第二節(jié)電場能的性質(zhì)演示文稿

第二節(jié)電場能的性質(zhì)演示文稿當(dāng)前1頁，總共83頁。優(yōu)選第二節(jié)電場能的性質(zhì)當(dāng)前2頁，總共83頁。2．電勢(shì)能:電荷在電場中也具有勢(shì)能,叫做電勢(shì)能，用Ep表示．3．電場力做功與電勢(shì)能的關(guān)系(1)靜電力做的功等于電勢(shì)能的______量，即WAB＝EpA－EpB.減少當(dāng)前3頁，總共83頁。(2)電荷在某點(diǎn)具有的電勢(shì)能等于靜電力把它從該點(diǎn)移動(dòng)到_______位置時(shí)所做的功．即電勢(shì)能是相對(duì)的，通常把電荷在離場源電荷_________的電勢(shì)能規(guī)定為零，或把電荷在大地表面上的電勢(shì)能規(guī)定為零．零勢(shì)能無限遠(yuǎn)處當(dāng)前4頁，總共83頁。二、電勢(shì)、等勢(shì)面、電勢(shì)差1．電勢(shì)(1)定義：電荷在電場中某一點(diǎn)的_______與它的_______的比值．(2)表達(dá)式：φ＝

.電勢(shì)能電荷量當(dāng)前5頁，總共83頁。2．等勢(shì)面(1)定義：電場中__________的各點(diǎn)構(gòu)成的面．(2)特點(diǎn)：①在等勢(shì)面上移動(dòng)電荷，電場力不做功．電勢(shì)相同當(dāng)前6頁，總共83頁。②等勢(shì)面一定與電場線垂直，即與場強(qiáng)方向_____．③電場線總是由_______的等勢(shì)面指向電勢(shì)低的等勢(shì)面．④等差等勢(shì)面的疏密表示電場的強(qiáng)弱(等差等勢(shì)面越密的地方，電場線越密).⑤任意兩等勢(shì)面不相交．垂直電勢(shì)高當(dāng)前7頁，總共83頁。3．電勢(shì)差(1)定義：電場中兩點(diǎn)間_____的差值.(2)表達(dá)式：UAB＝φA－φB.(3)電勢(shì)差與電場強(qiáng)度的關(guān)系：勻強(qiáng)電場中兩點(diǎn)間的電勢(shì)差等于電場強(qiáng)度與這兩點(diǎn)沿__________的距離的乘積，即UAB＝Ed.電勢(shì)電場方向當(dāng)前8頁，總共83頁。名師點(diǎn)撥：電勢(shì)和電勢(shì)差都是由電場本身決定的，與檢驗(yàn)電荷無關(guān)，但電勢(shì)是相對(duì)量，電場中各點(diǎn)的電勢(shì)與零電勢(shì)點(diǎn)的選取有關(guān)，而電勢(shì)差是絕對(duì)量，與零電勢(shì)點(diǎn)的選取無關(guān)．當(dāng)前9頁，總共83頁。三、靜電屏蔽1．靜電感應(yīng)現(xiàn)象在電場中的導(dǎo)體，內(nèi)部的_________受到電場力作用，將向_____反方向做定向移動(dòng)，結(jié)果使導(dǎo)體兩端同時(shí)分別出現(xiàn)_____的異種電荷的現(xiàn)象．