度大，該點(diǎn)的電勢一定高 B．某點(diǎn)的電勢高，檢驗(yàn)電荷在該點(diǎn)的電勢能一定大 C．某點(diǎn)的場強(qiáng)為零，檢驗(yàn)電荷在該點(diǎn)的電勢能一定為零 D．某點(diǎn)的電勢為零，檢驗(yàn)電荷在該點(diǎn)的電勢能一定為零 答案：D,解析：某點(diǎn)的電場強(qiáng)度大，該點(diǎn)的電勢不一定高，兩者沒有直接關(guān)系，故A錯(cuò)誤；正電荷在電勢高處電勢能大，而負(fù)電荷在電勢高處電勢能小，故B錯(cuò)誤；某點(diǎn)的場強(qiáng)為零，該點(diǎn)的電勢不一定為零，檢驗(yàn)電荷在該點(diǎn)的電勢能不一定為零，故C錯(cuò)誤；某點(diǎn)的電勢為零，檢驗(yàn)電荷在該點(diǎn)的電勢能一定為零，故D正確。,三、對等勢面的理解 1．等勢面的特點(diǎn) (1)在等勢面內(nèi)任意兩點(diǎn)間移動(dòng)電荷，電場力不做功。 (2)在空間中兩等勢面不相交。 (3)電場線總是和等勢面垂直，且從電勢較高的等勢面指向電勢較低的等勢面。 (4)在電場線密集的地方，等差等勢面密集；在電場線稀疏的地方，等差等勢面稀疏。 (5)等勢面是為描述電場的性質(zhì)而假想的面。 (6)等勢面的分布與零電勢點(diǎn)的選取無關(guān)。,2．幾種常見的電場的等勢面分布,[特別提醒](1)已知等勢面的情況時(shí)，可作等勢面的垂線來確定電場線，并由“電勢降低”的方向確定電場線方向。 (2)已知電場線時(shí)，可作電場線的垂線來確定等勢面，并由“沿電場線方向電勢降低”確定等勢面的電勢高低。,(濟(jì)南市部分中學(xué)2014～2015學(xué)年高二上學(xué)期聯(lián)考) 如圖所示，實(shí)線是兩個(gè)等量點(diǎn)電荷P、Q形成電場的等勢面，虛線是一帶電粒子僅在電場力作用下運(yùn)動(dòng)的軌跡，a、b、c是軌跡上的三個(gè)點(diǎn)，b位于P、Q連線的中點(diǎn)。則( ),A．兩點(diǎn)電荷P、Q電性相反 B．a(chǎn)點(diǎn)的電場強(qiáng)度大于b點(diǎn)的電場強(qiáng)度 C．帶電粒子在a點(diǎn)的電勢能大于在c點(diǎn)的電勢能 D．帶電粒子在a點(diǎn)的動(dòng)能小于在b點(diǎn)的動(dòng)能 答案：BD,如果把q＝1.010－8C的電荷從無窮遠(yuǎn)處移到電場中的A點(diǎn)，需要克服靜電力做功W＝1.210－4J，規(guī)定無窮遠(yuǎn)處電勢為零，那么： (1)該電荷在A點(diǎn)的電勢能和電勢各是多少？ (2)在該電荷未移入電場前A點(diǎn)的電勢是多少？,電勢能、電勢的計(jì)算,答案：(1)1.210－4J 1.2104V (2)1.2104V,在電場中，把電荷量410－9C的正點(diǎn)電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，克服靜電力做功610－8J，以下說法中正確的是( ) A．電荷在B點(diǎn)具有的電勢能是610－8J B．B點(diǎn)的電勢是15V C．電荷的電勢能增加了610－8J D．電荷的電勢能減少了610－8J 答案：C,解析：電荷在電場中某點(diǎn)的電勢能具有相對性，只有確定零勢能點(diǎn)，B點(diǎn)的電勢、電勢能才有確定的值，所以A、B錯(cuò)?？朔o電力做功610－8J，則電勢能增加610－8J，所以C對、D錯(cuò)。,(河南省中原名校2014～2015學(xué)年高二上學(xué)期聯(lián)考)如圖所示，在真空中的A、B兩點(diǎn)分別放置等量異種點(diǎn)電荷，在AB兩點(diǎn)間取一正五角星形路徑abcdefghija，五角星的中心與AB連線的中點(diǎn)重合，其中af連線與AB連線垂直。現(xiàn)將一電子沿該路徑逆時(shí)針方向移動(dòng)一周，下列判斷正確的是( ),電勢高低及電勢能大小的判定,,A．e點(diǎn)和g點(diǎn)的電場強(qiáng)度相同 B．h點(diǎn)和d點(diǎn)的電勢相等 C．電子在e點(diǎn)的電勢能比g點(diǎn)電勢能大 D．電子從f點(diǎn)到e點(diǎn)再到d點(diǎn)過程中，電場力先做正功后做負(fù)功,解析：根據(jù)電場線的分布知，e、g兩點(diǎn)的場強(qiáng)大小相等，方向不同，故A錯(cuò)誤。等量異種電荷連線的垂直平分線是一條等勢線，所以h點(diǎn)的電勢高，故B錯(cuò)誤。電子從e點(diǎn)到g點(diǎn)過程中，電場力一直做正功，電勢能一直減小，故C正確。電子從f點(diǎn)到e點(diǎn)再到d點(diǎn)過程中，電場力先做負(fù)功后做正功，故D錯(cuò)誤。 