物理选修人教新课标电势能和电势课件.ppt

1,4,电势能和电势,2,1,通过讨论静电力对试探电荷做功，知道静电力做功与路径无关的特点,2,将静电力做功与重力做功进行类比，理解静电力做功与电势能变化的关系认识电势能的相对性,3,知道电势的定义方法及其定义公式、单位,4,知道等势面的定义，知道电场线一定垂直于等势面,.,3,一、静电力做功的特点,在电场中把点电荷,q,从,A,点移动到,B,点，不管走什么路径，静电力所做的功都相同说明静电力做功与电荷经过的,无关，与电荷的,位置和,位置有关,(,如图,1,4,1,所示,),路径,起始,终止,4,电场,减少量,W,AB,E,p,A,E,p,B,无限远处,零势能,5,比值,伏特,V,标量,降低,6,垂直,永不相交,7,3,等势面的应用,(1),由等势面可以判断电场中各点电势的高低及差别,(2),由等势面可以判断电荷在电场中移动时静电力做功情况,(3),已知等势面的分布和其形状，再根据电场线与等势面相互垂直的特点，就能描绘出电场线的分布情况，确定电场的分布,8,9,q为负电荷时，负电荷在A点的电势能为负值，负电荷的电势能Ep与它的电荷量q的比值仍为正，并且比值都是相同的常数，所以不管正电荷还是负电荷，电荷在A点的电势能Ep与它的电荷量q的比值都是不变的，即A点的电势与所移动电荷的正负无关,(2)q在未移入电场前A点的电势是多少？,【典例2】将带电荷量为6106 C的负电荷从电场中的A点移到B点，克服电场力做了3105 J的功，再从B移到C，电场力做了1.,B四个等势面中a等势面的电势一定最低,只有电场力做功时，电荷的动能和电势能互相转化，由此可由动能的变化确定电势能变化，即只有电场力做功时，动能减少多少，电势能就增加多少，反之，动能增加多少，电势能就减少多少,Aa点场强与c点场强一定相同,1通过讨论静电力对试探电荷做功，知道静电力做功与路径无关的特点,D若把一负的点电荷从M点沿直线移到N点，再从N点沿不同路径移回到M点，则该电荷克服静电力做的功等于静电力对该电荷所做的功，电势能不变,正电荷顺着电场线的方向移动时，电势能逐渐减小；,点拨把q当成负电荷，与把q当成正电荷所得的结果仍是一致的,1通过讨论静电力对试探电荷做功，知道静电力做功与路径无关的特点,【典例2】将带电荷量为6106 C的负电荷从电场中的A点移到B点，克服电场力做了3105 J的功，再从B移到C，电场力做了1.,而MN连线的中垂线是等势线，其上的对称点b、d电势相等，则正电荷从d点移到b点电场力不做功，故D正确,B四个等势面中a等势面的电势一定最低,q为负电荷时，负电荷在A点的电势能为负值，负电荷的电势能Ep与它的电荷量q的比值仍为正，并且比值都是相同的常数，所以不管正电荷还是负电荷，电荷在A点的电势能Ep与它的电荷量q的比值都是不变的，即A点的电势与所移动电荷的正负无关,2将静电力做功与重力做功进行类比，理解静电力做功与电势能变化的关系认识电势能的相对性,BM点场强一定大于N点场强,负电荷由M点到N点，克服静电力做功，电势能增加，故C错；,10,11,二、比较电荷在电场中某两点电势能大小的方法,1,做功判断法,无论正、负电荷，电场力做正功，电势能就减小，电场力做负功，电势能就增大,2,电场线法,正电荷顺着电场线的方向移动时，电势能逐渐减小；逆着电场线的方向移动时，电势能逐渐增大,负电荷顺着电场线的方向移动时，电势能逐渐增大；逆着电场线的方向移动时，电势能逐渐减小,3,由公式,E,p,q,判断,设,A,B,，当,q,0,时，,q,A,q,B,，即,E,p,A,E,p,B,.,当,q,0,时，,q,A,q,B,即,E,p,A,E,p,B,，可总结为正电荷在电势高的地方电势能大，而负电荷在电势高的地方电势能小,12,4,场源电荷判断法,离场源正电荷越近，试探正电荷的电势能越大，试探负电荷的电势能越小离场源负电荷越近，试探正电荷的电势能越小，试探负电荷的电势能越大,5,能量守恒法,只有电场力做功时，电荷的动能和电势能互相转化，由此可由动能的变化确定电势能变化，即只有电场力做功时，动能减少多少，电势能就增加多少，反之，动能增加多少，电势能就减少多少,13,14,教材资料分析,思考与讨论,1,如果电荷沿不同路径移动时静电力做的功不一样，还能建立电势能的概念吗？为什么？,点拨,电势能是电荷在电场中具有的势能由于移动电荷时静电力做的功与移动的路径无关，所以电荷在某点的电势能才是确定的；如果电荷沿不同的路径移动时静电力做功不一样，则电荷从电场中某点移到电势能的零点时，电场力做功也就不同，电荷在该点的电势能也不是唯一确定的，电势能的概念也就无法建立了,15,2,在上面关于电势能和电势的讨论及插图中，我们一直把试探电荷,q,当做正电荷处理请把,q,当做负电荷，重复以上讨论其结果与上面的结果是否一致？