《人教版高中物理 2.2 《研究电场的能的性质(一)》课件 沪科选修31.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《人教版高中物理 2.2 《研究电场的能的性质(一)》课件 沪科选修31.ppt（45页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、22研究研究电场电场的能的性的能的性质质(一一)2021/8/9 星期一1目标导航目标导航1.理解电场力做功的特点，掌握电场力做功与理解电场力做功的特点，掌握电场力做功与电势能的关系电势能的关系(重点重点)2理解电势能、电势差的概念理解电势能、电势差的概念(重点、难点重点、难点)2021/8/9 星期一2新知初探自学导引新知初探自学导引一、研究一、研究电场力做功的特点力做功的特点1电场力力做做功功的的大大小小：在在匀匀强强电场中中任任意意两两点点间移移动电荷荷时,电场力做的功力做的功为W_，L为两点沿两点沿_方向的距离方向的距离2电场力做功的特点：在任意静力做功的特点：在任意静电场中，中，电场
2、力力对电荷所做的功跟移荷所做的功跟移动电荷的路径荷的路径_qEL电场无关无关2021/8/9 星期一3二、研究二、研究电荷在荷在电场中的功能关系中的功能关系1电势能能(1)定定义：电荷在荷在_中具有的中具有的势能叫做能叫做电势能，用能，用Ep表示表示(2)大小：大小：电荷在荷在电场中某点的中某点的电势能等于能等于电荷从荷从这点移点移动到到选定的参考点的定的参考点的过程中程中_所做的功所做的功电场电场力力2021/8/9 星期一4(3)相相对对性：性：电电荷在荷在电场电场中具有的中具有的电势电势能具有能具有_性，性，规规定了定了_(也就是也就是电势电势能零能零点点)才有具体才有具体值值通常取通常
3、取_或或_的的电势为电势为零零2电场电场力做功与力做功与电势电势能的关系能的关系(1)关系：关系：电电荷在荷在电场电场中从中从A点移点移动动到到B点的点的过过程中程中,电场电场力所做的功等于力所做的功等于电势电势能的减少量，能的减少量，用公式表示用公式表示为为：WE_.相相对参考点参考点无无穷远处大地大地EpAEpB2021/8/9 星期一5(2)特点：特点：电场电场力力对电对电荷做正功，荷做正功，则电势则电势能一能一定定_，电场电场力做力做负负功功时时，电势电势能一定能一定_减少减少增加增加2021/8/9 星期一6想一想想一想重力做功与重力势能的变化有什么关系？你能重力做功与重力势能的变化
4、有什么关系？你能通过类比，得出电场力做功与电势能变化的关通过类比，得出电场力做功与电势能变化的关系吗？系吗？提示：重力做正功，重力势能减少；重力做负提示：重力做正功，重力势能减少；重力做负功重力势能增加，电场力做功的特点与重力做功重力势能增加，电场力做功的特点与重力做功特点类似，故电场力做功与电势能变化的关功特点类似，故电场力做功与电势能变化的关系也与重力做功与重力势能变化关系类似系也与重力做功与重力势能变化关系类似2021/8/9 星期一7三、三、电势差差1定定义：在：在电场中中A、B两点两点间移移动电荷，荷，电场力力对电荷做的功荷做的功WAB跟跟电荷的荷的电荷量荷量q的的_，叫做，叫做这两
5、点两点间的的电势差差,也叫也叫_2 公公 式式：UAB _或或 WAB_.3单位：在国位：在国际单位制中，位制中，电势差的差的单位是位是_，简称伏，符号是称伏，符号是_.如果如果1 C的正的正电荷在荷在电场中由一点移中由一点移动到另一点，到另一点，电场力所做力所做的功的功为1 J，这两点两点间的的电势差就是差就是1 V比比值电压WAB/qqUAB伏特伏特V2021/8/9 星期一8即：即：1 V_.4电势差是差是_量，量，电场力的功可以是正功力的功可以是正功也可以是也可以是负功功,两点两点间的的电势差可以是正差可以是正值，也可以是也可以是负值5电子伏特子伏特(eV)如果如果电场中两点中两点间的
