《遼寧省大連市高中物理 第1章 靜電場(chǎng) 1.4 電勢(shì)能和電勢(shì)課件 新人教版選修3-1.ppt》由會(huì)員分享，可在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)《遼寧省大連市高中物理 第1章 靜電場(chǎng) 1.4 電勢(shì)能和電勢(shì)課件 新人教版選修3-1.ppt（49頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、導(dǎo)入新課,重物從高處落下，重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為重物的動(dòng)能,電荷在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，什么轉(zhuǎn)化為電荷的動(dòng)能呢？,為了觀(guān)察方便我們常把相同特點(diǎn)的區(qū)域圈起來(lái)。,第一章 靜電場(chǎng),1.4 電勢(shì)能和電勢(shì),教學(xué)目標(biāo),1. 知識(shí)與能力,√ 通過(guò)對(duì)靜電力對(duì)試探電荷做功的分析知道靜電力做功的特點(diǎn)。 √ 將靜電力做功與重力做功相對(duì)照，理解靜電力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系。 √ 知道電勢(shì)的定義方法、公式、單位。,2.過(guò)程與方法,√ 結(jié)合電場(chǎng)線(xiàn)的概念理解等勢(shì)面的概念。 √ 結(jié)合重力勢(shì)能，掌握電勢(shì)能概念。,3.情感態(tài)度與價(jià)值觀(guān),√ 能將電勢(shì)、電勢(shì)能、電場(chǎng)線(xiàn)等電學(xué)基本概念聯(lián)系到一起，解題時(shí)靈活運(yùn)用。,教學(xué)重難點(diǎn),教學(xué)重點(diǎn)：,教學(xué)難點(diǎn)：,靜電

2、力做功的特點(diǎn) 電勢(shì)、電勢(shì)能 等勢(shì)面,靜電力做功與路徑無(wú)關(guān),一、靜電力做功的特點(diǎn),二、電勢(shì)能,三、電勢(shì),內(nèi)容解析,四、等勢(shì)面,一、靜電力做功的特點(diǎn),試探電荷q在電場(chǎng)強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)中沿幾條不同路徑從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)，我們計(jì)算這幾種情況下靜電力對(duì)電荷所做的功。,⑵再使q沿任意曲線(xiàn)ANB從A移動(dòng)到B。我們可以用無(wú)數(shù)組跟靜電力垂直和平行的折線(xiàn)來(lái)逼近曲線(xiàn)ANB。只要q的移動(dòng)方向與靜電力平行，靜電力都做功，而這些 靜電力平行的短折線(xiàn)的長(zhǎng)度之和等于︳AM︱,因此靜電力做功還是,從以上兩條路徑的探究可以知道：不論q從什么路徑從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，靜電力做的功都是一樣的。,因此，可以推出：,在勻強(qiáng)電場(chǎng)中移動(dòng)電荷時(shí)，靜

3、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(guò)的路徑無(wú)關(guān)。,此結(jié)論對(duì)于非勻強(qiáng)電場(chǎng)同樣成立。,注意,二、電勢(shì)能,在必修物理中我們學(xué)過(guò)：,由于移動(dòng)電荷時(shí)靜電力做的功與路徑無(wú)關(guān)，電荷在電場(chǎng)中也具有勢(shì)能，這中勢(shì)能叫做電勢(shì)能，用Ep表示。,由于移動(dòng)物體時(shí)重力做的功與路徑無(wú)關(guān)，同一物體在地面附近的同一位置才具有確定的勢(shì)能從而也使物體重力勢(shì)能的概念具有實(shí)際的意義。,由重力勢(shì)能我們可以推導(dǎo)出電勢(shì)能的概念：,重力做功與重力勢(shì)能的關(guān)系：,電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能的關(guān)系：,由以上的分析可以得出結(jié)論：,,靜電力做的功等于電勢(shì)能的減少量。,若用WAB表示電荷從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)的過(guò)程中靜電力做的功，EPA和EPB分別表示