自由電子電場等量當(dāng)前10頁，總共83頁。2．靜電平衡(1)概念：導(dǎo)體中(包括表面)沒有電荷的定向移動(dòng)的狀態(tài)．(2)特點(diǎn)①導(dǎo)體內(nèi)部的______處處為零，即E內(nèi)＝0.場強(qiáng)當(dāng)前11頁，總共83頁。②整個(gè)導(dǎo)體是一個(gè)_____體，導(dǎo)體表面是一個(gè)_____面．③導(dǎo)體表面上任一點(diǎn)的場強(qiáng)方向與該處表面_____．④帶電導(dǎo)體凈電荷只分布在_________上．等勢(shì)等勢(shì)垂直導(dǎo)體表面當(dāng)前12頁，總共83頁。3．靜電屏蔽現(xiàn)象處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，_________不再受外部電場的影響．導(dǎo)體內(nèi)部當(dāng)前13頁，總共83頁。要點(diǎn)透析直擊高考一、電場力做功和電場中的功能關(guān)系1．電場力做功的計(jì)算方法(1)由公式W＝Fscosα計(jì)算，此公式只適用于勻強(qiáng)電場．可變形為W＝qEd(d＝scosα)，式中d為電荷初、末位置在電場方向上的位移.當(dāng)前14頁，總共83頁。(2)由電場力做功與電勢(shì)能改變的關(guān)系計(jì)算：W＝－ΔEp＝qU.計(jì)算時(shí)有兩種方法：①三個(gè)量都取絕對(duì)值，先計(jì)算出功的數(shù)值．然后再根據(jù)電場力的方向與電荷移動(dòng)位移方向間的夾角確定是電場力做功，還是克服電場力做功．當(dāng)前15頁，總共83頁。②代入符號(hào)，將公式寫成WAB＝qUAB,特別是在比較A、B兩點(diǎn)電勢(shì)高低時(shí)更為方便：先計(jì)算UAB＝WAB/q，若UAB>0，即φA－φB>0，則φA>φB；若UAB<0，即φA－φB<0，則φA<φB.當(dāng)前16頁，總共83頁。特別提醒：應(yīng)用WAB＝qUAB計(jì)算電場力的功時(shí)，可將q、UAB的正負(fù)號(hào)一起代入，計(jì)算出WAB的正負(fù)；也可只代入q、UAB的絕對(duì)值，然后根據(jù)電荷的性質(zhì)，電場力的方向和電荷移動(dòng)方向判斷出功的正負(fù).當(dāng)前17頁，總共83頁。2．功能關(guān)系(1)若只有電場力做功，電勢(shì)能與動(dòng)能之和保持不變；(2)若只有電場力和重力做功,電勢(shì)能、重力勢(shì)能、動(dòng)能之和保持不變；當(dāng)前18頁，總共83頁。(3)除重力之外，其他各力對(duì)物體做的功等于物體機(jī)械能的變化；(4)所有力對(duì)物體所做的功，等于物體動(dòng)能的變化．當(dāng)前19頁，總共83頁。即時(shí)應(yīng)用1．