6、的电压为1 V，若，若电场力把力把一个一个电子由一点移子由一点移动到另一点，到另一点，电场力所做力所做的功等于的功等于1 eV,1 eV_.1 J/C标1.61019 J2021/8/9 星期一9要点探究讲练互动要点探究讲练互动要点要点1电场力做功与电势能变化电场力做功与电势能变化学案导引学案导引1电场力做功的特点是什么？电场力电场力做功的特点是什么？电场力做功与做功与电势能变化有何关系？电势能变化有何关系？2什么是电势能？如何判断电势能的什么是电势能？如何判断电势能的高低？高低？2021/8/9 星期一101电场电场力做功与力做功与电势电势能能变变化的关系化的关系功是能量功是能量转转化的量度
7、，化的量度，电场电场力做功与力做功与电势电势能能变变化的关系是化的关系是电场电场力做功量度了力做功量度了电势电势能的能的变变化：化：(1)电场电场力做功一定伴随着力做功一定伴随着电势电势能的能的变变化，化，电电势势能的能的变变化只有通化只有通过电场过电场力做功才能力做功才能实现实现，与其他力是否做功及做了多少功无关与其他力是否做功及做了多少功无关2021/8/9 星期一11(2)电场力做的功等于电势能变化的负值，即电场力做的功等于电势能变化的负值，即WAB(EpBEpA)若电场力对电荷做正功，则若电场力对电荷做正功，则电电荷的电势能减少，电场力做了多少正功，电势能荷的电势能减少，电场力做了多少
8、正功，电势能就减少多少；若电荷克服电场力做功，则电荷的就减少多少；若电荷克服电场力做功，则电荷的电势能增加，克服电场力做了多少功，电势能就电势能增加，克服电场力做了多少功，电势能就增加多少增加多少(3)WABEpAEpB的三点说明的三点说明适用范围：既适用于匀强电场，也适用于非匀适用范围：既适用于匀强电场，也适用于非匀强电场；既适用于正电荷，也适用于负电荷强电场；既适用于正电荷，也适用于负电荷2021/8/9 星期一12静电力做功只能决定电势能的变化量，而静电力做功只能决定电势能的变化量，而不能决定电荷的电势能数值不能决定电荷的电势能数值动能或其他形式的能可以转化为电势能，动能或其他形式的能可
9、以转化为电势能，减少的电势能也可以转化为电荷的动能或其减少的电势能也可以转化为电荷的动能或其他形式的能能量之间的转化遵守能量守恒他形式的能能量之间的转化遵守能量守恒定律定律2 2判断电势能大小的方法判断电势能大小的方法(1)(1)做功判定法做功判定法2021/8/9 星期一13无无论是哪种是哪种电荷荷,只要是只要是电场力做了正功力做了正功,电荷荷的的电势能一定是减少的；只要是能一定是减少的；只要是电场力做了力做了负功功(克服克服电场力做功力做功)电势能一定是增加的能一定是增加的(2)电场线法法正正电荷荷顺着着电场线的方向移的方向移动，电势能一定能一定减少，逆着减少，逆着电场线的方向移的方向移动
10、，电势能一定能一定增加；增加；2021/8/9 星期一14负电荷荷顺着着电场线的方向移的方向移动，电势能一定能一定增加，逆着增加，逆着电场线的方向移的方向移动，电势能一定能一定减少减少(3)电性判定法性判定法同种同种电荷相距越近荷相距越近电势能越大，相距越能越大，相距越远电势能越小；异种能越小；异种电荷相距越近荷相距越近电势能越小，能越小，相距越相距越远电势能越大能越大2021/8/9 星期一15有一有一带负电的点的点电荷，从荷，从电场中的中的A点点移到移到B点点时，克服，克服电场力做功力做功6104 J从从B点移到点移到C点，点，电场力做功力做功9104 J，问：(1)若以若以A为零零势能点