4、在A(yíng)點(diǎn)和B點(diǎn)的電勢(shì)能，則為,WAB=EPA-EPB,由上式可以看出，靜電力做的功只決定電勢(shì)能的變化量，而不能決定電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)電勢(shì)能的數(shù)值。,電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)是怎樣決定的?,把電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)能歸為零，才能確定電荷在電場(chǎng)中其他點(diǎn)的電勢(shì)能。 通常把電荷離場(chǎng)源電荷無(wú)限遠(yuǎn)處的電勢(shì)能歸為零，或把大地表面上的電勢(shì)歸為零。,例如,若規(guī)定電荷在B點(diǎn)的電勢(shì)能為零，則電荷在A(yíng)點(diǎn)的電勢(shì)能為WAB。也就是說(shuō)，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)到零勢(shì)能位置時(shí)做的功。,三、電勢(shì),電勢(shì)是表征電場(chǎng)性質(zhì)的一個(gè)物理量，下面我們從電勢(shì)能和電荷的比值入手，研究電勢(shì)。,有一個(gè)電場(chǎng)強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)，如圖，規(guī)定電荷在O點(diǎn)

5、的電勢(shì)能為零。A為電場(chǎng)中的任意一點(diǎn)，電荷q在A(yíng)點(diǎn)的電勢(shì)能EPA等于電荷q由A點(diǎn)移至O點(diǎn)過(guò)程中電場(chǎng)力做的功。由于靜電力做功與路徑無(wú)關(guān)，為研究方便我們選擇直線(xiàn)作為移動(dòng)路徑。設(shè)AO的長(zhǎng)度為l，則EPA=qElcosθ?？梢?jiàn)，電荷q在任意一點(diǎn)A的電勢(shì)能EPA與電荷量q成正比。,也就是說(shuō)： 處于A(yíng)點(diǎn)的電荷無(wú)論電荷量大小為多少，它的電勢(shì)能跟電荷量的比值都是固定的。對(duì)于電場(chǎng)中的不同位置，由于l和θ不同，這個(gè)比值一般是同的。,從以上分析可以知道：,電荷在電場(chǎng)中的某一點(diǎn)的電勢(shì)能與它的電荷量的比值，是由電場(chǎng)中這點(diǎn)的性質(zhì)決定的，跟試探電荷本身無(wú)關(guān)。,該結(jié)論不僅適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)，非勻強(qiáng)電場(chǎng)同樣適用,表達(dá)式：,假如正的

6、試探電荷沿電場(chǎng)線(xiàn)的方向運(yùn)動(dòng)，電勢(shì)能逐漸減小，電勢(shì)逐漸降低，因此，電場(chǎng)線(xiàn)指向電勢(shì)降低的方向。,與電勢(shì)能的情況相似，首先要規(guī)定電場(chǎng)中的電勢(shì)零點(diǎn)，然后才能確定電場(chǎng)中其他點(diǎn)的電勢(shì)。在物理學(xué)的理論研究中，常取離場(chǎng)源電荷無(wú)窮遠(yuǎn)處為電勢(shì)零點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中常取大地的電勢(shì)為零。,歸納,注意,電場(chǎng)中的電勢(shì)能有別于重力場(chǎng)的重力勢(shì)能，主要是因?yàn)樽匀唤缰写逶趦煞N電荷，而兩種電荷的電性正好相反。 倘若為正電荷，電勢(shì)越高，電勢(shì)能越高；電勢(shì)越低，電勢(shì)能越低。 若是負(fù)電荷，電勢(shì)越高，電勢(shì)能越小。電勢(shì)越低，電勢(shì)能反而越高。,四、等勢(shì)面,在地圖中常用等勢(shì)線(xiàn)來(lái)表示地勢(shì)的高低。與此相似，在電場(chǎng)的圖示中，常用等勢(shì)面表示電勢(shì)的高低。