圖9－2－1如圖9－2－1所示,A、B、C、D、E、F為勻強(qiáng)電場中一個(gè)邊長為1m的當(dāng)前20頁，總共83頁。正六邊形的六個(gè)頂點(diǎn)，A、B、C三點(diǎn)的電勢(shì)分別為10V、20V、30V，則下列說法正確的是(

)A．B、E一定處在同一等勢(shì)面上B．勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)大小為10V/mC．正點(diǎn)電荷從E點(diǎn)移到F點(diǎn)，則電場力做負(fù)功當(dāng)前21頁，總共83頁。D．電子從F點(diǎn)移到D點(diǎn)，電荷的電勢(shì)能減少20eV解析：選AD.由勻強(qiáng)電場的性質(zhì)和正六邊形的性質(zhì)，電場線的方向沿CA連線方向，EB垂直于CA，所以B、E一定處在同一等勢(shì)面上，A正確；AC兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為20V，當(dāng)前22頁，總共83頁。AC間的距離小于2m．所以勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)大小大于10V/m，B錯(cuò)誤；從E點(diǎn)移到F點(diǎn)，電勢(shì)降低，正點(diǎn)電荷受到的靜電力做正功，C錯(cuò)誤；電子從F點(diǎn)移到D點(diǎn)，靜電力做了20eV的功，電荷電勢(shì)能減少20eV，D正確．當(dāng)前23頁，總共83頁。二、電勢(shì)高低及電勢(shì)能大小的比較方法1．比較電勢(shì)高低的幾種方法(1)沿電場線方向，電勢(shì)越來越低，電場線由電勢(shì)高的等勢(shì)面指向電勢(shì)低的等勢(shì)面．當(dāng)前24頁，總共83頁。(2)判斷出UAB的正負(fù)，再由UAB＝φA－φB，比較φA、φB的大小，若UAB>0，則φA>φB，若UAB<0，則φA<φB.(3)取無窮遠(yuǎn)處為零電勢(shì)點(diǎn)，正電荷周圍電勢(shì)為正值，且離正電荷近處電勢(shì)高；負(fù)電荷周圍電勢(shì)為負(fù)值，且離負(fù)電荷近處電勢(shì)低．當(dāng)前25頁，總共83頁。2．電勢(shì)能大小的比較方法(1)場源電荷判斷法①離場源正電荷越近，試探正電荷的電勢(shì)能越大，試探負(fù)電荷的電勢(shì)能越小．②離場源負(fù)電荷越近，試探正電荷的電勢(shì)能越小，試探負(fù)電荷的電勢(shì)能越大．當(dāng)前26頁，總共83頁。(2)電場線判斷法①正電荷順著電場線的方向移動(dòng)時(shí)，電勢(shì)能逐漸減??；逆著電場線的方向移動(dòng)時(shí)，電勢(shì)能逐漸增大．②負(fù)電荷順著電場線的方向移動(dòng)時(shí)，電勢(shì)能逐漸增大；逆著電場線的方向移動(dòng)時(shí)，電勢(shì)能逐漸減小．當(dāng)前27頁，總共83頁。(3)做功判斷法電場力做正功，電荷(無論是正電荷還是負(fù)電荷)從電勢(shì)能較大的地方移向電勢(shì)能較小的地方，反之，如果電荷克服電場力做功，那么電荷將從電勢(shì)能較小的地方移向電勢(shì)能較大的地方．當(dāng)前28頁，總共83頁。特別提醒：(1)電勢(shì)差的正負(fù)表示兩點(diǎn)電勢(shì)的相對(duì)高低.,(2)電場線或等差等勢(shì)面越密的地方電場強(qiáng)度越大，但電勢(shì)不一定越高.當(dāng)前29頁，總共83頁。即時(shí)應(yīng)用2．(2010·高考山東卷)某電場的電場線分布如圖9－2－2所示，下列說法正確的是(

)圖9－2－2當(dāng)前30頁，總共83頁。A．c點(diǎn)電場強(qiáng)度大于b點(diǎn)電場強(qiáng)度B．a(chǎn)點(diǎn)電勢(shì)高于b點(diǎn)電勢(shì)C．若將一試探電荷＋q由a點(diǎn)釋放，它將沿電場線運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)D．若在d點(diǎn)再固定一點(diǎn)電荷－Q，將一試探電荷＋q由a移至b的過程中，電勢(shì)能減少當(dāng)前31頁，總共83頁。解析：選BD.c點(diǎn)所在處的電場線比b點(diǎn)稀疏，所以Ec＜Eb，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；沿電場線方向電勢(shì)降低，所以φa＞φb,故選項(xiàng)B正確；a到b的電場線是曲線,試探電荷所受的電場力沿電場線的切線方向，因此試探電荷不可能沿電場線由a運(yùn)動(dòng)到b，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；將試當(dāng)前32頁，總共83頁。探電荷＋q由a移至b的過程中，電場力做正功，電勢(shì)能減少，故選項(xiàng)D正確三、電場強(qiáng)度、電勢(shì)、電勢(shì)差、電勢(shì)能的對(duì)比當(dāng)前33頁，總共83頁。電場強(qiáng)度電勢(shì)電勢(shì)差電勢(shì)能意義描述電場力的性質(zhì)描述電場能的性質(zhì)描述電場能的性質(zhì)描述電荷在電場中的能量，電荷做功的本領(lǐng)當(dāng)前34頁，總共83頁。電場強(qiáng)度電勢(shì)電勢(shì)差電勢(shì)能定義E＝φ＝

