高中物理 2.2 《研究電場的能的性質(zhì)(一)》課件 滬科版選修31

1、22研究電場的能的性質(zhì)(一)目標導(dǎo)航1.理解電場力做功的特點，掌握電場力做功與電勢能的關(guān)系(重點)2理解電勢能、電勢差的概念(重點、難點)新知初探自學(xué)導(dǎo)引一、研究電場力做功的特點1電場力做功的大?。涸趧驈婋妶鲋腥我鈨牲c間移動電荷時,電場力做的功為W_，L為兩點沿_方向的距離2電場力做功的特點：在任意靜電場中，電場力對電荷所做的功跟移動電荷的路徑_qEL電場無關(guān)二、研究電荷在電場中的功能關(guān)系1電勢能(1)定義：電荷在_中具有的勢能叫做電勢能，用Ep表示(2)大?。弘姾稍陔妶鲋心滁c的電勢能等于電荷從這點移動到選定的參考點的過程中_所做的功電場電場力(3)相對性：電荷在電場中具有的電勢能具有_性，規(guī)

2、定了_ (也就是電勢能零點)才有具體值通常取_或_的電勢為零2電場力做功與電勢能的關(guān)系(1)關(guān)系：電荷在電場中從A點移動到B點的過程中,電場力所做的功等于電勢能的減少量，用公式表示為：WE_.相對參考點無窮遠處大地EpAEpB(2)特點：電場力對電荷做正功，則電勢能一定_，電場力做負功時，電勢能一定_減少增加想一想重力做功與重力勢能的變化有什么關(guān)系？你能通過類比，得出電場力做功與電勢能變化的關(guān)系嗎？提示：重力做正功，重力勢能減少；重力做負功重力勢能增加，電場力做功的特點與重力做功特點類似，故電場力做功與電勢能變化的關(guān)系也與重力做功與重力勢能變化關(guān)系類似三、電勢差1定義：在電場中A、B兩點間移動

3、電荷，電場力對電荷做的功WAB跟電荷的電荷量q的_，叫做這兩點間的電勢差,也叫_2公式：UAB_或WAB_.3單位：在國際單位制中，電勢差的單位是_，簡稱伏，符號是_.如果1 C的正電荷在電場中由一點移動到另一點，電場力所做的功為1 J，這兩點間的電勢差就是1 V比值電壓WAB/qqUAB伏特V即：1 V_.4電勢差是_量，電場力的功可以是正功也可以是負功,兩點間的電勢差可以是正值，也可以是負值5電子伏特(eV)如果電場中兩點間的電壓為1 V，若電場力把一個電子由一點移動到另一點，電場力所做的功等于1 eV,1 eV_.1 J/C標1019 J要點探究講練互動要點1電場力做功與電勢能變化學(xué)案導(dǎo)

4、引1電場力做功的特點是什么？電場力做功與電勢能變化有何關(guān)系？2什么是電勢能？如何判斷電勢能的高低？1電場力做功與電勢能變化的關(guān)系功是能量轉(zhuǎn)化的量度，電場力做功與電勢能變化的關(guān)系是電場力做功量度了電勢能的變化：(1)電場力做功一定伴隨著電勢能的變化，電勢能的變化只有通過電場力做功才能實現(xiàn)，與其他力是否做功及做了多少功無關(guān)(2)電場力做的功等于電勢能變化的負值，即WAB(EpBEpA)若電場力對電荷做正功，則電荷的電勢能減少，電場力做了多少正功，電勢能就減少多少；若電荷克服電場力做功，則電荷的電勢能增加，克服電場力做了多少功，電勢能就增加多少(3)WABEpAEpB的三點說明適用范圍：既適用于勻強

