遼寧省大連市高中物理 第2章 恒定電流 2.2 電動勢課件 新人教版選修31.ppt

你知道圖中裝置的用途嗎 這是電勢差計測電勢能的裝置 大家可能對這些東西并不陌生 它是用來測電動勢的 第二節(jié)電動勢 知道電源是將其他形式的能轉(zhuǎn)為電能的裝置 了解判斷電勢能變化的方法及判斷電勢能高低的方法 1 知識與能力 掌握電場力做功的四種基本計算方法 判斷電勢的高低進(jìn)而得出電勢能是如何變化的 運(yùn)用電場力做功的四種基本計算公式計算出結(jié)果 2 過程與方法 3 情感態(tài)度與價值觀 將現(xiàn)有的科學(xué)文化知識與實(shí)踐相結(jié)合 真正做到學(xué)以致用 熱愛科學(xué) 積極參與到科學(xué)實(shí)踐中 電勢能變化的判斷方法判斷方法電勢高低的 電場力做功與電勢能的關(guān)系及電場力做功的基本方法 電場力做功與電勢能的關(guān)系 重點(diǎn) 難點(diǎn) 1 電勢能 2 電場力做功 1 電勢能 電源在我們?nèi)粘Ｉ钪杏兄鴱V泛的用途 那你知道它是一個怎樣的裝置嗎 你知道它是如何供電的嗎 你知道它的能量是哪來的嗎 上堂課我們簡單地介紹了一下電源 下面我們從能量轉(zhuǎn)化的角度具體介紹電源 我們已將知道電源是一種能把電子從一個地方搬運(yùn)到另一個地方的裝置 那么你知道這種搬運(yùn)起到一個怎樣的效果嗎 在金屬導(dǎo)體中 能夠自由移動的電荷是自由電子 由于它們帶負(fù)電荷 電子向某一方向的定向移動相當(dāng)于正電荷向相反方向的定向移動 為了方便 下面我們按正電荷移動的說法進(jìn)行討論 在外電路 正電荷由電源正極流向負(fù)極 電源之所以能維持外電路中穩(wěn)定的電流 是因?yàn)樗徇\(yùn)到能力把來到負(fù)極的正電荷經(jīng)過電源內(nèi)部不斷地正極 非靜電力使正電荷在電源內(nèi)部由負(fù)極移至正極 由上圖得 由于正 負(fù)極總保持一定數(shù)量的正 負(fù)電荷 所以電源內(nèi)部總存在著由正極指向負(fù)極的電場 在這個電場中 正電荷所受的靜電力阻礙它繼續(xù)向正極移動 因此在電源內(nèi)要使正電荷向正極移動 就一定有 非靜電力 作用于電荷才行 也就是說 電源把正電荷從負(fù)極搬運(yùn)到正極的過程中 這種非靜電力在做功 使電荷的電勢能增加 上圖解析 在電池中 非靜電力是化學(xué)作用 它使化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電勢能 在發(fā)動機(jī)中 非靜電力的作用是電磁作用 它使機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電勢能 從上述介紹我們可以得出對電源更確切的描述 那就是 電源是通過非靜電力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢能的裝置 非靜電力做功的本質(zhì)是把一定數(shù)量的正電荷在電源內(nèi)部從負(fù)極搬運(yùn)到正極 在某些電源中非靜電力做較多的功 電荷的電勢能增加的比較多 而在另一些電源中 非靜電力對同樣多得電荷只做較少的功 電勢能的增加也較少 物理學(xué)中用電勢能來表明電源的這種特性 定義 電荷在電場中所具有的電勢叫電勢能 電勢能是相對的 與參考位置 零勢能點(diǎn) 的選擇有關(guān) 注意 取a點(diǎn)為零勢能點(diǎn) b點(diǎn)的電勢為 10v 由此可得a b兩點(diǎn)間的電勢差uab 10v 電場力做功與電勢能的變化關(guān)系 它們的關(guān)系如同重力做功與重力勢能變化的關(guān)系一樣 電場力做正功時 電勢能減少 