2019-2020學(xué)年高中物理 第一章 靜電場(chǎng) 4 電勢(shì)能和電勢(shì)課件 新人教版選修3-1.ppt

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4電勢(shì)能和電勢(shì) 知識(shí)自學(xué) 自我檢測(cè) 一 靜電力做功的特點(diǎn)閱讀教材第15 16頁 靜電力做功的特點(diǎn) 部分 理解靜電力做功的特點(diǎn) 靜電力做的功與電荷的起始位置和終止位置有關(guān) 但與電荷經(jīng)過的路徑無關(guān) 知識(shí)自學(xué) 自我檢測(cè) 二 電勢(shì)能閱讀教材第16 17頁 電勢(shì)能 部分 知道什么是電勢(shì)能 初步理解電場(chǎng)力做功與電勢(shì)變化的關(guān)系 1 電勢(shì)能 電荷在電場(chǎng)中具有的勢(shì)能叫作電勢(shì)能 可用Ep表示 2 靜電力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系 靜電力做的功等于電勢(shì)能的減少量 靜電力做正功 電勢(shì)能減少 靜電力做負(fù)功 電勢(shì)能增加 3 電勢(shì)能的大小 電荷在某點(diǎn)的電勢(shì)能 等于把它從這點(diǎn)移動(dòng)到零勢(shì)能位置時(shí)靜電力做的功 4 零電勢(shì)能位置的規(guī)定 通常把電荷在離場(chǎng)源電荷無限遠(yuǎn)處的電勢(shì)能規(guī)定為0 或把電荷在大地表面上的電勢(shì)能規(guī)定為零 知識(shí)自學(xué) 自我檢測(cè) 三 電勢(shì)閱讀教材第17 18頁 電勢(shì) 部分 知道什么是電勢(shì) 初步理解用比值定義法定義電勢(shì)這個(gè)概念的物理意義 1 電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電勢(shì) 電荷在電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電勢(shì)能與它的電荷量的比值叫作該點(diǎn)的電勢(shì) 即2 單位 伏特 符號(hào)為V 1V的物理意義 在電場(chǎng)中某一點(diǎn) 如果電荷量為1C的電荷在這點(diǎn)的電勢(shì)能是1J 這一點(diǎn)的電勢(shì)就是1V 3 矢標(biāo)性 電勢(shì)是標(biāo)量 但有正 負(fù)之分 知識(shí)自學(xué) 自我檢測(cè) 四 等勢(shì)面閱讀教材第18 19頁 等勢(shì)面 部分 知道什么是等勢(shì)面 理解等勢(shì)面與電場(chǎng)線的關(guān)系 1 等勢(shì)面 電場(chǎng)中電勢(shì)相等的各點(diǎn)構(gòu)成的面 2 電場(chǎng)線與等勢(shì)面的關(guān)系 電場(chǎng)線跟等勢(shì)面垂直 并且由電勢(shì)高的等勢(shì)面指向電勢(shì)低的等勢(shì)面 知識(shí)自學(xué) 自我檢測(cè) 1 正誤判斷 1 只有在帶電體只受靜電力作用的條件下 靜電力做功才與路徑無關(guān) 解析 無論帶電體受不受其他力 靜電力對(duì)帶電體所做功均與路徑無關(guān) 答案 2 負(fù)電荷沿電場(chǎng)線方向移動(dòng)時(shí) 靜電力做負(fù)功 電勢(shì)能增加 解析 負(fù)電荷在電場(chǎng)中受力與電場(chǎng)線方向相反 沿電場(chǎng)線方向移動(dòng)時(shí) 靜電力做負(fù)功 因此電勢(shì)能增加 答案 知識(shí)自學(xué) 自我檢測(cè) 3 某電場(chǎng)中 帶電物體在A點(diǎn)具有的電勢(shì)能EpA 5J 在B點(diǎn)具有的電勢(shì)能EpB 8J 則EpA EpB 解析 電勢(shì)能是標(biāo)量 正負(fù)表示電勢(shì)能的大小 所以EpA EpB 答案 4 某電場(chǎng)中 A點(diǎn)的電勢(shì) A 3V B點(diǎn)的電勢(shì) B 4V 則 A B 解析 電勢(shì)是標(biāo)量 正負(fù)表示電勢(shì)的大小 所以 A B 答案 5 