5、電場，也適用于非勻強電場；既適用于正電荷，也適用于負電荷靜電力做功只能決定電勢能的變化量，而不能決定電荷的電勢能數(shù)值動能或其他形式的能可以轉(zhuǎn)化為電勢能，減少的電勢能也可以轉(zhuǎn)化為電荷的動能或其他形式的能能量之間的轉(zhuǎn)化遵守能量守恒定律2判斷電勢能大小的方法(1)做功判定法無論是哪種電荷,只要是電場力做了正功,電荷的電勢能一定是減少的；只要是電場力做了負功(克服電場力做功)電勢能一定是增加的(2)電場線法正電荷順著電場線的方向移動，電勢能一定減少，逆著電場線的方向移動，電勢能一定增加；負電荷順著電場線的方向移動，電勢能一定增加，逆著電場線的方向移動，電勢能一定減少(3)電性判定法同種電荷相距越近電勢

6、能越大，相距越遠電勢能越小；異種電荷相距越近電勢能越小，相距越遠電勢能越大有一帶負電的點電荷，從電場中的A點移到B點時，克服電場力做功6104 J從B點移到C點，電場力做功9104 J，問：(1)若以A為零勢能點，B、C兩點的電勢能各為多少？A、C間的電勢能之差為多少？(2)若以B為零勢能點，A、C兩點的電勢能各為多少？A、C間的電勢能之差為多少？例1【思路點撥】求解本題應(yīng)把握以下三點：(1)電場力做正功W，電勢能一定減少W.(2)電場力做負功W，電勢能一定增加W.(3)某點電勢能與零勢能點的選取有關(guān)【精講精析】(1)從A點移到B點，克服電場力做功6104 J,電勢能增加6104 J，由于A點

7、的電勢能為零,故B點電勢能為6104 J.從B點移到C點，電場力做功9104 J，電勢能減少9104 J,故C點電勢能為3104 J.由于A為零勢能點，故A、C間的電勢能之差為3104 J.(2)以B點為零勢能點，電荷從A點移到B點，電勢能增加6104 J，故A點電勢能為6104 J.從B點移到C點，電勢能減少9104 J，故C點電勢能為9104 J.A、C間的電勢能之差為3104 J.【答案】(1)6104 J3104 J3104 J(2)6104 J9104 J3104 J【規(guī)律總結(jié)】(1)電勢能具有相對性，與零勢面的選取有關(guān)；電勢能的改變量與零勢能面的選取無關(guān)(2)研究電勢能變化一定要通

8、過分析電場力做功完成，這一點可類比重力勢能變化與重力做功的關(guān)系變式訓(xùn)練1一個電荷只在電場力作用下從電場中的A點移到B點時，電場力做了5106 J的正功，那么()A電荷在B處時將具有5106 J的電勢能B電荷在B處將具有5106 J的動能C電荷的電勢能減少了5106 JD電荷的動能增加了5106 J解析：選CD.電場力對電荷做了正功，表明電荷的電勢能減少了但由于不知道零勢能點的位置，所以電荷在A、B點的電勢能無法確定；因為電荷僅在電場力作用下運動，電場力做正功，電勢能轉(zhuǎn)化為動能，故C、D選項正確要點2電勢差與電勢能 學(xué)案導(dǎo)引1電勢差與電場力做功的關(guān)系(1)電勢差是表示電場的能的性質(zhì)的物理量，只由

9、電場本身的性質(zhì)決定，電場中的電勢是相對的，而電勢差是絕對的只將絕對值代入公式計算，計算結(jié)果的正負可根據(jù)電場力的方向和位移的方向間的夾角來判斷(4)在勻強電場中電勢差的計算可直接利用UABEL(其中L是沿場線的長度)(5)電勢差的決定因素：由電場本身性質(zhì)決定,與WAB、q無關(guān)2電勢差與電勢能的比較電勢差UAB電勢能Ep反映電場的能的性質(zhì)的物理量電荷在電場中某點所具有的電勢能電場中兩點間的電勢差，只跟電場本身有關(guān)，跟點電荷q無關(guān)電勢能大小是由點電荷電量q和該點電勢共同決定的電勢差UAB電勢能Ep電勢差與零勢能點的選取無關(guān)，與電場和A、B兩點有關(guān)，跟電荷無關(guān)對于正點電荷，電勢能的正負跟電勢的正負相同