11、，能点，B、C两点的两点的电势能各能各为多少？多少？A、C间的的电势能之差能之差为多少？多少？(2)若以若以B为零零势能点，能点，A、C两点的两点的电势能各能各为多少？多少？A、C间的的电势能之差能之差为多少？多少？例例12021/8/9 星期一16【思路点思路点拨】求解本求解本题应把握以下三点：把握以下三点：(1)电场力做正功力做正功W，电势能一定减少能一定减少W.(2)电场力做力做负功功W，电势能一定增加能一定增加W.(3)某点某点电势能与零能与零势能点的能点的选取有关取有关【精精讲精析精析】(1)从从A点移到点移到B点，克服点，克服电场力力做做功功6104 J,电势能能增增加加6104
12、J，由由于于A点的点的电势能能为零零,故故B点点电势能能为6104 J.2021/8/9 星期一17从从B点点移移到到C点点，电场力力做做功功9104 J，电势能能减减少少9104 J,故故C点点电势能能为3104 J.由于由于A为零零势能点，故能点，故A、C间的的电势能之差能之差为3104 J.(2)以以B点点为零零势能点，能点，电荷从荷从A点移到点移到B点，点，电势能增加能增加6104 J，故，故A点点电势能能为6104 J.2021/8/9 星期一18从从B点移到点移到C点，点，电势能减少能减少9104 J，故，故C点点电势能能为9104 J.A、C间的的电势能之差能之差为3104 J.
13、【答案答案】(1)6104 J3104 J3104 J(2)6104 J9104 J3104 J2021/8/9 星期一19【规律律总结】(1)电势能具有相能具有相对性，与零性，与零势面的面的选取有关；取有关；电势能的改能的改变量与零量与零势能能面的面的选取无关取无关(2)研究研究电势能能变化一定要通化一定要通过分析分析电场力做力做功完成，功完成，这一点可一点可类比重力比重力势能能变化与重力化与重力做功的关系做功的关系2021/8/9 星期一20变式训练变式训练1一个电荷只在电场力作用下从电场中的一个电荷只在电场力作用下从电场中的A点移到点移到B点时，电场力做了点时，电场力做了5106 J的正
14、功，的正功，那么那么()A电荷在电荷在B处时将具有处时将具有5106 J的电势能的电势能B电荷在电荷在B处将具有处将具有5106 J的动能的动能C电荷的电势能减少了电荷的电势能减少了5106 JD电荷的动能增加了电荷的动能增加了5106 J2021/8/9 星期一21解析：解析：选CD.电场力力对电荷做了正功，表明荷做了正功，表明电荷的荷的电势能减少了但由于不知道零能减少了但由于不知道零势能点能点的位置，所以的位置，所以电荷在荷在A、B点的点的电势能无法确能无法确定；因定；因为电荷荷仅在在电场力作用下运力作用下运动，电场力做正功，力做正功，电势能能转化化为动能，故能，故C、D选项正确正确202
15、1/8/9 星期一22要点要点2电势差与差与电势能能 学案学案导引引2021/8/9 星期一231电势电势差与差与电场电场力做功的关系力做功的关系(1)电电势势差差是是表表示示电电场场的的能能的的性性质质的的物物理理量量，只只由由电电场场本本身身的的性性质质决决定定，电电场场中中的的电电势势是是相相对对的，而的，而电势电势差是差是绝对绝对的的2021/8/9 星期一242021/8/9 星期一25只将绝对值代入公式计算，计算结果的正只将绝对值代入公式计算，计算结果的正负可根据电场力的方向和位移的方向间的夹负可根据电场力的方向和位移的方向间的夹角来判断角来判断(4)(4)在匀强电场中电势差的计算