7、,電場(chǎng)中電勢(shì)相同的各點(diǎn)構(gòu)成的面叫做等勢(shì)面。等勢(shì)面與電場(chǎng)線(xiàn)的功能相似，都是來(lái)描述電場(chǎng)性質(zhì)的。 電場(chǎng)線(xiàn)的疏密表示該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小，兩者之間是否有聯(lián)系呢？,在同一個(gè)等勢(shì)面上，任意兩點(diǎn)間的電勢(shì)都相等。所以，在同一等勢(shì)面上移動(dòng)電荷時(shí)靜電力不做功。由此可知，等勢(shì)面一定跟電場(chǎng)線(xiàn)方向垂直。這是因?yàn)?，假如不垂直，電?chǎng)強(qiáng)度就會(huì)有一個(gè)沿等勢(shì)面方向的分量，在等勢(shì)面上移動(dòng)電荷時(shí)靜電力就要做功，這個(gè)面就不是等勢(shì)面了。而且，沿著電場(chǎng)線(xiàn)的方向電勢(shì)逐漸降低。,電場(chǎng)線(xiàn)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。,歸納,等勢(shì)面的特點(diǎn)：,①等勢(shì)面一定跟電場(chǎng)線(xiàn)垂直； ②在同一等勢(shì)面上移動(dòng)電荷電場(chǎng)力不做功； ③電場(chǎng)

8、線(xiàn)總是從電勢(shì)高的等勢(shì)面指向電勢(shì)低的等勢(shì)面； ④任意兩個(gè)等勢(shì)面都不會(huì)相交； ⑤等差等勢(shì)面越密的地方電場(chǎng)強(qiáng)度越大。,負(fù)電荷的等勢(shì)面是什么樣的？,正電荷的等勢(shì)面,等量異種電荷的等勢(shì)面,等量同種電荷的等勢(shì)面,課堂小結(jié),一、靜電力做功的特點(diǎn),在勻強(qiáng)電場(chǎng)中移動(dòng)電荷時(shí)，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(guò)的路徑無(wú)關(guān)。,靜電力做的功等于電勢(shì)能的減少量。,二、電勢(shì)能,,WAB=EPA-EPB,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)到零勢(shì)能位置時(shí)做的功。要確定某點(diǎn)的電勢(shì)能首先要把電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)能歸為零，通常把電荷離場(chǎng)源電荷無(wú)限遠(yuǎn)處的電勢(shì)能歸為零，或把大地表面上的電勢(shì)歸為零。,三、電

9、勢(shì),電荷在電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電勢(shì)與它的電荷量的 比值，叫做這一點(diǎn)的電勢(shì)。通常用公式 來(lái)計(jì)算具體值。,四、等勢(shì)面,電場(chǎng)中電勢(shì)相同的各點(diǎn)構(gòu)成的面叫做等勢(shì)面。,等勢(shì)面的特點(diǎn)：,①等勢(shì)面一定跟電場(chǎng)線(xiàn)垂直；②在同一等勢(shì)面上移動(dòng)電荷電場(chǎng)力不做功；③電場(chǎng)線(xiàn)總是從電勢(shì)高的等勢(shì)面指向電勢(shì)低的等勢(shì)面；④任意兩個(gè)等勢(shì)面都不會(huì)相交；⑤等差等勢(shì)面越密的地方電場(chǎng)強(qiáng)度越大。,注意點(diǎn)電荷、等量同種電荷、等量異種電荷等勢(shì)面的畫(huà)法。,課堂練習(xí),1.如圖所示，水平固定的小圓盤(pán)A，帶電量為Q，電勢(shì)為零，從盤(pán)心處O由靜止釋放一質(zhì)量為m帶電量為+q的小球，由于電場(chǎng)力作用，小球豎直上升的高度可達(dá)盤(pán)中心豎線(xiàn)上的c點(diǎn)，Oc=h，又知道過(guò)豎線(xiàn)上的b

10、點(diǎn)時(shí)，小球速度最大，由此可以知道在Q形成的電場(chǎng)中，可以確定的物理量是（ ）,A. b點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng) B. c點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng) C. b點(diǎn)的電勢(shì) D. c點(diǎn)的電勢(shì),A,2.關(guān)于電視和電勢(shì)能的活法下列說(shuō)法正確的是:（ ）。,A.電荷在電場(chǎng)中電勢(shì)越高的地方電勢(shì)能越大； B.電荷在電場(chǎng)中電勢(shì)越高的地方，電荷量越大所具有的電勢(shì)能也越大； C.在正點(diǎn)電荷電場(chǎng)中的任意一點(diǎn)處，正電荷具有的電勢(shì)能一定大于負(fù)電荷具有的電勢(shì)能； D.在負(fù)點(diǎn)電荷電場(chǎng)中的任意一點(diǎn)處，正電荷具有的電勢(shì)能一定小于負(fù)電荷具有的電勢(shì)能。,CD,3.如圖所示，帶箭頭的線(xiàn)表示某電場(chǎng)的電場(chǎng)線(xiàn)。在電場(chǎng)力作用下，一帶電粒子（不計(jì)重力）經(jīng)A點(diǎn)飛向B點(diǎn)

