《2018高二物理人教版选修3-1课件:第1章 静电场 4》由会员分享,可在线阅读,更多相关《2018高二物理人教版选修3-1课件:第1章 静电场 4(52页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。
1、第一章,静电场,4电势能和电势,课 前 预 习,1特点 在静电场中移动电荷时,静电力做的功与电荷的_位置和_位置有关,与电荷经过的路径_。 2适用范围 该结论对于匀强电场和非匀强电场均适用。,静电力做功的特点,起始,终止,无关,1概念 电荷在_叫做电势能,可用Ep表示。 2大小 电荷在某点的电势能,等于静电力把它从该点移动到_时所做的功。,电势能,电场中的势能,零势能位置,3与电场力做功的关系 静电力做的功等于电势能的_,用公式表示WAB_。 电场力做正功,电势能_,电场力做负功,电势能_。 4相对性 电势能的数值大小与_的选取有关。通常把离场源电荷_或_的电势能规定为零。,减少量,EPAEP
2、B,减小,增加,零势能点,无穷远处,地球表面,1定义 电荷在电场中某一点的_与它的_的比值,叫做这一点的电势。 3.单位 _,符号是V。,电势,电势能,电荷量,伏特,4.特点 (1) 相对性:电场中各点电势的高低,与所选取的_的位置有关。 (2) 标量性:电势是标量,只有大小,没有方向,但有_。 5.判断电势高低的办法 (1)在电场中沿着电场线的方向,电势逐渐_。 (2) 在电场力作用下,静止的正电荷从_移向_。,电势零点,正负,降低,高电势,低电势,1定义 在电场中,_叫做等势面。 2等势面特点 (1) 等势面上各点电势相等,在等势面上移动电荷电场力_。 (2) 等势面一定跟电场线_,而且电
3、场线总是由电势较高的等势面指向_的等势面。 (3) 规定:画等势面时,相邻两等势面间电势差相等,这样,在等势面密处电场强度_,在等势面疏处,电场强度_。,等势面,电势相等的点组成的面,不做功,垂直,电势较低,较大,较小,判一判 (1) 电势能既有正值,也有负值,是矢量。() (2) 计算电势能时,不一定选取大地表面为零势能面。() (3) 电场力做功是电势能变化的原因,电场力做正功,电势能增加。() (4) 在电势越高的地方,同一正电荷的电势能越大。() (5) 电场线与等势面可能不垂直。() (6) 两个等势面可以相交。(),B,解析:沿着电场线电势降低,所以电势AB,电场线越密的地方电场强
4、度越大,所以场强EAEB,选项A错误。选项B正确;正电荷从A点移到B点,电场力对正电荷的作用力方向向右,做正功,选项C错误;根据Epq知,A点的电势高,则负电荷在A点的电势能小,选项D错误。综上本题选B。,解析:不同等势面电势不相等,若两等势面相交,则在交点处电势就有两个值,这与实际相矛盾,所以两等势面不相交。,课 内 探 究,探究一对静电力做功、电势能的理解,提示:电场力做正功(或负功) 时,其电势能减小(或增大),1对静电力做功特点的理解 (1) 静电力对电荷所做的功,与电荷的初末位置有关,与电荷经过的路径无关。该结论适用于任何静电场。 (2) 无论带电体在电场中做直线运动还是做曲线运动,
5、无论带电体只受静电力作用还是受多个力作用,无论静电力做正功还是做负功,静电力做功的特点不变。,2电势能的特点 (1) 电势能是由电场和电荷共同决定的,属于电荷和电场所共有的,我们习惯上说成电荷的电势能。 (2) 电势能是标量,有正负但没有方向,其正负表示大小。 (3) 电势能是相对的,其大小与选定的参考点有关。确定电荷的电势能,首先应确定参考点,也就是零势能点的位置。,3电势能增减的判断方法 (1) 做功判断法 无论正、负电荷,只要电场力做正功,电荷的电势能一定减小;只要电场力做负功,电荷的电势能一定增大。 (2) 电场线判断法 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
6、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。,4电势能与重力势能的比较,解题指导:涉及到能量转化题时,要找准功能对应关系,如电势能的变化看电场力做的功;弹性势能的变化,看弹力做的功;机械能的变化,看重力以外的力做的功;动能的变化,看合外力做的功。,D,解析:滑块受到的电场力是两个电荷对它作用力的合力,在PQ的中点,两个电荷对滑块作用力的合力为0,从M向右电场力先减小,过PQ的中点,电场力又增大,但不知道N点是否在中点右侧,故不能确定具体变化,故A错误;若N点在中点右侧,则在PQ中点的左侧所受电场力向右,在PQ中点的右侧,所受电场