答案：C,答案：AB 解析：電場線越密集，表示該處的電場強(qiáng)度越大，故a點(diǎn)的電場強(qiáng)度比b點(diǎn)的大，選項(xiàng)A正確；順電場線方向電勢逐漸降低，故a點(diǎn)電勢比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)，電場力做負(fù)功，電勢能增加，故選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。,空間中P、Q兩點(diǎn)處各固定一個(gè)點(diǎn)電荷，其中P點(diǎn)處為正電荷，P、Q兩點(diǎn)附近電場的等勢面分布如圖所示，a、b、c、d為電場中的4個(gè)點(diǎn)。則( ) A．P、Q兩點(diǎn)處的電荷等量同種 B．a(chǎn)點(diǎn)和b點(diǎn)的電場強(qiáng)度相同 C．c點(diǎn)的電勢低于d點(diǎn)的電勢 D．負(fù)電荷從a到c，電勢能減少,等勢面的應(yīng)用,,解析：由電場的等勢面分布圖可判斷P、Q為等量異種點(diǎn)電荷，Q帶負(fù)電，選項(xiàng)A錯(cuò)誤。電場強(qiáng)度是矢量，a、b兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度方向不同，選項(xiàng)B錯(cuò)誤。根據(jù)等勢面可畫出電場線的分布，沿電場線方向電勢降低，可判c點(diǎn)電勢高于d點(diǎn)的電勢，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，負(fù)電荷由a到c，電場力做正功，電勢能將減少，選項(xiàng)D正確。 答案：D,(泰安市2014～2015學(xué)年高二上學(xué)期三校聯(lián)考)電場中等勢面如圖所示，下列關(guān)于該電場的描述正確的是( ),,A．A點(diǎn)的電場強(qiáng)度比C點(diǎn)的小 B．負(fù)電荷在A點(diǎn)的電勢能比C點(diǎn)的電勢能大 C．電荷沿等勢面AB移動(dòng)過程中，電場力始終不做功 D．正電荷由A移到C，電場力做負(fù)功 答案：C 解析：等勢面的疏密程度表示電場的強(qiáng)弱，所以A點(diǎn)的電場強(qiáng)度比C點(diǎn)的大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由于A點(diǎn)電勢比C點(diǎn)電勢大，所以負(fù)電荷在A點(diǎn)電勢能比C點(diǎn)電勢能小，正電荷由A移到C，電場力做正功，所以選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤；由于A點(diǎn)和B點(diǎn)在同一等勢面上，所以電荷沿等勢面AB移動(dòng)過程中，電場力始終不做功，選項(xiàng)C正確。,帶電物體在電場中的功能轉(zhuǎn)化關(guān)系,點(diǎn)評：涉及到能量轉(zhuǎn)化題時(shí)，要找準(zhǔn)功能對應(yīng)關(guān)系，如電勢能的變化看電場力做的功；彈性勢能的變化，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。,A．小球電勢能的減少量大于小球重力勢能的增加量 B．小球機(jī)械能的改變量等于電場力做的功 C．小球動(dòng)能的減少量等于電場力和重力做功的代數(shù)和 D．彈簧彈性勢能的增加量等于小球動(dòng)能的減少量 答案：D 解析：由題意，小球受到的電場力等于重力，在小球運(yùn)動(dòng)的過程中，電場力做功等于重力做功，故A錯(cuò)誤；小球受到電場力、重力和彈力，小球機(jī)械能的改變量等于電場力和彈簧的彈力做的功，故B錯(cuò)誤；三個(gè)力都做功，且電場力做功等于重力做功，故C錯(cuò)誤；電場力做功等于重力做功，彈簧彈性勢能的增加量等于小球動(dòng)能的減少量，故D正確。,易錯(cuò)分析：對于場強(qiáng)的比較，不少同學(xué)由對稱性得出M點(diǎn)與N點(diǎn)場強(qiáng)大小相等，故電場強(qiáng)度相等，沒有注意場強(qiáng)的矢量性而錯(cuò)選A項(xiàng)；比較電勢能時(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)對稱電勢等大，故認(rèn)為同一正點(diǎn)電荷在這兩點(diǎn)電勢能相等而漏選C項(xiàng)。,正確解答：由點(diǎn)電荷的電場線及等勢面分布特點(diǎn)可知M、N兩點(diǎn)電場強(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)電勢比P點(diǎn)電勢低，B錯(cuò)誤；由電勢能Ep＝qφ可知同一正點(diǎn)電荷在D點(diǎn)時(shí)的電勢能高于在C點(diǎn)的電勢能，C正確；因離正點(diǎn)電荷越遠(yuǎn)，電勢越低，有φM＝φNφPφC，所以將負(fù)點(diǎn)電荷由M沿MCPN移到N點(diǎn)，電場力先做負(fù)功再做正功，但總功為零，D正確。 正確答案：CD,