電場力做負(fù)功時 電勢能增加 電場力對電荷做功的多少等于電荷電勢能的變化量 所以電場力做的功是電勢能變化的亮度 用e表示電勢能 則將電荷從a點(diǎn)移動到b點(diǎn)有 判斷電勢能變化的方法 1 利用做功正負(fù)來判斷 2 用推論判斷 正電荷在電勢越高的地方電勢能越大 負(fù)電荷在電勢越低的地方電勢能越大 3 利用能量轉(zhuǎn)化與守恒定律 若只有電場力做功時 動能增大電勢能必減小 反之 動能減小電勢能必增加 判斷電勢高低的方法 設(shè)法畫出電場線的方向 利用電場線方向判定 用來判定a b兩點(diǎn)電勢高低 比較電荷在電場中兩點(diǎn)電勢能大小的方法 1 根據(jù)場源電荷判斷 離場源正電荷越近 試探正電荷的電勢能越大 試探負(fù)電荷的電勢能電勢能越小 離場源負(fù)電荷越近 試探正電荷的電勢能越小 試探負(fù)電荷越大 2 根據(jù)電場線的方向判斷 正電荷順著電場線方向移動 電勢能越小 逆著電場線移動 電勢能增大 負(fù)電荷相反 3 根據(jù)做功判斷 無論正負(fù)電荷 電場力做正功 電荷從電勢能大的地方移向電勢能小的地方 電場力做負(fù)功時恰好相反 4 根據(jù)公式判斷 5 根據(jù)能量守恒定律判斷 在電場中 若只有電場力做功時 電荷的動能和勢能相互轉(zhuǎn)化 動能增加 電勢能減小 反之 電勢能增加 電荷在電場中某點(diǎn)p的電勢能 將q 的大小 正負(fù)代入公式 ep的正值越大 電勢能越大 負(fù)值絕對值越大 電勢能越小 2 電場力做功 電場力與重力做功的特點(diǎn)極為相似 所以通過與重力場的類比 電場問題就迎刃而解了 物體在重力場中具有重力勢能 物體在重力場中由一個位置移動到另一個位置 如果重力做正功 則重力勢能減小 重力勢能轉(zhuǎn)化為其他形式的能 如果重力做負(fù)功 則重力勢能增加 其他形式的能轉(zhuǎn)化為重力勢能 重力做功的過程是重力勢能和其他形式的能相互轉(zhuǎn)化的過程 重力做了多少功 就有多少重力勢能和其他形式的能發(fā)生相互轉(zhuǎn)化 類似地 電荷在電場中具有電勢能 電勢在電場由一個位置移動到另一個位置 如果電場力做正功 則電勢能減小 電勢能轉(zhuǎn)化為其他形式的能 如果電場力做負(fù)功 則電勢能增加 其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢能 電場力做功的過程是電勢能和其他形式的能相互轉(zhuǎn)化的過程 電場力做了多少功 就有多少電勢能和其他形式的能發(fā)生相互轉(zhuǎn)化 特點(diǎn) 1 由知 電場力做的功與路徑無關(guān) 只與初末位置電勢差有關(guān) 2 電場力做功不改變帶點(diǎn)粒子的動能和電勢能的總和 這一守恒關(guān)系類似機(jī)械能守恒定律 電場力做功的四種計算方法 1 定義式計算法 2 電勢變化計算法 此式只適用于勻強(qiáng)電場 適用于任何電場 3 電勢能變化計算法 4 動能變化計算法 適用于任何電場 適用于任何電場 結(jié)合軌跡分析有關(guān)問題 1 畫出入射點(diǎn)的軌跡切線 即畫出初速度v0的方向 2 在根據(jù)軌跡的彎曲方向 確定電場力的方向 3 分析做什么運(yùn)動 4 利用分析力學(xué)的方法來分析粒子 帶電性質(zhì) 電場力做功的正負(fù) 電勢能增減 動能增減 電勢大小變化 電場力大小變化等有關(guān)的問題 小資料 1 電勢能 1 電荷在電場中所具有的電勢叫電勢能 電場力做正功時 電勢能減少 電場力做負(fù)功時 電勢能增加 電場力對電荷做功的多少等于電荷電勢能的變化量 所以電場力做的功是電勢能變化的亮度 不管是正電荷還是負(fù)電荷 正功導(dǎo)致勢能減小 