【全優(yōu)課堂】秋高中物理 第1章 電勢能和電勢課件 新人教選修31

4電勢能和電勢1．重力做功可用WG＝______計(jì)算．重力做功只跟物體的___________有關(guān)，而跟物體的運(yùn)動路徑無關(guān)．重力做功伴隨著重力勢能變化，即WG＝____________＝__________.2．當(dāng)物體向下運(yùn)動時(shí)，重力做______，則Ep1_____Ep2，即重力勢能_____，數(shù)量等于_____________；當(dāng)物體向上運(yùn)動時(shí)，重力做_____，則Ep1___Ep2，即重力勢能________，數(shù)量等于物體_________________．精彩回眸mgh初、末位置mgh1－mgh2Ep1－Ep2正功>減少重力所做的功負(fù)功<增加克服重力所做的功3．如圖1－4－1所示，實(shí)線是一簇未標(biāo)明方向的由點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場線，虛線是一帶電粒子通過該電場區(qū)域時(shí)的運(yùn)動軌跡，a，b是軌跡上的兩點(diǎn)．若帶電粒子在運(yùn)動中只受電場力作用，根據(jù)此圖可做出正確判斷的是(

)A．粒子所帶電荷的正負(fù)B．帶電粒子在a，b兩點(diǎn)的受力方向C．帶電粒子在a處所受的電場力比b處小D．帶電粒子在b處的速度比a處的速度大【答案】B一、靜電力做功的特點(diǎn)在電場中把點(diǎn)電荷q從A點(diǎn)移動到B點(diǎn)，不管走什么路徑，靜電力所做的功都相同．說明靜電力做功與電荷經(jīng)過的______無關(guān)，與電荷的______位置和______位置有關(guān)(如圖1－4－2所示)．新知梳理路徑起始終止二、電勢能1．電荷在______中具有的勢能叫做電勢能．2．與電場力做功的關(guān)系：靜電力做的功等于電勢能的______，用公式表示為_______________．3．電勢能的確定(1)先確定零電勢能位置．(2)通常把電荷在離場源電荷________的電勢能規(guī)定為零，或把電荷在大地表面上的電勢能規(guī)定為零，電荷在某點(diǎn)的電勢能，等于靜電力把它從該點(diǎn)移動到________位置時(shí)所做的功．電勢能是相對的．電場減少量WAB＝EpA－EpB無限遠(yuǎn)處零勢能三、電勢1．概念：電荷在電場中某一點(diǎn)的電勢能與它的電荷量的______．2．公式和單位：電勢的定義公式為_____，單位是____，符號是____．3．相對性：電勢也是相對的，常取離場源電荷無限遠(yuǎn)處的電勢為零，大地的電勢為零，電勢可以是正值，也可以是負(fù)值，沒有方向，因此是______．4．與電場線關(guān)系：沿電場線的方向電勢______．比值伏特V標(biāo)量降低四、等勢面1．定義：電場中電勢相等的各點(diǎn)構(gòu)成的面．2．等勢面的特點(diǎn)(1)等勢面一定跟電場線垂直，即跟場強(qiáng)方向垂直．(2)電場線總是由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面，兩個(gè)不同的等勢面永不相交．(3)兩個(gè)等勢面間的電勢差是恒定的，但在非勻強(qiáng)電場中，兩個(gè)等勢面間的距離并不恒定，場強(qiáng)大的地方，兩等勢面間的距離小，場強(qiáng)小的地方，兩等勢面間的距離大．1．電場力做功的特點(diǎn)電場力對電荷所做的功，與電荷的初末位置有關(guān)，與電荷經(jīng)過的路徑無關(guān)．