(Ep為電荷的電勢(shì)能)UAB＝Ep＝qφ當(dāng)前35頁，總共83頁。電場強(qiáng)度電勢(shì)電勢(shì)差電勢(shì)能矢標(biāo)性矢量，方向?yàn)檎姾傻氖芰Ψ较驑?biāo)量，但有正負(fù)，正負(fù)只表示高低標(biāo)量，但有正負(fù)，正負(fù)只反映A、B兩點(diǎn)電勢(shì)的高低標(biāo)量，但有正負(fù)，正負(fù)只表示大小當(dāng)前36頁，總共83頁。電場強(qiáng)度電勢(shì)電勢(shì)差電勢(shì)能決定因素場強(qiáng)由電場本身決定，與試探電荷無關(guān)電勢(shì)由電場本身決定，與試探電荷無關(guān)，其大小與參考點(diǎn)的選取有關(guān)，有相對(duì)性由電場本身兩點(diǎn)間的差異決定，與試探電荷無關(guān)，與參考點(diǎn)選取無關(guān)由電荷量和該點(diǎn)電勢(shì)二者共同決定，與參考點(diǎn)選取有關(guān)當(dāng)前37頁，總共83頁。電場強(qiáng)度電勢(shì)電勢(shì)差電勢(shì)能關(guān)系場強(qiáng)為零的地方電勢(shì)不一定為零電勢(shì)為零的地方場強(qiáng)不一定為零零場強(qiáng)區(qū)域兩點(diǎn)間的電勢(shì)差一定為零，電勢(shì)差為零的區(qū)域場強(qiáng)不一定為零電場強(qiáng)度為零，電勢(shì)能不一定為零；電勢(shì)能為零，電場強(qiáng)度不一定為零當(dāng)前38頁，總共83頁。電場強(qiáng)度電勢(shì)電勢(shì)差電勢(shì)能聯(lián)系勻強(qiáng)電場中：UAB＝Ed(d為AB間沿電場方向的距離)；電勢(shì)沿場強(qiáng)方向降低最快；關(guān)系式：UAB＝φA－φB，WAB＝－(EpB－EpA)＝EpA－EpB＝qUAB當(dāng)前39頁，總共83頁。特別提醒：電場力的功、電勢(shì)能、電勢(shì)及電勢(shì)差都是標(biāo)量，它們的正負(fù)意義不全相同，應(yīng)用時(shí)注意區(qū)分，而矢量的正負(fù)一定表示該量的方向.當(dāng)前40頁，總共83頁。即時(shí)應(yīng)用3．(2011·高考海南卷)關(guān)于靜電場，下列說法正確的是(

)A．電勢(shì)等于零的物體一定不帶電B．電場強(qiáng)度為零的點(diǎn)，電勢(shì)一定為零C．同一電場線上的各點(diǎn),電勢(shì)一定相等當(dāng)前41頁，總共83頁。D．負(fù)電荷沿電場線方向移動(dòng)時(shí)，電勢(shì)能一定增加解析：選D.零電勢(shì)的位置是人為選定的，與物體是否帶電無關(guān)，A錯(cuò)誤．電場強(qiáng)度是電勢(shì)隨空間的變化率，二者的大小之間無直接聯(lián)系，B錯(cuò)誤．沿電場線的方向電勢(shì)是逐漸降低的，當(dāng)前42頁，總共83頁。C錯(cuò)誤．由于負(fù)電荷在電勢(shì)越低處電勢(shì)能越大，故D正確．當(dāng)前43頁，總共83頁。題型探究講練互動(dòng)

有關(guān)軌跡類問題的分析例1

圖9－2－3當(dāng)前44頁，總共83頁。(2011·高考江蘇卷)一粒子從A點(diǎn)射入電場，從B點(diǎn)射出，電場的等勢(shì)面和粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖9－2－3所示，圖中左側(cè)前三個(gè)等勢(shì)面彼此平行，不計(jì)粒子的重力．下列說法正確的有(