負(fù)功導(dǎo)致勢能增加 1 利用做功正負(fù)來判斷 2 用推論判斷 正電荷在電勢越高的地方電勢能越大 負(fù)電荷在電勢越低的地方電勢能越大 3 利用能量轉(zhuǎn)化與守恒定律 若只有電場力做功時 動能增大電勢能必減小 反之 動能減小電勢能必增加 判斷電勢高低的方法 比較電荷在電場中兩點(diǎn)電勢能大小的方法 1 根據(jù)場源電荷判斷 2 根據(jù)電場線的方向判斷 3 根據(jù)做功判斷 4 根據(jù)公式判斷 5 根據(jù)能量守恒定律判斷 設(shè)法畫出電場線的方向 利用電場線方向判定 用來判定a b兩點(diǎn)電勢高低 2 電場力做功 電勢在電場由一個位置移動到另一個位置 如果電場力做正功 則電勢能減小 電勢能轉(zhuǎn)化為其他形式的能 如果電場力做負(fù)功 則電勢能增加 其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢能 電場力做功的四種計算方法 1 定義式計算法 2 電勢變化計算法 3 電勢能變化計算法 4 動能變化計算法 1 為了使帶負(fù)電的點(diǎn)電荷在勻強(qiáng)電場中沿直線勻速地由a運(yùn)動到b 必須對該電荷施加一個恒力作用 該恒力大小為f 方向與ab成角 如圖所示 點(diǎn)電荷重力忽略不計 則 ab是勻強(qiáng)電場中的等勢線勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)方向和f方向相反a點(diǎn)的電勢比b點(diǎn)的電勢高電荷由a到b的過程中電勢能減小 d a 該粒子帶正電 b 該粒子帶負(fù)電 c 從j到k粒子的電勢能增加 d 粒子從j到k運(yùn)動過程中的動能與電勢能之和不變 b d 2 一帶電粒子沿著下圖中曲線jk穿過一勻強(qiáng)電場 a b c d為該電場的等勢面 其中 若不計粒子受的重力 可以確定 3 在下圖中a b帶等量異種電荷 mn為ab連線的中垂線 現(xiàn)有一個帶電粒子從m點(diǎn)以一定初速v0射出 開始時一段軌跡如圖中的實(shí)線 不考慮粒子的重力 則在飛越該電場的過程中 a 該粒子帶負(fù)電 b 該粒子的動能先增大后減小 c 該粒子的電勢能先減小后增大 d 該粒子運(yùn)動到無窮遠(yuǎn)處后 速率一定仍為v0 abcd 4 在下圖中 判定在下列幾種情況下a b兩點(diǎn)哪點(diǎn)電勢高 填 或 5 如下圖所示 帶箭頭的線段表示某一電場的電場線 在電場力的作用下一帶電粒子 不計重力 經(jīng)過a點(diǎn)飛向b點(diǎn) 軌跡如圖中虛線所示 是判斷 負(fù) b b a a 1 2002上海物理 6 如圖所示 在粗糙水平面上固定一點(diǎn)電荷q 在m點(diǎn)無初速釋放一帶有恒定電荷量的小物塊在q的電場中運(yùn)動到n點(diǎn)靜止 則從m點(diǎn)運(yùn)動到n點(diǎn)的過程中 a 小物塊所受電場力逐漸減小b 小物塊具有的電勢能逐漸減小c m點(diǎn)的電勢一定高于n點(diǎn)的電勢d 小物塊電勢能變化量的大小一定等于克服摩擦力做的功 abd 提示 本題的四個選項(xiàng)相對獨(dú)立 分項(xiàng)進(jìn)行討論 從題干提供的信息可知 小物塊與電荷q帶同種電荷 均為正電或均為負(fù)電 小球遠(yuǎn)離電荷q 據(jù)庫侖定律判斷 a項(xiàng)正確 小物塊從m運(yùn)動到n 電場力做正功 電勢能減少 b項(xiàng)正確 若電荷q為正電 則電勢um un 若電荷q為負(fù)電 則um un 故c錯 據(jù)動能定理或功能關(guān)系 d正確 所以 正確答案是a b d 1 答 電源電動勢相同 內(nèi)阻不同 說明 解決本題