(1)在勻強(qiáng)電場中，電場力做功為W＝qEd，其中d為電荷沿電場線方向上的位移．(2)電場力做功與重力做功相似，只要初末位置確定了，移動電荷q做的功就是確定值．電場力做功與電勢能的變化關(guān)系2．電場力力做功正正負(fù)的判判斷(1)根據(jù)電場場力和位位移的方方向夾角角判斷，，此法常常用于勻勻強(qiáng)電場場中恒定定電場力力做功的的判斷．．夾角為為銳角做做正功，，夾角為為鈍角做做負(fù)功．．(2)根據(jù)電場場力和瞬瞬時(shí)速度度方向的的夾角判判斷，此此法常用用于判斷斷曲線運(yùn)運(yùn)動中變變化的電電場力的的做功問問題，夾夾角是銳銳角做正正功，是是鈍角做做負(fù)功，，二者垂垂直不做做功．3．電場力力做功與與電勢能能變化的的關(guān)系電場力做做功與重重力做功功類似，，與路徑徑無關(guān)，，取決于于初末位位置，類類比重力力勢能引引入了電電勢能的的概念．．電場力力做功與與電勢能能變化的的關(guān)系是是電場力力做功度度量了電電勢能的的變化：：(1)電場力做做功一定定伴隨著著電勢能能的變化化，電勢勢能的變變化只有有通過電電場力做做功才能能實(shí)現(xiàn)，，與其他他力是否否做功，，及做功功多少無無關(guān)．(2)電場力做做正功，，電勢能能一定減減??；電電場力做做負(fù)功，，電勢能能一定增增大．電電場力做做功的值值等于電電勢能的的變化量量，即：：WAB＝EpA－EpB.特別提醒醒：(1)電場力做做功只能能決定電電勢能的的變化量量，而不不能決定定電荷電電勢能的的數(shù)值．．(2)電荷在電電場中的的起始和和終止位位置確定定后，電電場力所所做的功功就確定定了，所所以電荷荷的電勢勢能的變變化也就就確定了了．(3)電荷在電電場中移移動時(shí)，，電勢能能的變化化只與電電場力所所做的功功有關(guān)，，與零電電勢能參參考點(diǎn)的的選取無無關(guān)．1．(雙選)下列說法法中正確確的是(規(guī)定無窮窮遠(yuǎn)處的的電勢能能為0)()A．無論是是正電荷荷還是負(fù)負(fù)電荷，，從電場場中某點(diǎn)點(diǎn)移到無無窮遠(yuǎn)處處時(shí)，電電場力做做的正功功越多，，電荷在在該點(diǎn)的的電勢能能就越大大B．無論是是正電荷荷還是負(fù)負(fù)電荷，，從電場場中某點(diǎn)點(diǎn)移到無無窮遠(yuǎn)處處時(shí)，電電場力做做的正功功越少，，電荷在在該點(diǎn)的的電勢能能越大C．無論是是正電荷荷還是負(fù)負(fù)電荷，，從無窮窮遠(yuǎn)處移移到電場場中某點(diǎn)點(diǎn)時(shí)，克克服電場場力做功功越多，，電荷在在該點(diǎn)的的電勢能能就越大大D．無論是是正電荷荷還是負(fù)負(fù)電荷，，從無窮窮遠(yuǎn)處移移到電場場中某點(diǎn)點(diǎn)時(shí)，電電場力做做功越多多，電荷荷在該點(diǎn)點(diǎn)的電勢勢能越大大【答案】AC電場強(qiáng)度、電電勢和電勢能能的區(qū)別與聯(lián)聯(lián)系？物理量電場強(qiáng)度E電勢φ電勢能Ep決定因素場強(qiáng)由電場本身決定，與試探電荷無關(guān)電勢由電場本身決定，與試探電荷無關(guān)，其大小與參考面的選取有關(guān)，有相對性由電荷量和該點(diǎn)電勢二者決定，與參考點(diǎn)選取有關(guān)，有相對性聯(lián)系(1)電勢沿著電場強(qiáng)度的方向降落(2)大小之間不存在任何關(guān)系，電勢為零的點(diǎn)，場強(qiáng)不一定為零；電勢高的地方，場強(qiáng)不一定大；場強(qiáng)為零的地方，電勢不一定為零；場強(qiáng)大的地方，電勢不一定高(3)電勢為零的地方，電勢能一定為零2．