)A．粒子帶負(fù)電荷B．粒子的加速度先不變，后變小當(dāng)前45頁，總共83頁。C．粒子的速度不斷增大D．粒子的電勢(shì)能先減小，后增大【解析】電場線與等勢(shì)面垂直，可知右側(cè)虛線上方電場線斜向右上方偏,而粒子向下偏，說明粒子帶負(fù)電，故A正確；等勢(shì)面的疏密表示電場強(qiáng)度的大小，故B正確；粒子在左側(cè)做減當(dāng)前46頁，總共83頁。速運(yùn)動(dòng)，故C錯(cuò)誤；粒子所受的電場力一直做負(fù)功，電勢(shì)能增加，D錯(cuò)誤【答案】

AB當(dāng)前47頁，總共83頁?！疽?guī)律總結(jié)】解決此類問題的關(guān)鍵是弄清電場的方向和電荷的正負(fù)．變式訓(xùn)練1圖9－2－4當(dāng)前48頁，總共83頁。如圖9－2－4，初速度為v的帶電粒子,從A點(diǎn)射入電場,沿虛線運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)．問(1)粒子帶什么電性？(2)A、B兩點(diǎn)的加速度方向？(3)在運(yùn)動(dòng)過程中粒子的加速度、電勢(shì)能、速度各如何變化？當(dāng)前49頁，總共83頁。解析：(1)由動(dòng)力學(xué)知識(shí)知粒子受合力方向指向彎曲的一側(cè)，由粒子運(yùn)動(dòng)軌跡可知粒子帶正電；(2)A、B兩點(diǎn)的加速度方向即為該點(diǎn)處電磁線的切線方向；(3)由電場線的疏密情況可知粒子由A當(dāng)前50頁，總共83頁。運(yùn)動(dòng)到B的過程中場強(qiáng)逐漸變大,故粒子受靜電力F變大,則粒子加速度增大;由圖還知從A運(yùn)動(dòng)到B的過程中粒子運(yùn)動(dòng)方向與受電場力方向之間夾銳角，故電場力做正功，粒子的電勢(shì)能減小,動(dòng)能增大，速度增大．答案：見解析當(dāng)前51頁，總共83頁。

等分法求電勢(shì)圖9－2－5當(dāng)前52頁，總共83頁。

如圖9－2－5所示，虛線方框內(nèi)有一勻強(qiáng)電場,A、B、C為該電場中的三個(gè)點(diǎn).已知φA＝12V,φB＝6V，φC＝－6V．試在該方框中作出該電場的示意圖(即畫出幾條電場線)，并要求保留作圖時(shí)所用的輔助線．若將一個(gè)電子從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，電場力做多少例2當(dāng)前53頁，總共83頁。電子伏特的功？【思路點(diǎn)撥】由于電場線與等勢(shì)面垂直，而且在勻強(qiáng)電場中與等勢(shì)點(diǎn)連線垂直的線一定是電場線．電勢(shì)相等的點(diǎn)可以根據(jù)勻強(qiáng)電場電勢(shì)均勻降低的特點(diǎn)，把線段等分來尋找．當(dāng)前54頁，總共83頁。