根據(jù)電勢(shì)的定義式可知 電荷q的電荷量越大 電勢(shì)越低 解析 電勢(shì)是電場(chǎng)本身的屬性 定義式中q為檢驗(yàn)電荷 電勢(shì)與檢驗(yàn)電荷q無關(guān) 答案 知識(shí)自學(xué) 自我檢測(cè) 2 多選 如圖所示的勻強(qiáng)電場(chǎng)中 a b c三條虛線分別與電場(chǎng)線垂直 下列說法正確的是 A a線上各點(diǎn)的電勢(shì)均相等B b線上各點(diǎn)的電勢(shì)都比c線上各點(diǎn)的電勢(shì)高C a線上各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度均相同D b線上各點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度都比c線上各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大答案 ABC 探究一 探究二 探究三 當(dāng)堂檢測(cè) 問題探究 名師精講 典例剖析 對(duì)靜電力做功 電勢(shì)能的理解1 如圖所示 試探電荷q在電場(chǎng)強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)中 沿直線從A移動(dòng)到B 1 靜電力做的功為多少 2 若q沿折線AMB從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn) 靜電力做的功為多少 3 若q沿任意曲線從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn) 靜電力做的功為多少 4 由此可得出什么結(jié)論 5 靜電力做功與重力做功一樣與路徑無關(guān) 只與初 末位置有關(guān) 因此 引入與位置有關(guān)的電勢(shì)能 探究一 探究二 探究三 當(dāng)堂檢測(cè) 問題探究 名師精講 典例剖析 2 1 物體從高處向低處運(yùn)動(dòng) 重力做什么功 物體的重力勢(shì)能如何變化 重力做功和物體的重力勢(shì)能變化有什么關(guān)系 2 與此相似正電荷順著電場(chǎng)線移動(dòng) 電場(chǎng)力做什么功 電荷的電勢(shì)能如何變化 負(fù)電荷順著電場(chǎng)線移動(dòng) 電場(chǎng)力做什么功 電荷的電勢(shì)能如何變化 電勢(shì)能的變化與電場(chǎng)力做功有什么關(guān)系 要點(diǎn)提示1 1 靜電力F qE 靜電力與位移夾角為 靜電力對(duì)試探電荷q做的功W F AB cos qE AM 2 在線段AM上靜電力做的功W1 qE AM 在線段MB上靜電力做的功W2 0 總功W W1 W2 qE AM 3 W qE AM 4 電荷在勻強(qiáng)電場(chǎng)中從不同路徑由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn) 靜電力做功相同 說明靜電力做功與路徑無關(guān) 只與初 末位置有關(guān) 2 1 重力做正功重力勢(shì)能減少WG Ep1 Ep2 2 電場(chǎng)力做正功電勢(shì)能減少電場(chǎng)力做負(fù)功電勢(shì)能增加W電 Ep1 Ep2 探究一 探究二 探究三 當(dāng)堂檢測(cè) 問題探究 名師精講 典例剖析 1 對(duì)靜電力做功特點(diǎn)的理解 1 靜電力對(duì)電荷所做的功 與電荷的初末位置有關(guān) 與電荷經(jīng)過的路徑無關(guān) 該結(jié)論適用于任何靜電場(chǎng) 2 無論帶電體在電場(chǎng)中做直線運(yùn)動(dòng)還是做曲線運(yùn)動(dòng) 無論帶電體只受靜電力作用還是受多個(gè)力作用 無論靜電力做正功還是做負(fù)功 靜電力做功的特點(diǎn)不變 探究一 探究二 探究三 當(dāng)堂檢測(cè) 問題探究 名師精講 典例剖析 探究一 探究二 探究三 當(dāng)堂檢測(cè) 問題探究 名師精講 典例剖析 3 靜電力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系 1 靜電力做的功等于電勢(shì)能的減少量 表達(dá)式 