11、，徑跡如圖中虛線(xiàn)所示，試判斷：,（1）粒子帶____電； （2）粒子在____點(diǎn)加速度較大； （3）粒子在_____電動(dòng)能大； （4）A、B兩點(diǎn)相比，______點(diǎn)的電勢(shì)高。,負(fù),B,A,B,4.A、B兩個(gè)帶點(diǎn)小球相距2m，其質(zhì)量分 別為mA= mB=10g，現(xiàn)把兩小球放在光滑的絕 緣水平面上，使它們從靜止開(kāi)始愛(ài)電場(chǎng)力的作用下相向運(yùn)動(dòng)。開(kāi)始時(shí)，球A的加速度為a，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，球B的加速度也變?yōu)閍，此時(shí)vB=3m/s，則這時(shí)兩球相距_____m,此時(shí)A球的速度為_(kāi)____m/s,整個(gè)過(guò)程中，兩個(gè)小球的電勢(shì)能減小了______J。,6,0.27,5.有一電場(chǎng)的等勢(shì)面分布如圖，一個(gè)質(zhì)子進(jìn)入電場(chǎng)向右

12、運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)等勢(shì)面a時(shí)質(zhì)子的動(dòng)能為500eV，那么它經(jīng)過(guò)等勢(shì)面e時(shí)的動(dòng)能為多大？,解： 由圖可知，電場(chǎng)線(xiàn)的方向由e指向a，質(zhì)子逆電場(chǎng)線(xiàn)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，電場(chǎng)力做負(fù)功。,6.質(zhì)量為2m，帶電量+2q的小球A起初靜止在光滑絕緣水平面上，當(dāng)另一質(zhì)量為m帶電量2q負(fù)電荷的小球以速度v0，離A而去的同時(shí)，釋放A球，若某時(shí)刻兩球的電勢(shì)能有最大值，求：,（1）此時(shí)兩球的速度各是多大？ （2）與開(kāi)始時(shí)相比，電勢(shì)能最多增加多少？,7.已知將電荷量為2.010-7的正電荷從電場(chǎng) 中的M點(diǎn)移動(dòng)到N點(diǎn)時(shí)，電場(chǎng)力做功5.010-5J將此電荷從N點(diǎn)移到無(wú)窮遠(yuǎn)時(shí)，電場(chǎng)力做功1.510-5J，則M點(diǎn)的電勢(shì)為多大？N點(diǎn)的電勢(shì)為多大？

13、,解：,N點(diǎn)的電勢(shì)為：,M點(diǎn)的電勢(shì)為：,高考鏈接,1.（2007 山東）如圖所示，某區(qū)域電場(chǎng)線(xiàn)左右對(duì)稱(chēng)分布，M、N為對(duì)稱(chēng)線(xiàn)上的兩點(diǎn)。下列說(shuō)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)場(chǎng)強(qiáng)一定大于N點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)； C.電荷在M點(diǎn)的電勢(shì)能一定大于在N點(diǎn)的電勢(shì)能； D.將電子從M點(diǎn)移動(dòng)到N點(diǎn)，電場(chǎng)力做正功。,AC,點(diǎn)撥,由題意知，MN對(duì)稱(chēng)線(xiàn)上的電場(chǎng)強(qiáng)度方向由M指向N，因沿電場(chǎng)線(xiàn)方向電勢(shì)越來(lái)越低，故M點(diǎn)電勢(shì)高于N點(diǎn)電勢(shì)，所以A正確；因N處電場(chǎng)線(xiàn)比M處密，所以EN＞EM,故B錯(cuò)誤；因正電荷由M移到N處電場(chǎng)力做正功，故正電荷在M點(diǎn)的電勢(shì)能大于在N點(diǎn)的電勢(shì)能，所以C正確；因電子從M移動(dòng)到N點(diǎn)，電