圖9－2－6【解析】如圖9－2－6所示，用虛線連接AC.因φA＝12V，φC＝－6V，把AC線段分為三等份，得D點(diǎn)的電勢(shì)φD＝6V，當(dāng)前55頁，總共83頁。連接DB，則DB為一條等勢(shì)線，可以畫出與等勢(shì)線垂直的電場線，如圖中實(shí)線所示，電勢(shì)降低的方向?yàn)閳鰪?qiáng)方向．將一電子從A點(diǎn)移到B點(diǎn),電場力做的功W＝－eUAB＝－e×(12－6)V＝－6eV.【答案】如解析圖所示－6eV當(dāng)前56頁，總共83頁。【規(guī)律總結(jié)】用“等分法”求該等勢(shì)點(diǎn)，一般先連接電勢(shì)最高最低點(diǎn)成線段，然后在這條線段上找與另一點(diǎn)等勢(shì)的點(diǎn)．當(dāng)前57頁，總共83頁。變式訓(xùn)練2圖9－2－7當(dāng)前58頁，總共83頁。如圖9－2－7所示，ABCD是勻強(qiáng)電場中一正方形的四個(gè)頂點(diǎn)，已知A、B、C三點(diǎn)的電勢(shì)分別是φA＝15V，φB＝3V，φC＝－3V，由此可推斷D點(diǎn)電勢(shì)φD是多少？當(dāng)前59頁，總共83頁。解析：法一：運(yùn)用等勢(shì)面跟電場線垂直,勻強(qiáng)電場的等勢(shì)面和電場線都是等間距的平行直線，可以先選取一條直線，在直線上找出與A、B、C、D四點(diǎn)對(duì)應(yīng)電勢(shì)相等的點(diǎn)，由此確定與D點(diǎn)等勢(shì)的電勢(shì)，從而確定D點(diǎn)的電勢(shì)．當(dāng)前60頁，總共83頁。根據(jù)A、B、C三點(diǎn)電勢(shì)的特點(diǎn)，連接AC并在AC連線上取M、N兩點(diǎn)，使AM＝MN＝NC，如圖所示，盡管AC不一定是場強(qiáng)方向，但可以肯定UAM＝UMN＝UNC.當(dāng)前61頁，總共83頁。由此可知，φN＝3V，φM＝9V，故B、N兩點(diǎn)在同一等勢(shì)線上，根據(jù)幾何知識(shí)不難證明MD平行于BN，即MD也為等勢(shì)線，所以φD＝φM＝9V.當(dāng)前62頁，總共83頁。法二：由勻強(qiáng)電場的特點(diǎn)知，在勻強(qiáng)電場中，相互平行的相等的線段的兩端點(diǎn)電勢(shì)差相等，故有UAB＝UDC.φA－φB＝φD－φC，所以φD＝9V.答案：9V當(dāng)前63頁，總共83頁。

電場中的能量問題例3

圖9－2－8當(dāng)前64頁，總共83頁。如圖9－2－8所示,在O點(diǎn)放置一個(gè)正電荷.在過O點(diǎn)的豎直平面內(nèi)的A點(diǎn),自由釋放一個(gè)帶正電的小球,小球的質(zhì)量為m、電荷量為q.小球落下的軌跡如圖中虛線所示,它與以O(shè)為圓心、R為半徑的圓(圖中實(shí)線表示)相交于B、C兩點(diǎn),O、C在同一水平線上,∠BOC＝30°,當(dāng)前65頁，總共83頁。A距離OC的豎直高度為h.若小球通過B點(diǎn)的速度為v，試求：(1)小球通過C點(diǎn)的速度大?。?2)小球由A到C的過程中電勢(shì)能的增加量．當(dāng)前66頁，總共83頁。當(dāng)前67頁，總共83頁。當(dāng)前68頁，總共83頁?！疽?guī)律總結(jié)】在解決電場中的能量問題時(shí)常用到的基本規(guī)律有動(dòng)能定理、能量守恒，有時(shí)也會(huì)用到功能關(guān)系.應(yīng)用動(dòng)能定理解決問題需研究合外力的功(或總功)．應(yīng)用能量守恒解決問題需注意電勢(shì)能和其他形式能之間的轉(zhuǎn)化．當(dāng)前69頁，總共83頁。應(yīng)用功能關(guān)系解決該類問題需明確電場力做功與電勢(shì)能改變之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系．當(dāng)前70頁，總共83頁。變式訓(xùn)練3圖9－2－9當(dāng)前71頁，總共83頁。A．P點(diǎn)的位置可能在過O點(diǎn)的豎直線上，也可能在該豎直線的左方或右方B．電場力對(duì)小球做負(fù)功，小球的電勢(shì)能增加C．小球的電勢(shì)能減少量與重力勢(shì)能減少量之和等于小球的動(dòng)能增加量當(dāng)前72頁，總共83頁。