7、力向左,可见电场力先做正功后做负功,电势能先减小后增大,故B错误;因水平面不光滑,知内能增加,则动能与电势能之和减小,故C错误;因水平面不光滑,PM间距不等于QN间距,在水平方向上除了受电场力以外,还受摩擦力,则运动到速度为0的位置在M对称点的左侧,所以PMQN,故D正确。,提示:电势逐渐降低;不一定。,探究二对电势的理解,1电势的特点 (1) 电势具有相对性;电势是相对的,电场中某点的电势高低与零电势点的选取有关。通常将离场源电荷无穷远处,或是地球表面选为零电势点。 (2) 电势是标量:电势是只有大小、没有方向的物理量,在规定了电势零点后,电场中各点的电势可能是正值,也可能是负值。正值表示该
8、点的电势高于零电势;负值表示该点的电势低于零电势。显然,电势的正负只表示大小,不表示方向。,2电势高低的判断方法 (1) 电场线法:沿电场线方向,电势越来越低。 (2) 场源电荷判断法:离场源正电荷越近的点,电势越高;离场源负电荷越近的点,电势越低。 (3) 电势能判断法:对于正电荷,电势能越大,所在位置的电势越高;对于负电荷,电势能越小,所在位置的电势越高。,3电势能与电势的区别与联系,B,解题指导:解答本题时应按以下思路分析,解析:粒子与重原子核均带正电,二者之间存在斥力作用,且仅有斥力作用,故两者靠近时斥力做负功,动能减小,电势能增大;远离时斥力做正功,动能增大,电势能减小,综上可知,粒
9、子在Q点时动能最大,速率也最大,A项错误。粒子在N点时电势能最大,B项正确。在正电荷的电场中,场源电荷处电势最高,距场源电荷越远电势越低,M点离O点较近,该点电势较高,C项错误。因在Q点时粒子的动能比在M点时的动能大,故在从M到Q的过程中电场力做的总功为正功,D项错误。,AB,解析:电场线越密集,表示该处的电场强度越大,故a点的电场强度比b点的大,选项A正确;顺着电场线方向电势逐渐降低,故a点电势比b点的高,选项B正确;检验电荷q从a点移到b点,电场力做负功,电势能增加,故选项C、D错误。,提示:(1) 实线是电场线,虚线是等势面,两者互相垂直。 (2) A点电势高。 (3) C点场强大。,探
10、究三对等势面的理解,1等势面的特点 (1) 在等势面内任意两点间移动电荷,电场力不做功。 (2) 在空间中两等势面不相交。 (3) 电场线总是和等势面垂直,且从电势较高的等势面指向电势较低的等势面。 (4) 在电场线密集的地方,等差等势面密集;在电场线稀疏的地方,等差等势面稀疏。 (5) 等势面是为描述电场的性质而假想的面。 (6) 等势面的分布与零电势点的选取无关。,2几种常见的电场的等势面分布,特别提醒:(1)已知等势面的情况时,可作等势面的垂线来确定电场线,并由“电势降低”的方向确定电场线方向。 (2)已知电场线时,可作电场线的垂线来确定等势面,并由“沿电场线方向电势降低”确定等势面的电
11、势高低。,AB,解题指导:根据电场线与等势面垂直的特点,判断出电场线的大致方向是解决该类问题的关键。 解析:根据电场线与等势面垂直并指向电势低的等势面,可大致画出电场线的形状,粒子在静电力的作用下轨迹向下弯曲,根据曲线运动的特点,可以说明静电力指向轨迹内侧,与电场强度方向相反,所以粒子带负电,选项A正确;等势面先是平行等距,后变得稀疏,则电场先是匀强电场,后是非匀强电场,即静电力先不变,后变小,粒子的加速度先不变,后变小,选项B正确;从A到B静电力做负功,所以粒子的速度减小,选项C错误;静电力始终做负功,由功能关系可知,粒子的电势能始终增大,所以选项D错误。,D,解析:由电场的等势面分布图可判
12、断P、Q为等量异种点电荷,Q带负电,选项A错误。电场强度是矢量,a、b两点的电场强度方向不同,选项B错误。根据等势面可画出电场线的分布,沿电场线方向电势降低,可判c点电势高于d点的电势,选项C错误,负电荷由a到c,电场力做正功,电势能将减少,选项D正确。,素 养 提 升,误区1:在电场强度越大的地方,同一个点电荷具有的电势能也越大。 点拨:电场强度的大小与点电荷的电势能大小并无必然的联系。电场强度小的地方,所放点电荷的电势能可能大。 误区2:电势能是一种能量,不可能为负值。 点拨:电势能是相对量。在规定了电势能的零位置(例如A位置) 后,如果某电荷在电场中B位置的电势能小于在A位置的电势能,则
13、该电荷在B位置的电势能便是负值。 误区3:比较电场强度大小的方法与比较电势能大小的方法相同。 点拨:电场强度是矢量,比较电场强度的大小是比较其绝对值的大小;电势能是标量,比较电势能的大小与代数中比较大小的方法一样。,CD,解析:由点电荷的电场线及等势面分布特点可知M、N两点电场强度大小相等,但方向不同,A错误;由椭圆焦点到椭圆上点的距离可知,C点离A点比P点离A点远,故C点电势比P点电势低,B错误;由电势能Epq可知同一正点电荷在D点时的电势能高于在C点的电势能,C正确;因离正点电荷越远,电势越低,有MNPC,所以将负点电荷由M沿MCPN移到N点,电场力先做负功再做正功,但总功为零,D正确。,课 堂 达 标,课 时 作 业,