10、；對于負點電荷，電勢能的正負跟電勢的正負相反單位：伏特(V)單位：焦耳(J)聯(lián)系：qUABEpAEpB如圖221所示的是一勻強電場,場強E2102 N/C,現(xiàn)讓一個電荷量q4108C的電荷沿電場方向從M點移到N點，MN間的距離L30 cm，試求：(1)電荷從M點移到N點電勢能的變化；(2)M、N兩點間的電勢差例2圖221【思路點撥】根據(jù)電場力做功與電勢能變化關(guān)系及電勢差的計算公式分析求解【精講精析】(1)電荷克服靜電力做功為WFLqEL410821020.3 J106 J,即電荷電勢能增加了106 J.【答案】(1)電荷電勢能增加了106 J(2)M、N兩點間的電勢差為60 V變式訓(xùn)練2電場中

11、有A、B兩點，一個點電荷在A點的電勢能為108 J,在B點的電勢能為108J已知A、B兩點在同一條電場線上，如圖222所示，該點電荷的電荷量為109 C，那么()A該點電荷為負電荷B該點電荷為正電荷圖222CA、B兩點的電勢差大小UAB4.0 VDA、B兩點的電勢差大小無法求解電場中的功能關(guān)系分析經(jīng)典案例 (8分)如圖223所示的電場中，把點電荷q從A移動到無限遠處，電場力做功為W1；熱點示例創(chuàng)新拓展圖223把點電荷2q從A移動到無限遠處，電場力做功為W2；把點電荷nq從A移動到無限遠處，電場力做功為Wn.求：(1)W1W2Wn等于多少？(2)q、2q、nq在A點的電勢能Ep1Ep2Epn又是

12、多少？(3)由此可見，不同電荷在電場中同一點的電勢能與電荷的帶電荷量有怎樣的關(guān)系？【審題指導(dǎo)】解此題關(guān)鍵是掌握住從A到無限這處的電勢差不變【解題樣板】(1)設(shè)從A點到無限遠處的電勢差為U，則移動三個電荷所做的功分別為：W1qU，W22qU，W3nqU，得：W1W2Wn12n.(3分)(2)從A點移到無限遠，電場力做正功，電勢能減少，由于無限遠處電勢能為零，所以減少的電勢能就等于電荷在A點的電勢能,即：Ep1Ep2Epn12n.(3分)(3)不同電荷在電場中同一點的電勢能與它的電荷量成正比(2分)【答案】(1)W1W2Wn12n(2)Ep1Ep2Epn12n(3)不同電荷在電場中同一點的電勢能與

13、它的電荷量成正比【借題發(fā)揮】(1)電勢能是由電場和電荷共同決定的，屬于電荷和電場所共有的，我們習(xí)慣上叫做電荷的電勢能電勢能是標量，有正負但沒方向，其正負表示大小(2)在正電荷產(chǎn)生的電場中，取無窮遠處為零勢能點,正電荷在任意一點具有的電勢能都為正,負電荷在任意一點具有的電勢能都為負(3)在負電荷產(chǎn)生的電場中，取無窮遠處為零勢能點,正電荷在任意一點具有的電勢能都為負,負電荷在任意一點具有的電勢能都為正1電勢能和重力勢能的對比理解名師講壇精品資源兩種勢能比較內(nèi)容電勢能重力勢能系統(tǒng)性電荷和電場物體和地球大小的相對性電荷在某點的電勢能等于把電荷從該點移到零勢能位置時靜電力做的功物體在某點的重力勢能等于把物體從該點移到零勢能位置時重力做的功兩種勢能比較內(nèi)容電勢能重力勢