在靜電場中中，將一正電電荷從a點(diǎn)移到b點(diǎn)，電場力做做了負(fù)功，則則()A．b點(diǎn)的電場強(qiáng)度度一定比a點(diǎn)大B．電場線方向向一定從b指向aC．b點(diǎn)的電勢一定定比a點(diǎn)高D．該電荷的動動能一定減小小【答案】C【解釋】電場力做負(fù)功功，該電荷電電勢能增加．．正電荷在電電勢高處電勢勢能較大，C正確．電場力力做負(fù)功同時(shí)時(shí)電荷可能還還受其他力作作用，總功不不一定為負(fù)．．由動能定理理可知，動能能不一定減小小，D錯(cuò)．電勢高低低與場強(qiáng)大小小無必然聯(lián)系系，A錯(cuò)．b點(diǎn)電勢高于a點(diǎn)，但a、b可能不在同一一條電場線上上，B錯(cuò)．等量同種、異異種點(diǎn)電荷的的連線上及連連線的中垂線線上各點(diǎn)電勢勢的高低情況況如何？特別提醒：在在等量異種電電荷形成的電電場中，取無無窮遠(yuǎn)處電勢勢為零時(shí)，中中垂線上各點(diǎn)點(diǎn)的電勢也為為零，因此從從中垂線上某某點(diǎn)到無窮遠(yuǎn)遠(yuǎn)處移動電荷荷不做功．3．如圖1－4－3所示，P、Q是等量的正點(diǎn)點(diǎn)電荷，O是它們連線的的中點(diǎn)，A、B是中垂線上的的兩點(diǎn)，OA<OB，用EA、EB和φA、φB分別表示A、B兩點(diǎn)的電場強(qiáng)強(qiáng)度和電勢，，則()A．EA一定大于EB，φA一定高于φBB．EA不一定大于EB，φA一定高于φBC．EA一定大于EB，φA不一定高于φBD．EA不一定大于EB，φA不一定高于φB【答案】B【解釋】P、Q所在空間中各各點(diǎn)的電場強(qiáng)強(qiáng)度和電勢由由這兩個(gè)點(diǎn)電電荷共同決定定，電場強(qiáng)度度是矢量，P、Q兩點(diǎn)電荷在O點(diǎn)的合場強(qiáng)為為零，在無限限遠(yuǎn)處的合場場強(qiáng)也為零，，從O點(diǎn)沿PQ垂直平分線向向遠(yuǎn)處移動，，場強(qiáng)先增大大，后減小，，所以EA不一定大于EB，電勢是標(biāo)量量，由等量同同號電荷的電電場線分布圖圖可知，從O點(diǎn)向遠(yuǎn)處，電電勢是一直降降低的，故φA一定高于φB.【例1】如圖1－4－4所示，在靜電電場中，一個(gè)個(gè)負(fù)電荷q受到一個(gè)非靜靜電力作用，，由A點(diǎn)移動到B點(diǎn)，則下列說說法不正確的的是()電場力做功與與電勢能變化化的關(guān)系A(chǔ)．非靜電力和和電場力做功功之和等于電電荷電勢能增增量和動能增增量之和B．非靜電力做做功等于電勢勢能增量和動動能增量之和和C．電荷克服電電場力做功等等于電勢能的的增量D．非靜電力做做功和電場力力做功之和等等于電荷動能能的增量解析：根據(jù)據(jù)動能定理理，合外力力對電荷所所做的功等等于電荷動動能的增量量，對電荷荷和電場組組成的系統(tǒng)統(tǒng)而言，非非靜電力是是外力，非非靜電力對對電荷做了了多少正功功，系統(tǒng)能能量(電勢能和電電荷動能)就增加多少少．據(jù)電場場力做功與與電勢能變變化的關(guān)系系(WF＝－ΔE)，及電場力力對電荷做做負(fù)功，得得電荷克服服電場力做做功等于電電荷電勢能能的增量．．所以B、C、D對．