,点拨,把,q,当成负电荷，与把,q,当成正电荷所得的结果仍是一致的,根据电场力做功与电势能变化的关系可知：电荷在某点的电势能，就等于静电力把它从该点移动到零势能位置时所做的功在教材图,4,所示中，,q,为正电荷时，正电荷在,A,点的电势能为正值，正电荷的电势能,E,p,与它的电荷量,q,的比值为正；,q,为负电荷时，负电荷在,A,点的电势能为负值，负电荷的电势能,E,p,与它的电荷量,q,的比值仍为正，并且比值都是相同的常数，所以不管正电荷还是负电荷，电荷在,A,点的电势能,E,p,与它的电荷量,q,的比值都是不变的，即,A,点的电势与所移动电荷的正负无关,16,【,典例,1】,如图,1,4,2,所示，在静电场中，一个负电荷,q,受到一个非静电力作用，由,A,点移动到,B,点，则下列说法正确的是,(,),A,非静电力和电场力做功之和等于电荷电势能增量和动能增量之和,B,非静电力做功等于电势能增量和动能增量之和,C,电荷克服电场力做功等于电势能的增量,D,非静电力做功和电场力做功之和等于电荷动能的增量,17,解析,根据动能定理，合外力对电荷所做的功等于电荷动能的增量，对电荷和电场组成的系统而言，非静电力是外力，非静电力对电荷做了多少正功，系统能量,(,电势能和电荷动能,),就增加多少据电场力做功与电势能变化的关系,(,W,F,E,),，及电场力对电荷做负功，得电荷克服电场力做功等于电荷电势能的增量所以,B,、,C,、,D,对,答案,BCD,借题发挥,功是能量转化的量度，但要理解并区别电场力的功与电势能变化的关系、合外力的功与动能变化的关系,(,动能定理,),，即搞清功与能的变化的对应关系,18,19,A,若把一正的点电荷从,M,点沿直线移到,N,点，则静电力对该电荷做正功，电势能减小,B,若把一正的点电荷从,M,点沿直线移到,N,点，则该电荷克服静电力做功，电势能增加,C,若把一负的点电荷从,M,点沿直线移到,N,点，则静电力对该电荷做正功，电势能减小,D,若把一负的点电荷从,M,点沿直线移到,N,点，再从,N,点沿不同路径移回到,M,点，则该电荷克服静电力做的功等于静电力对该电荷所做的功，电势能不变,20,解析,由点电荷产生的电场的特点可知，,M,点的电势高，,N,点的电势低，所以正电荷从,M,点到,N,点，静电力做正功，电势能减小，故,A,对、,B,错；负电荷由,M,点到,N,点，克服静电力做功，电势能增加，故,C,错；静电力做功与路径无关，负点电荷又回到,M,点，则整个过程中静电力不做功，电势能不变，故,D,对,答案,AD,负电荷顺着电场线的方向移动时，电势能逐渐增大；,D若把一负的点电荷从M点沿直线移到N点，再从N点沿不同路径移回到M点，则该电荷克服静电力做的功等于静电力对该电荷所做的功，电势能不变,(1)q在A点的电势能和A点的电势各是多少？,在电场中把点电荷q从A点移动到B点，不管走什么路径，静电力所做的功都相同说明静电力做功与电荷经过的 无关，与电荷的 位置和 位置有关(如图141所示),点拨电势能是电荷在电场中具有的势能由于移动电荷时静电力做的功与移动的路径无关，所以电荷在某点的电势能才是确定的；,2在上面关于电势能和电势的讨论及插图中，我们一直把试探电荷q当做正电荷处理请把q当做负电荷，重复以上讨论其结果与上面的结果是否一致？,C负电荷从a点移到c点，电场力做正功,BM点场强一定大于N点场强,【典例2】将带电荷量为6106 C的负电荷从电场中的A点移到B点，克服电场力做了3105 J的功，再从B移到C，电场力做了1.,【变式2】如图144所示，真空中等量异种点电荷放置在M、N两点，在MN的连线上有对称点a、c，MN连线的中垂线上有对称点b、d，则下列说法正确的是(),3一个带电粒子在匀强电场中运动的轨迹如图148中曲线AB所示，平行的虚线a、b、c、d表示该电场中的四个等势面不计粒子重力，下列说法中正确的是,B四个等势面中a等势面的电势一定最低,1通过讨论静电力对试探电荷做功，知道静电力做功与路径无关的特点,B正电荷从c点移到d点，电场力做正功,解析沿电场线方向，电势降低，所以M点电势一定高于N点电势，A正确；,21,【,典例,2】,将带电荷量为,610,6,C,的负电荷从电场中的,A,点移到,B,点，克服电场力做了,310,5,J,的功，再从,B,移到,C,，电场力做了,1.210,5,J,的功，则,(1),电荷从,A,移到,B,，再从,B,移到,C,的过程中电势能共改变了多少？