《2018-2019版物理新设计同步人教版选修3-1课件：第一章 静电场 第4节 》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2018-2019版物理新设计同步人教版选修3-1课件：第一章 静电场 第4节 （35页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第4节 电势能和电势,起始位置,一、静电力做功的特点 1.静电力做功：在匀强电场中，静电力做功WqElcos 。其中为电场力与位移之间的夹角。 2.特点：在静电场中移动电荷时，静电力做的功与电荷的 和 有关，与电荷 无关。以上结论不仅适用于匀强电场，而且也适用于非匀强电场。,终止位置,经过的路径,电场,二、电势能 1.概念：电荷在 中具有的势能。用Ep表示。 2.静电力做功与电势能变化的关系：静电力做的功等于电势能的 ，即WAB 。 3.电势能的大小：电荷在某点的电势能，等于把它从这点移动到 位置时静电力所做的功。 4.零势能点：电场中规定的电势能为 的位置，通常把离场源电荷 或 的电势能规定
2、为零。,减少量,EpAEpB,零势能,零,无限远处,大地表面上,电势能,三、电势 1.定义：电荷在电场中某一点的 与它的电荷量的比值。2.公式： 。 3.单位： ，符号是V。 4.特点(1)相对性：电场中各点电势的高低，与所选取的电势零点的位置有关。(2)标量性：电势是标量，只有大小，没有方向，但有正、负。 5.与电场线的关系：沿电场线方向电势逐渐 。,伏特,降低,思考判断 1.电场线密集处场强大，电势高( ) 2.某点的场强为零，电荷在该点的电势能一定为零( ) 3.某点的电势为零，电荷在该点的电势能一定为零( ) 4.某一点的电势为零，其场强一定为零( ) 5.电场力做功，电势能一定变化(
3、 ),电势相等,四、等势面 1.定义：电场中 的各点构成的面。 2.等势面的特点(1)在同一等势面上移动电荷时静电力 。(2)电场线跟等势面 ，并且由电势 的等势面指向电势 的等势面。(3)两个不同的等势面永不 。,不做功,垂直,高,低,相交,3.熟悉下面几种常见电场等势面的特点,静电力做功与电势能变化的关系,要点归纳,1.静电力做功(1)在匀强电场中，电场力做的功为WqEd，其中d为沿电场线方向的位移。(2)电场力和瞬时速度方向的夹角为锐角时电场力做正功，夹角为钝角时做负功。 2.电场力做功与电势能变化的关系,精典示例 例1 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
4、做了3105 J的功，再从B移到C，电场力做了1.2105 J的功，则：(1)电荷从A移到B，再从B移到C的过程中电势能改变了多少？(2)如果规定A点的电势能为零，则该电荷在B点和C点的电势能分别为多少？(3)如果规定B点的电势能为零，则该电荷在A点和C点的电势能分别为多少？,解析 (1)WACWABWBC(31051.2105) J 1.8105 J。可见电势能增加了1.8105 J。 (2)如果规定A点的电势能为零，由公式得该电荷在B点的电势能为EpBEpAWAB0WAB3105 J。 同理，C点的电势能为EpCEpAWAC0WAC1.8105 J。 (3)如果规定B点的电势能为零，则该电
5、荷在A点的电势能为EpAEpBWAB0WAB3105 J。 C点的电势能为EpCEpBWBC0WBC1.2105 J。 答案 (1)增加了1.8105 J (2)3105 J 1.8105 J (3)3105 J 1.2105 J,电势能的性质 (1)系统性：电势能由电场和电荷共同决定，但我们习惯说成是电场中的电荷所具有的电势能。 (2)相对性：电势能是一个相对量，其数值与零势能点的选取有关。 (3)标量性：电势能是标量，有正负、无方向。电势能为正值表示电势能大于在零势能点的电势能，电势能为负值表示电势能小于在零势能点的电势能。,针对训练1 地球表面附近某区域存在大小为150 N/C、方向竖直
6、向下的电场。一质量为1.00104 kg、带电量为1.00107 C的小球从静止释放，在电场区域内下落10.0 m。对此过程，该小球的电势能和动能的改变量分别为(重力加速度大小取9.80 m/s2，忽略空气阻力)( )A.1.50104 J和9.95103 JB.1.50104 J和9.95103 JC.1.50104 J和9.65103 JD.1.50104 J和9.65103 J,解析 对带电小球进行受力分析，考虑到忽略空气的阻力，小球受到向下的重力和向上的电场力，下落10.0 m时，小球克服电场力做功，小球的电势能增大，EpEqh1501.00107 10.0 J1.50104 J；根据
7、动能定理可知小球下落10.0 m时的动能为EkWGWEmghEqh1.001049.810.0 J1.50104 J9.65103 J，所以选项D正确。 答案 D,电势及其高低的判断,要点归纳,2.电势与电势能的区别与联系,精典示例 例2 (2017漳州高二检测)将一正电荷从无穷远处移至电场中M点，电场力做功为6.0109 J，若将一个等量的负电荷从电场中N点移向无穷远处，电场力做功为7.0109 J，则M、N两点的电势M、N的关系为( )A.MM0C.NN0,答案 C,针对训练2 如果把电荷量为q1.0108 C的电荷从无限远处移到电场中的A点，需要克服静电力做功W1.2104 J，那么：(