答案：A反思領(lǐng)悟：：功是能量量轉(zhuǎn)化的量量度，但要要理解并區(qū)區(qū)別電場力力的功與電電勢能變化化的關(guān)系、、合外力的的功與動能能變化的關(guān)關(guān)系(動能定理)，即搞清功功與能的變變化的對應(yīng)應(yīng)關(guān)系．C．若把一負(fù)負(fù)的點(diǎn)電荷荷從M點(diǎn)沿直線移移到N點(diǎn)，則靜電電力對該電電荷做正功功，電勢能能減小D．若把一負(fù)負(fù)的點(diǎn)電荷荷從M點(diǎn)沿直線移移到N點(diǎn)，再從N點(diǎn)沿不同路路徑移回到到M點(diǎn)，則該電電荷克服靜靜電力做的的功等于靜靜電力對該該電荷所做做的功，電電勢能不變變【答案】AD【解釋】由點(diǎn)電荷產(chǎn)產(chǎn)生的電場場的特點(diǎn)可可知，M點(diǎn)的電勢高高，N點(diǎn)的電勢低低，所以正正電荷從M點(diǎn)到N點(diǎn)，靜電力力做正功，，電勢能減減小，故A對，B錯(cuò)；負(fù)電荷荷由M點(diǎn)到N點(diǎn)，克服靜靜電力做功功，電勢能能增加，故故C錯(cuò)；靜電力力做功與路路徑無關(guān)，，負(fù)點(diǎn)電荷荷又回到M點(diǎn)，則整個(gè)個(gè)過程中靜靜電力不做做功，電勢勢能不變，，故D對．【例2】位于A、B處的兩個(gè)帶帶有不等量量負(fù)電的點(diǎn)點(diǎn)電荷在平平面內(nèi)電勢勢分布如圖圖1－4－6所示，圖中中實(shí)線表示示等勢線，，則()電勢高低及及電勢能增增減的判斷斷A．a(chǎn)點(diǎn)和b點(diǎn)的電場強(qiáng)強(qiáng)度相同B．正電荷從從c點(diǎn)移到d點(diǎn)，電場力力做正功C．負(fù)電荷從從a點(diǎn)移到c點(diǎn)，電場力力做正功D．正電荷從從e點(diǎn)沿圖中虛虛線移到f點(diǎn)，電勢能能先減小后后增大解析：a、b兩點(diǎn)場強(qiáng)方方向不同，，A錯(cuò)．c點(diǎn)電勢低于于d點(diǎn)，正電荷荷從c點(diǎn)移到d點(diǎn)，即正電電荷向高電電勢處移動動、電場力力做負(fù)功，，B錯(cuò)．a(chǎn)點(diǎn)電勢低于于c點(diǎn)，從a到c，把把負(fù)負(fù)電電荷荷向向高高電電勢勢處處移移動動，，電電場場力力做做正正功功，，C對．．從從e到f，電電勢勢先先變變低低后后變變高高，，故故沿沿此此方方向向移移動動正正電電荷荷，，電電場場力力先先做做正正功功，，后后做做負(fù)負(fù)功功，，電電勢勢能能先先減減小小后后增增大大，，D對．．答案案：：CD反思思領(lǐng)領(lǐng)悟悟：：電電勢勢及及電電勢勢能能的的大大小小、、正正負(fù)負(fù)判判斷斷的的方方法法(1)根據(jù)據(jù)電電場場線線判判斷斷：：順順著著電電場場線線的的方方向向，，電電勢勢逐逐漸漸降降低低，，檢檢驗(yàn)驗(yàn)正正電電荷荷的的電電勢勢能能減減少少，，檢檢驗(yàn)驗(yàn)負(fù)負(fù)電電荷荷的的電電勢勢能能增增加加；；逆逆著著電電場場線線的的方方向向，，電電勢勢逐逐漸漸升升高高，，檢檢驗(yàn)驗(yàn)正正電電荷荷的的電電勢勢能能增增加加，，檢檢驗(yàn)驗(yàn)負(fù)負(fù)電電荷荷的的電電勢勢能能減減少少．．(2)根據(jù)據(jù)電電場場力力做做功功判判斷斷：：電電場場力力對對正正電電荷荷做做正正功功時(shí)時(shí)電電勢勢降降低低，，做做負(fù)負(fù)功功時(shí)時(shí)電電勢勢升升高高；；電電場場力力對對負(fù)負(fù)電電荷荷做做正正功功時(shí)時(shí)電電勢勢升升高高，，做做負(fù)負(fù)功功時(shí)時(shí)電電勢勢降降低低．．