16、可直接利用在匀强电场中电势差的计算可直接利用UABUABEL(EL(其中其中L L是沿场线的长度是沿场线的长度)(5)(5)电势差的决定因素：由电场本身性质决定电势差的决定因素：由电场本身性质决定,与与WABWAB、q q无关无关2021/8/9 星期一262电势差与电势能的比较电势差与电势能的比较电势差差UAB电势能能Ep反映反映电场的能的性的能的性质的物理量的物理量电荷在荷在电场中某点中某点所具有的所具有的电势能能电场中两点中两点间的的电势差，只跟差，只跟电场本身有本身有关，跟点关，跟点电荷荷q无关无关电势能大小是由点能大小是由点电荷荷电量量q和和该点点电势共同决定的共同决定的2021/8
17、/9 星期一27电势差差UAB电势能能Ep电势差与零差与零势能点的能点的选取无关，与取无关，与电场和和A、B两点有关，跟两点有关，跟电荷无关荷无关对于正点于正点电荷，荷，电势能的正能的正负跟跟电势的正的正负相同；相同；对于于负点点电荷，荷，电势能的正能的正负跟跟电势的正的正负相反相反单位：伏特位：伏特(V)单位：焦耳位：焦耳(J)联系：系：qUABEpAEpB2021/8/9 星期一28如图如图221所示的是一匀强电场所示的是一匀强电场,场强场强E2102 N/C,现现让让一一个个电电荷荷量量q4108C的电荷沿电场方向从的电荷沿电场方向从M点移到点移到N点，点，MN间间的距离的距离L30 c
18、m，试求：，试求：(1)电荷从电荷从M点移到点移到N点电势能的变化；点电势能的变化；(2)M、N两点间的电势差两点间的电势差例例2图2212021/8/9 星期一29【思思路路点点拨】根根据据电场力力做做功功与与电势能能变化化关系及关系及电势差的差的计算公式分析求解算公式分析求解【精精讲精析精析】(1)电荷克服静荷克服静电力做功力做功为WFLqEL410821020.3 J2.4106 J,即即电荷荷电势能能增增加加了了2.4106 J.2021/8/9 星期一30【答案答案】(1)电荷荷电势能增加了能增加了2.4106 J(2)M、N两点两点间的的电势差差为60 V2021/8/9 星期一3
19、1变式训练变式训练2电场中有电场中有A、B两点，一个点电荷在两点，一个点电荷在A点的电点的电势能为势能为1.2108 J,在在B点的电势能为点的电势能为0.8108J已知已知A、B两点在同一条电场线上，如图两点在同一条电场线上，如图222所示，该点电荷的电荷量为所示，该点电荷的电荷量为1.0109 C，那么那么()A该点电荷为负电荷该点电荷为负电荷B该点电荷为正电荷该点电荷为正电荷图2222021/8/9 星期一32CA、B两点的两点的电势电势差大小差大小UAB4.0 VDA、B两点的两点的电势电势差大小无法求解差大小无法求解2021/8/9 星期一33电场中的功能关系分析中的功能关系分析经典
20、案例典案例 (8分分)如如图223所示的所示的电场中，中，把点把点电荷荷q从从A移移动到无到无限限远处，电场力做功力做功为W1；热点示例创新拓展热点示例创新拓展图2232021/8/9 星期一34把点把点电荷荷2q从从A移移动到无限到无限远处，电场力做力做功功为W2；把点；把点电荷荷nq从从A移移动到无限到无限远处，电场力做功力做功为Wn.求：求：(1)W1 W2 Wn等于多少？等于多少？(2)q、2q、nq在在A点的点的电势能能Ep1 Ep2 Epn又是多少？又是多少？(3)由此可由此可见，不同，不同电荷在荷在电场中同一点的中同一点的电势能与能与电荷的荷的带电荷量有怎荷量有怎样的关系？的关系