14、子受到的電場(chǎng)力由N指向M，故電場(chǎng)力做負(fù)功，所以D錯(cuò)誤。,2.（2005 江蘇）根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)，盧瑟福提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型，圖中虛線(xiàn)表示原子核形成的電場(chǎng)的等勢(shì)線(xiàn)，實(shí)線(xiàn)表示一個(gè)α粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡。在α粒子從a運(yùn)動(dòng)到b、再運(yùn)動(dòng)到c的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是（ ）。,A.動(dòng)能先增大，后減?。?B.電勢(shì)能先減小，后增大； C.電場(chǎng)力先做負(fù)功，后做正功，總功等于零； D.加速度先變大，后變小。,C,點(diǎn)撥,α粒子從a運(yùn)動(dòng)到b，受斥力作用，電場(chǎng)力做負(fù)功動(dòng)能減少，電勢(shì)能增加； α粒子從b運(yùn)動(dòng)到c，仍受斥力作用，電場(chǎng)力做正功，動(dòng)能增加，電勢(shì)能減少；由于a、c在同一等勢(shì)面上，所以a到從c電場(chǎng)力做的總功是零，故A

15、、B錯(cuò)。又根據(jù)點(diǎn)電荷電場(chǎng)強(qiáng)度的分布，由a運(yùn)動(dòng)到b場(chǎng)強(qiáng)逐漸增強(qiáng)，電荷受到的電場(chǎng)力逐漸增大，加速度就逐漸增大；由b到c場(chǎng)強(qiáng)逐漸減弱，電荷受到的電場(chǎng)力逐漸減小，加速度就逐漸減小。故D錯(cuò)。,3.（2007 全國(guó)）a、b、c、d是勻強(qiáng)電場(chǎng)中的四個(gè)點(diǎn)，它們正好是一個(gè)矩形的四個(gè)頂點(diǎn)，電場(chǎng)線(xiàn)與矩形所在平面平行。已知a點(diǎn)的電勢(shì)為20V，b點(diǎn)的電勢(shì)為24V，d點(diǎn)的電勢(shì)為4V，由此可知c點(diǎn)的電勢(shì)為（ ）。,A.4V B.8V C.12V D.24V,B,點(diǎn)撥,由a、b、c三點(diǎn)的電勢(shì)可知，電場(chǎng)線(xiàn)的方向大致從b指向d的方向，因?yàn)閍bcd為矩形，Uab=4V,所以，Ucd=4V,則c點(diǎn)的電勢(shì)比D點(diǎn)高4V，即c點(diǎn)的電勢(shì)為

16、8V，B正確。,教材習(xí)題答案,1.答：,2.答：,（2）,因?yàn)?,所以,故D點(diǎn)電勢(shì),比C點(diǎn)電勢(shì)高。,（3）,可見(jiàn),故F點(diǎn)電勢(shì)比E點(diǎn)高。,小結(jié)：,（1）在電場(chǎng)中，同一正試探電荷的電勢(shì)能越大的點(diǎn)，電勢(shì)越高。同一正試探電荷在電勢(shì)越高的點(diǎn)，電勢(shì)能越大。 （2）在電場(chǎng)中，同一負(fù)試探電荷的電勢(shì)能越大,的點(diǎn)，電勢(shì)越低；同一負(fù)試探電荷在電勢(shì)越高的點(diǎn)，電勢(shì)能越小。,（3）正的試探電荷電勢(shì)能為負(fù)值的點(diǎn)的電勢(shì)小于負(fù)的試探電荷電勢(shì)能為負(fù)值的點(diǎn)的電勢(shì)。,3.答：,（1）沿著電場(chǎng)線(xiàn)的方向，電勢(shì)是逐漸降低的，所以M點(diǎn)的電勢(shì)比N點(diǎn)高。,4.答：因?yàn)? 故 可見(jiàn)重力勢(shì)為 。,5.答：,7.答：根據(jù)電場(chǎng)線(xiàn)與等勢(shì)面一定垂直的結(jié)論，畫(huà)出的電場(chǎng)線(xiàn)的大致分布如圖所示。,因?yàn)? 取q=1C,可使得,靜電力所做功為,