(3)根據(jù)據(jù)公公式式Ep＝qφφ判斷斷：：設(shè)設(shè)φA>φφB.當(dāng)q>0時(shí)，，qφφA>qφφB，即即EpA>EpB.當(dāng)q<0時(shí)，，qφφA<qφφB，即即EpA<EpB.可總總結(jié)結(jié)為為：：正正電電荷荷在在電電勢勢高高的的地地方方電電勢勢能能大大，，在在電電勢勢低低的的地地方方電電勢勢能能小??；；負(fù)負(fù)電電荷荷在在電電勢勢高高的的地地方方電電勢勢能能小小，，在在電電勢勢低低的的地地方方電電勢勢能能大大．．(雙選)如圖1－4－7所示，真真空中等等量異種種點(diǎn)電荷荷放置在在M、N兩點(diǎn)，在在MN的連線上上有對稱稱點(diǎn)a、c，MN連線的中中垂線上上有對稱稱點(diǎn)b、d，則下列列說法正正確的是是()A．a(chǎn)點(diǎn)場強(qiáng)與與c點(diǎn)場強(qiáng)一一定相同同B．a(chǎn)點(diǎn)電勢一一定低于于c點(diǎn)電勢C．負(fù)電荷荷在c點(diǎn)電勢能能一定大大于在a點(diǎn)電勢能能D．正電荷荷從d點(diǎn)移到b點(diǎn)電場力力不做功功【例3】將帶電荷荷量為6×10－6C的負(fù)電荷荷從電場場中的A點(diǎn)移到B點(diǎn)，克服服電場力力做了3×10－5J的功，再再從B移到C，電場力力做了1.2××10－5J的功，則則(1)電荷從A移到B，再從B移到C的過程中中電勢能能共改變變了多少少？(2)如果規(guī)定定A點(diǎn)的電勢勢能為零零，則該該電荷在在B點(diǎn)和C點(diǎn)的電勢勢能分別別為多少少？B點(diǎn)和C點(diǎn)的電勢勢分別為為多少？？(3)如果規(guī)定定B點(diǎn)的電勢勢能為零零，則該該電荷在在A點(diǎn)和C點(diǎn)的電勢勢能分別別為多少少？A點(diǎn)和C點(diǎn)的電勢勢分別為為多少？？電勢、電電勢能的的計(jì)算答案：見見解析如果把q＝1.0××10－8C的電荷從從無窮遠(yuǎn)遠(yuǎn)處移到到電場中中的A點(diǎn)，需要要克服電電場力做做功W＝1.2××10－4J，那么：：(1)q在A點(diǎn)的電勢勢能和A點(diǎn)的電勢勢各是多多少？(2)q在移入電電場前A點(diǎn)的電勢勢是多少少？【答案】(1)1.2×10－4J1.2××104V(2)1.2××104V電場中““三線””問題的的綜合分分析本文中所所說的““線”有有三類：：電場線線、等勢勢線和帶帶電粒子子在電場場中的運(yùn)運(yùn)動軌跡跡．題目目往往將將電場線線、等勢勢線和粒粒子運(yùn)動動的軌跡跡相結(jié)合合，考查查學(xué)生綜綜合應(yīng)用用電場知知識、力力學(xué)知識識分析問問題的能能力．電場線：：電場線線的切線線方向表表示該點(diǎn)點(diǎn)處電場場強(qiáng)度的的方向，，電場線線的疏密密程度表表示電場場強(qiáng)度的的大?。畡?chuàng)新拓展展等勢線：：①等勢勢線是把把電場中中電勢相相等的各各點(diǎn)連成成的線，，等勢線線總是和和電場線線垂直；；②電場場線總是是由電勢勢較高的的等勢面面指向電電勢較低低的等勢勢面；③③電場線線越密集集處，等等勢面也也越密集集，該處處場強(qiáng)越越大．軌跡：軌軌跡是粒粒子在電電場中通通過的路路徑，軌軌跡若是是曲線，，則粒子子所受的的合力方方向總是是指向曲