8、1)q在A点的电势能和A点的电势各是多少？(2)q未移入电场前，A点的电势是多少？,答案 (1)1.2104 J 1.2104 V (2)1.2104 V,等势面的特点及应用,要点归纳,1.等势面的特点(1)在同一等势面内任意两点间移动电荷时，静电力不做功。(2)空间两等势面不相交。(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)等势面是虚拟的，是为描述电场能的性质而假想的面。,2.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。(2)由等势面可以判断电荷在电场中移动时静电力做功
9、的情况。(3)由于等势面和电场线垂直，已知等势面的形状分布，可以绘制电场线，从而确定电场大体分布。(4)由等差等势面的疏密，可以定性地比较其中两点场强的大小。,精典示例 例3 关于静电场的等势面，下列说法正确的是( )A.两个电势不同的等势面可能相交B.电场线与等势面处处相互垂直C.同一等势面上各点电场强度一定相等D.将一负的试探电荷从电势较高的等势面移至电势较低的等势面，电场力做正功,解析 若两个不同的等势面相交，则在交点处存在两个不同电势数值，与事实不符，A错误；电场线一定与等势面垂直，B正确；同一等势面上的电势相同，但电场强度不一定相同，C错误；将一负电荷从电势较高的等势面移至电势较低的
10、等势面，电场力做负功，故D错误。 答案 B,等势面和电场线的应用 (1)已知等势面的情况，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”确定等势面的电势高低。,针对训练3 下列关于等势面的说法正确的是( )A.电荷在等势面上移动时，由于不受电场力作用，所以说电场力不做功B.在同一个等势面上各点的场强大小相等C.两个不等电势的等势面可能相交D.若相邻两等势面的电势差相等，则等势面的疏密程度能反映场强的大小,解析 等势面由电势相等的点组成，等势面处的电场线跟等势面垂直，因此电荷在等势面上移动时，电
11、场力不做功，但并不是不受电场力的作用，A错误；等势面上各点场强大小不一定相等，等势面不可能相交，B、C错误；等差等势面的疏密反映场强的大小，D正确。 答案 D,1.(电场力做功的特点)(多选)下列说法正确的是( )A.电荷从电场中的A点运动到了B点，路径不同，电场力做功的大小就可能不同B.电荷从电场中的某点开始出发，运动一段时间后，又回到了该点，则电场力做功为零C.正电荷沿着电场线运动，电场力对正电荷做正功，负电荷逆着电场线运动，电场力对负电荷做正功D.电荷在电场中运动，因为电场力可能对电荷做功，所以能量守恒定律在电场中并不成立,解析 电场力做功和电荷运动路径无关，所以选项A错误；电场力做功只
12、和电荷的初、末位置有关，所以电荷从某点出发又回到了该点，电场力做功为零，B正确；正电荷沿电场线的方向运动，则正电荷受到的电场力和电荷的位移方向相同，故电场力对正电荷做正功，同理，负电荷逆着电场线的方向运动，电场力对负电荷做正功，C正确；电荷在电场中虽然有电场力做功，但是电荷的电势能和其他形式的能之间的转化满足能量守恒定律，D错误。 答案 BC,2.(电势能变化的理解)如图1所示，A、B、C为电场中同一电场线上的三点。设电荷在电场中只受电场力作用，则下列说法正确的是( ),图1,A.若在C点无初速度地释放正电荷，则正电荷向 B 运动，电势能减少 B.若在C点无初速度地释放正电荷，则正电荷向A运动
13、，电势能增加 C.若在C点无初速度地释放负电荷，则负电荷向A运动，电势能增加 D.若在C点无初速度地释放负电荷，则负电荷向B运动，电势能减少,解析 若在C点无初速度地释放正电荷，正电荷所受电场力向右，则正电荷向B运动，电场力做正功，电势能减少；若在C点无初速度地释放负电荷，负电荷所受电场力向左，则负电荷向A运动，电场力做正功，电势能减少。 答案 A,3.(电势的高低判断)关于静电场，下列说法正确的是( ) A.负电荷沿电场线方向移动时，电势能增加，电势降低 B.负电荷沿电场线方向移动时，电势能减小，电势降低 C.电场强度大的位置电势一定高，电场强度小的位置电势一定低 D.电场强度为零的点，电势一定为零,答案 A,4.(等势面的应用)如图2所示，实线表示一簇关于x轴对称的等势面，在x轴上有A、B两点，则( )图2A.A点场强小于B点场强B.A点场强方向指向x轴负方向C.A点场强大于B点场强D.A点电势低于B点电势,解析 由电场线与等势面的关系可知，电场线一定与等势面垂直，且从电势较高的等势面指向电势较低的等势面，作出相对应的电场线分布，如图所示，可知A、B两点处的场强方向应与x轴同向，由电场线的疏密可知，A点处的场强EA小于B点处的场强EB，A正确。 答案 A,