21、？2021/8/9 星期一35【审题指指导】解此解此题关关键是掌握住从是掌握住从A到无到无限限这处的的电势差不差不变【解解题样板板】(1)设从从A点到无限点到无限远处的的电势差差为U，则移移动三三个个电荷荷所所做做的的功功分分别为：W1qU，W22qU，W3nqU，得：，得：W1 W2 Wn1 2 n.(3分分)(2)从从A点移到无限点移到无限远，电场力做正功，力做正功，电势能能减少，由于无限减少，由于无限远处电势能能为零，零，2021/8/9 星期一36所以减少的所以减少的电势能就等于能就等于电荷在荷在A点的点的电势能能,即：即：Ep1 Ep2 Epn1 2 n.(3分分)(3)不同不同电荷
22、在荷在电场中同一点的中同一点的电势能与它的能与它的电荷量成正比荷量成正比(2分分)【答案答案】(1)W1 W2 Wn1 2 n(2)Ep1 Ep2 Epn1 2 n(3)不同不同电荷在荷在电场中同一点的中同一点的电势能与它的能与它的电荷量成正比荷量成正比2021/8/9 星期一37【借借题发挥】(1)电势能是由能是由电场和和电荷共荷共同决定的，属于同决定的，属于电荷和荷和电场所共有的，我所共有的，我们习惯上叫做上叫做电荷的荷的电势能能电势能是能是标量，量，有正有正负但没方向，其正但没方向，其正负表示大小表示大小(2)在正在正电荷荷产生的生的电场中，取无中，取无穷远处为零零势能点能点,正正电荷在
23、任意一点具有的荷在任意一点具有的电势能都能都为正正,负电荷在任意一点具有的荷在任意一点具有的电势能都能都为负2021/8/9 星期一38(3)在在负电负电荷荷产产生的生的电场电场中，取无中，取无穷远处为穷远处为零零势势能点能点,正正电电荷在任意一点具有的荷在任意一点具有的电势电势能都能都为为负负,负电负电荷在任意一点具有的荷在任意一点具有的电势电势能都能都为为正正2021/8/9 星期一391电势电势能和重力能和重力势势能的能的对对比理解比理解名师讲坛精品资源名师讲坛精品资源两种两种势能能比比较内容内容电势能能重力重力势能能系系统性性电荷和荷和电场物体和地球物体和地球大小的相大小的相对性性电荷
24、在某点的荷在某点的电势能能等于把等于把电荷从荷从该点移点移到零到零势能位置能位置时静静电力做的功力做的功物体在某点的重力物体在某点的重力势能等于把物体从能等于把物体从该点移到零点移到零势能位能位置置时重力做的功重力做的功2021/8/9 星期一40两种两种势能能比比较内容内容电势能能重力重力势能能变化大小化大小的量度的量度电场力的功是力的功是电势能能变化大小的化大小的量度，静量度，静电力做力做的功等于的功等于电势能能的减少量的减少量重力的功是重力重力的功是重力势能能变化大小的化大小的量度，重力做的量度，重力做的功等于重力功等于重力势能能的减少量的减少量对应力做力做功特点功特点做功多少只与始末位
25、置有关，与做功多少只与始末位置有关，与经过的路径无关，且功等于的路径无关，且功等于势能的减少量能的减少量2021/8/9 星期一412.涉及到能量转化问题时，要找准功能对应关涉及到能量转化问题时，要找准功能对应关系，如电势能的变化，看电场力做的功；重系，如电势能的变化，看电场力做的功；重力势能的变化力势能的变化,看重力做的功；动能的变化，看重力做的功；动能的变化，看合外力做的功看合外力做的功2021/8/9 星期一42知能演练轻松闯关知能演练轻松闯关2021/8/9 星期一43本部分内容讲解结束本部分内容讲解结束按按ESC键退出全屏播放退出全屏播放2021/8/9 星期一442021/8/9 星期一45