WAB EpA EpB 電勢(shì)能的大小 電荷在某點(diǎn)的電勢(shì)能 等于把它從這點(diǎn)移動(dòng)到零勢(shì)能位置時(shí)靜電力做的功 靜電力做功的特點(diǎn)與重力做功特點(diǎn)相同 靜電力做功與電勢(shì)能和重力做功與重力勢(shì)能的關(guān)系也是相同的 探究一 探究二 探究三 當(dāng)堂檢測(cè) 問題探究 名師精講 典例剖析 例題1 多選 如圖所示 固定在Q點(diǎn)的正點(diǎn)電荷的電場(chǎng)中有M N兩點(diǎn) 已知 下列敘述正確的是 A 若把一正的點(diǎn)電荷從M點(diǎn)沿直線移到N點(diǎn) 則靜電力對(duì)該電荷做正功 電勢(shì)能減少B 若把一正的點(diǎn)電荷從M點(diǎn)沿直線移到N點(diǎn) 則該電荷克服靜電力做功 電勢(shì)能增加C 若把一負(fù)的點(diǎn)電荷從M點(diǎn)沿直線移到N點(diǎn) 則靜電力對(duì)該電荷做正功 電勢(shì)能減少D 若把一負(fù)的點(diǎn)電荷從M點(diǎn)沿直線移到N點(diǎn) 再?gòu)腘點(diǎn)沿不同路徑移回到M點(diǎn) 則該電荷電勢(shì)能不變 探究一 探究二 探究三 當(dāng)堂檢測(cè) 問題探究 名師精講 典例剖析 解析 由點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)的特點(diǎn)可知 M點(diǎn)的電勢(shì)高 N點(diǎn)的電勢(shì)低 所以正電荷從M點(diǎn)到N點(diǎn) 靜電力做正功 電勢(shì)能減少 故選項(xiàng)A正確 選項(xiàng)B錯(cuò)誤 負(fù)電荷由M點(diǎn)到N點(diǎn) 克服靜電力做功 電勢(shì)能增加 故選項(xiàng)C錯(cuò)誤 靜電力做功與路徑無關(guān) 負(fù)點(diǎn)電荷又回到M點(diǎn) 則整個(gè)過程中靜電力不做功 電勢(shì)能不變 故選項(xiàng)D正確 答案 AD 1 在正場(chǎng)源電荷Q產(chǎn)生的電場(chǎng)中 正電荷q離場(chǎng)源電荷Q越遠(yuǎn)電勢(shì)能越小 負(fù)電荷 q離場(chǎng)源電荷Q越遠(yuǎn)電勢(shì)能越大 2 在負(fù)場(chǎng)源電荷 Q產(chǎn)生的電場(chǎng)中 正電荷q離場(chǎng)源電荷 Q越遠(yuǎn)電勢(shì)能越大 負(fù)電荷 q離場(chǎng)源電荷 Q越遠(yuǎn)電勢(shì)能越小 探究一 探究二 探究三 當(dāng)堂檢測(cè) 問題探究 名師精講 典例剖析 要點(diǎn)提示 由EpA EpO WAO Eqlcos 知電荷量為q和2q的試探電荷在A點(diǎn)的電勢(shì)能分別為Eqlcos 2Eqlcos 電勢(shì)能與電荷量的比值相同 都為Elcos 對(duì)電勢(shì)的理解問題探究如圖所示的勻強(qiáng)電場(chǎng) 電場(chǎng)強(qiáng)度為E 取O點(diǎn)為零勢(shì)能點(diǎn) A點(diǎn)距O點(diǎn)為l AO連線與電場(chǎng)線的夾角為 1 電荷量分別為q和2q的試探電荷在A點(diǎn)的電勢(shì)能為多少 2 電勢(shì)能與電荷量的比值各是多少 3 對(duì)電場(chǎng)中的不同位置 這個(gè)比值一般不同 是由電場(chǎng)中這點(diǎn)的性質(zhì)決定的 探究一 探究二 探究三 當(dāng)堂檢測(cè) 問題探究 名師精講 典例剖析 1 對(duì)電勢(shì)的理解 探究一 探究二 探究三 當(dāng)堂檢測(cè) 問題探究 名師精講 典例剖析 2 電勢(shì)高低的判斷方法 1 電場(chǎng)線法 沿電場(chǎng)線方向 電勢(shì)越來越低 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 正電荷在電勢(shì)能大的地方電勢(shì)高 負(fù)電荷在電勢(shì)能小的地方電勢(shì)高 探究一 探究二 探究三 當(dāng)堂檢測(cè) 問題探究 名師精講 典例剖析 例題2 將電荷量為6 10 6C的負(fù)電荷從電場(chǎng)中的A點(diǎn)移到B點(diǎn) 