,(2),如果规定,A,点的电势为零，则该电荷在,B,点和,C,点的电势能分别为多少？,B,点和,C,点的电势分别为多少？,(3),如果规定,B,点的电势为零，则该电荷在,A,点和,C,点的电势能分别为多少？,A,点和,C,点的电势分别为多少？,22,23,答案,见解析,24,【,变式,2】,如图,1,4,4,所示，真空中等量异种点电荷放置在,M,、,N,两点，在,MN,的连线上有对称点,a,、,c,，,MN,连线的中垂线上有对称点,b,、,d,，则下列说法正确的是,(,),A,a,点场强与,c,点场强一定相同,B,a,点电势一定低于,c,点电势,C,负电荷在,c,点电势能一定大于在,a,点电势能,D,正电荷从,d,点移到,b,点电场力不做功,25,解析,根据真空中等量异种点电荷电场线分布特点，在,MN,的连线上对称点,a,、,c,场强一定相同，故,A,正确；因沿着电场线方向电势逐渐降低，但电场方向未知，则,a,点电势不一定低于,c,点电势，故,B,错误；电荷从,a,点移到,c,点，电场力做功正负未知，则不能判断电势能增减，负电荷在,c,点电势能不一定大于在,a,点电势能，故,C,错误；而,MN,连线的中垂线是等势线，其上的对称点,b,、,d,电势相等，则正电荷从,d,点移到,b,点电场力不做功，故,D,正确,答案,AD,26,【,典例,3】,(,上海高考,),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,1,4,5,所示，图中实线表示等势线，则,(,),A,a,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,27,解析,a,、,b,两点场强方向不同，,A,错,c,点电势低于,d,点，正电荷从,c,点移到,d,点，即正电荷向高电势处移动、电场力做负功，,B,错,a,点电势低于,c,点，从,a,到,c,，把负电荷向高电势处移动，电场力做正功，,C,对从,e,到,f,，电势先变低后变高，故沿此方向移动正电荷，电场力先做正功，后做负功，电势能先减小后增大，,D,对,答案,CD,借题发挥,等势面的应用,(1),利用等势面和电场线垂直以及沿电场线电势降低的特点可判断电场线的方向,(2),利用等势面的密集程度也可以比较场强大小，密大疏小,(3),在等势面上移动电荷时，或者带电粒子从一个等势面运动又返回到这个等势面上时，电场力均不做功,28,【,变式,3】,如图,1,4,6,所示，某区域电场线左右对称分布，,M,、,N,为对称线上的两点下列说法正确的是,(,),A,M,点电势一定高于,N,点电势,B,M,点场强一定大于,N,点场强,C,正电荷在,M,点的电势能大于在,N,点的电势能,D,将电子从,M,点移动到,N,点，电场力做正功,29,解析,沿电场线方向，电势降低，所以,M,点电势一定高于,N,点电势，,A,正确；电场线的疏密程度表示电场的强弱，由题图可知，,M,点场强一定小于,N,点场强，,B,错；正电荷,q,在,M,点的电势能,E,p,M,q,M,，在,N,点的电势能,E,p,N,q,N,，由于,M,N,，所以,E,p,M,E,p,N,，,C,正确；电子在电场中受电场力的方向沿,NM,指向,M,，故从,M,移动到,N,，电场力做负功，,D,错误,答案,AC,30,电场力做功与电势能变化的关系,1,如果把,q,1.010,8,C,的电荷从无穷远处移到电场中的,A,点，需要克服电场力做功,W,1.210,4,J,，那么：,(1),q,在,A,点的电势能和,A,点的电势各是多少？,(2),q,在未移入电场前,A,点的电势是多少？,31,32,电势、电势能计算,33,34,电势高低的判断方法,3,一个带电粒子在匀强电场中运动的轨迹如图,1,4,8,中曲线,AB,所示，平行的虚线,a,、,b,、,c,、,d,表示该电场中的四个等势面不计粒子重力，下列说法中正确的是,(,),A,该粒子一定带正电,B,四个等势面中,a,等势面的电势一定最低,C,该粒子由,A,到,B,过程中动能一定逐渐减小,D,该粒子由,A,到,B,过程中电势能一定逐渐减小,35,解析,由粒子的运动轨迹可知，粒子受向上的电场力，由于粒子带电正负不确定，所以无法判断电场线的方向，无法判断电势高低，,A,、,B,错；由,A,到,B,的运动过程中，静电力做正功，所以粒子的动能增大，电势能减小,D,正确,答案,D,36,单击此处进入 活页规范训练,37,