克服靜電力做了3 10 5J的功 再?gòu)腂點(diǎn)移到C點(diǎn) 靜電力做了1 2 10 5J的功 1 電荷從A移到B 再?gòu)腂移到C的過程中電勢(shì)能共改變了多少 2 如果規(guī)定A點(diǎn)的電勢(shì)為零 則該電荷在B點(diǎn)和C點(diǎn)的電勢(shì)能分別為多少 B點(diǎn)和C點(diǎn)的電勢(shì)分別為多少 3 如果規(guī)定B點(diǎn)的電勢(shì)為零 則該電荷在A點(diǎn)和C點(diǎn)的電勢(shì)能分別為多少 A點(diǎn)和C點(diǎn)的電勢(shì)分別為多少 思考問題 1 電荷從A移動(dòng)到C靜電力做多少功 答案 WAC WAB WBC 1 8 10 5J 2 電荷從B移動(dòng)到A靜電力做多少功 答案 WBA WAB 3 10 5J 探究一 探究二 探究三 當(dāng)堂檢測(cè) 問題探究 名師精講 典例剖析 解析 1 WAC WAB WBC 3 10 5 1 2 10 5 J 1 8 10 5J 可見電勢(shì)能增加了1 8 10 5J 2 如果規(guī)定A點(diǎn)的電勢(shì)為零 由公式得該電荷在B點(diǎn)的電勢(shì)能為EpB EpA WAB 0 WAB 3 10 5J 同理 C點(diǎn)的電勢(shì)能為EpC EpA WAC 0 WAC 1 8 10 5J 兩點(diǎn)的電勢(shì)分別為 探究一 探究二 探究三 當(dāng)堂檢測(cè) 問題探究 名師精講 典例剖析 3 如果規(guī)定B點(diǎn)的電勢(shì)為零 則該電荷在A點(diǎn)的電勢(shì)能為EpA EpB WAB 0 WAB 3 10 5J C點(diǎn)的電勢(shì)能為EpC EpB WBC 0 WBC 1 2 10 5J 兩點(diǎn)的電勢(shì)分別為 答案 1 增加了1 8 10 5J 2 3 10 5J1 8 10 5J 5V 3V 3 3 10 5J 1 2 10 5J5V2V 探究一 探究二 探究三 當(dāng)堂檢測(cè) 問題探究 名師精講 典例剖析 探究一 探究二 探究三 當(dāng)堂檢測(cè) 問題探究 名師精講 典例剖析 等勢(shì)面1 類比地圖上的等高線 簡(jiǎn)述什么是等勢(shì)面 2 當(dāng)電荷從同一等勢(shì)面上的A點(diǎn)移到B點(diǎn)時(shí) 電荷的電勢(shì)能是否變化 電場(chǎng)力做功情況如何 等勢(shì)面與電場(chǎng)線垂直嗎 要點(diǎn)提示 1 電場(chǎng)中電勢(shì)相等的各點(diǎn)構(gòu)成的面 2 不發(fā)生變化 電場(chǎng)力不做功 垂直 探究一 探究二 探究三 當(dāng)堂檢測(cè) 問題探究 名師精講 典例剖析 等勢(shì)面的特點(diǎn) 1 在等勢(shì)面上移動(dòng)電荷時(shí) 靜電力不做功 2 電場(chǎng)線跟等勢(shì)面垂直 并且由電勢(shì)高的等勢(shì)面指向電勢(shì)低的等勢(shì)面 3 若相鄰等勢(shì)面電勢(shì)差相等 等勢(shì)面密的地方 電場(chǎng)強(qiáng)度較強(qiáng) 等勢(shì)面疏的地方 電場(chǎng)強(qiáng)度較弱 4 任意兩個(gè)等勢(shì)面都不相交 探究一 探究二 探究三 當(dāng)堂檢測(cè) 問題探究 名師精講 典例剖析 例題3 位于A B處的兩個(gè)帶有不等量負(fù)電的點(diǎn)電荷在平面內(nèi)電勢(shì)分布如圖所示 圖中實(shí)線表示等勢(shì)線 則 A a點(diǎn)和b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度相同B 正電荷從c點(diǎn)移到d點(diǎn) 電場(chǎng)力做正功C 負(fù)電荷從a點(diǎn)移到c點(diǎn) 電場(chǎng)力做正功D 正電荷在e點(diǎn)的電勢(shì)能大于在f點(diǎn)的電勢(shì)能解析 a b兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度方向不同 A錯(cuò) c點(diǎn)電勢(shì)低于d點(diǎn) 正電荷從c點(diǎn)移到d點(diǎn) 即正電荷向高電勢(shì)處移動(dòng) 電場(chǎng)力做負(fù)功 B錯(cuò) a點(diǎn)電勢(shì)低于c點(diǎn) 從a到c 負(fù)電荷向高電勢(shì)處移動(dòng) 電場(chǎng)力做正功 C對(duì) 因e和f等勢(shì) 故電荷在兩點(diǎn)電勢(shì)能相等 D錯(cuò) 答案 C 探究一 探究二 探究三 當(dāng)堂檢測(cè) 問題探究 名師精講 典例剖析 等勢(shì)面的應(yīng)用 1 利用等勢(shì)面和電場(chǎng)線垂直以及沿電場(chǎng)線電勢(shì)降低的特點(diǎn)可判斷電場(chǎng)線的方向 2 利用等勢(shì)面的密集程度可以比較電場(chǎng)強(qiáng)度大小 密大疏小 3 在等勢(shì)面上移動(dòng)電荷時(shí) 或者帶電粒子從一個(gè)等勢(shì)面運(yùn)動(dòng)又返回到這個(gè)等勢(shì)面上時(shí) 靜電力均不做功 探究三 當(dāng)堂檢測(cè) 探究一 探究二 1 2 3 1 電場(chǎng)線分布如圖所示 電場(chǎng)中a b兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小分別為Ea和Eb 電勢(shì)分別為 a和 b 則 A Ea Eb a bB Ea Eb a bD Ea Eb a b解析 電場(chǎng)線的疏密反映電場(chǎng)強(qiáng)度的大小 得Ea Eb 所以選項(xiàng)A B錯(cuò)誤 沿著電場(chǎng)線方向電勢(shì)降落最快 所以選項(xiàng)C正確 選項(xiàng)D錯(cuò)誤 答案 C 探究三 當(dāng)堂檢測(cè) 探究一 探究二 1 2 3 2 多選 如圖所示 某區(qū)域電場(chǎng)左右對(duì)稱分布 M N為對(duì)稱線上的兩點(diǎn) 下列說法正確的是 A M點(diǎn)電勢(shì)一定高于N點(diǎn)電勢(shì)B M點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度一定大于N點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度C 正電荷在M點(diǎn)的電勢(shì)能大于在N點(diǎn)的電勢(shì)能D 將電子從M點(diǎn)移動(dòng)到N點(diǎn) 靜電力做正功解析 沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐漸降低 M點(diǎn)電勢(shì)一定高于N點(diǎn)電勢(shì) 選項(xiàng)A正確 因電場(chǎng)線越密的區(qū)域電場(chǎng)強(qiáng)度越大 由題圖可知 N點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大于M點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度 選項(xiàng)B錯(cuò)誤 由Ep q 可知 正電荷在M點(diǎn)的電勢(shì)能大于在N點(diǎn)的電勢(shì)能 選項(xiàng)C正確 電子從M點(diǎn)移到N點(diǎn)的過程中 受到的靜電力與移動(dòng)方向相反 靜電力做負(fù)功 選項(xiàng)D錯(cuò)誤 答案 AC 探究三 當(dāng)堂檢測(cè) 探究一 探究二 1 2 3 3 在如圖所示的負(fù)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)中 一試探電荷從A點(diǎn)分別移到B C D E 在以O(shè)為圓心的圓周上 則下列情況正確的是 A 從A到B電場(chǎng)力做功最大B 從A到E電場(chǎng)力做功最大C 靜電力做功一樣多D A點(diǎn)比D點(diǎn)電勢(shì)高解析 B C D E在同一等勢(shì)面上 所以試探電荷在這四點(diǎn)時(shí)的電勢(shì)能相等 由WAB EpA EpB可知 C正確 在 Q的電場(chǎng)中 D點(diǎn)離源電荷遠(yuǎn) 所以D點(diǎn)的電勢(shì)比A點(diǎn)高 故D錯(cuò)誤 答案 C