高考物理課件：電勢(shì)

電勢(shì)電勢(shì)是描述電場(chǎng)中某一點(diǎn)電勢(shì)能大小的物理量。它是指將單位正電荷從電場(chǎng)中某一點(diǎn)移到參考點(diǎn)（通常取無窮遠(yuǎn)處或零電勢(shì)點(diǎn)）所做的功。電勢(shì)的定義電勢(shì)的概念電勢(shì)是描述電場(chǎng)能的物理量，表示電場(chǎng)中某點(diǎn)具有的電勢(shì)能與電荷量的比值。電勢(shì)能電荷在電場(chǎng)中受到電場(chǎng)力做功，電場(chǎng)力做功的結(jié)果就是電荷的電勢(shì)能發(fā)生變化。電勢(shì)電勢(shì)能與電荷量的比值稱為電勢(shì)，是描述電場(chǎng)中某點(diǎn)能量特性的物理量。電勢(shì)的單位電勢(shì)的單位是伏特(V)，以紀(jì)念意大利物理學(xué)家亞歷山德羅·伏特而命名。1伏特定義為：將1庫侖的電荷從電勢(shì)為0的參考點(diǎn)移到電勢(shì)為1伏特的點(diǎn)所做的功。1V1V1庫侖電荷移動(dòng)1焦耳的功1000V1kV1000伏特1M1MV100萬伏特1G1GV10億伏特電勢(shì)的作用描述電場(chǎng)電勢(shì)可以直觀地描述電場(chǎng)的性質(zhì)，幫助我們理解電場(chǎng)中各點(diǎn)的能量狀態(tài)。計(jì)算電場(chǎng)力電勢(shì)差可以用于計(jì)算電場(chǎng)力，幫助我們分析帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)。確定電勢(shì)能電勢(shì)可以用來確定帶電粒子在電場(chǎng)中的電勢(shì)能，幫助我們研究帶電粒子在電場(chǎng)中的能量變化。分析電路電勢(shì)差是電路分析中重要的概念，幫助我們理解電壓和電流之間的關(guān)系。電勢(shì)能的概念電勢(shì)能定義電勢(shì)能是指帶電粒子在電場(chǎng)中由于其所處位置而具有的能量。電勢(shì)能與電勢(shì)電勢(shì)能與電勢(shì)密切相關(guān)，是電勢(shì)與電荷量的乘積。電勢(shì)能的本質(zhì)電勢(shì)能是帶電粒子在電場(chǎng)中做功的能力，反映了電場(chǎng)力對(duì)帶電粒子的作用效果。電勢(shì)能的單位電勢(shì)能的單位是焦耳（J），它表示了電荷在電場(chǎng)中所具有的能量。電勢(shì)能的大小與電荷的電量和它所在位置的電勢(shì)有關(guān)。電勢(shì)能是標(biāo)量，它只表示電荷在電場(chǎng)中所具有的能量大小，不表示方向。電勢(shì)能的大小取決于電荷的電量和它所在位置的電勢(shì)，與電荷的運(yùn)動(dòng)路徑無關(guān)。工和電位能的關(guān)系1電場(chǎng)力做功電場(chǎng)力對(duì)電荷做功，電荷的電勢(shì)能發(fā)生變化。2電勢(shì)能變化電荷的電勢(shì)能減少量等于電場(chǎng)力做的功。3負(fù)功電場(chǎng)力做負(fù)功，電荷的電勢(shì)能增加。電勢(shì)差的概念電勢(shì)差的定義電勢(shì)差是指兩點(diǎn)之間電勢(shì)的差值，表示了電場(chǎng)力將單位正電荷從一點(diǎn)移到另一點(diǎn)所做的功。電勢(shì)差的意義電勢(shì)差反映了電場(chǎng)中兩點(diǎn)之間電勢(shì)能的變化，是電場(chǎng)中做功的體現(xiàn)。電勢(shì)差的應(yīng)用電勢(shì)差廣泛應(yīng)用于各種電子器件，如電源、電容器、電路等。電勢(shì)差的公式公式UAB=φA-φB解釋兩點(diǎn)間電勢(shì)差等于這兩點(diǎn)電勢(shì)之差應(yīng)用計(jì)算電場(chǎng)力做功、電勢(shì)能變化、電場(chǎng)強(qiáng)度電位和電勢(shì)差的區(qū)別11.概念不同電位是指電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電勢(shì)能與電荷量的比值，它是一個(gè)相對(duì)量，需要選取參考點(diǎn)。22.物理意義不同電勢(shì)差是指電場(chǎng)中兩點(diǎn)之間電位的差值，它代表著將單位正電荷從一點(diǎn)移動(dòng)到另一點(diǎn)所做的功。33.單位不同電位的單位是伏特(V)，而電勢(shì)差的單位也是伏特(V)，它們表示的是同一個(gè)物理量的不同數(shù)值。等電位面的概念電勢(shì)相等等電位面是指電場(chǎng)中電勢(shì)相同的點(diǎn)的集合。同一平面等電位面是一個(gè)連續(xù)的曲面，所有點(diǎn)電勢(shì)相等。無窮多個(gè)在電場(chǎng)中，可以找到無窮多個(gè)等電位面。等電位面的性質(zhì)等電勢(shì)等電位面上所有點(diǎn)的電勢(shì)相等，這意味著電子在等電位面上移動(dòng)時(shí)，電勢(shì)能不發(fā)生變化。垂直于電場(chǎng)線等電位面總是垂直于該點(diǎn)的電場(chǎng)線，這意味著電場(chǎng)線的方向指向電勢(shì)降低的方向。無功由于電子在等電位面上移動(dòng)時(shí)，電勢(shì)能不變，因此電子在這個(gè)過程中不會(huì)做功。密度等電位面的密度反映了電場(chǎng)強(qiáng)度的強(qiáng)弱，電場(chǎng)強(qiáng)度越強(qiáng)，等電位面越密集。等電位面示例等電位面可以是各種形狀。例如，一個(gè)帶電球體的等電位面是同心球面。一個(gè)帶電平板的等電位面是平行于平板的平面。電動(dòng)勢(shì)的概念非靜電力電動(dòng)勢(shì)是指非靜電力將單位正電荷從電源負(fù)極移動(dòng)到電源正極所做的功。電勢(shì)差電動(dòng)勢(shì)是電源內(nèi)部兩極間電勢(shì)差，表示電源將電荷從負(fù)極移到正極所做的功。電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式電動(dòng)勢(shì)是指電源將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)。電動(dòng)勢(shì)的大小等于電源將單位正電荷從電源的負(fù)極移動(dòng)到正極的過程中，非靜電力所做的功。電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式為：E=W/q，其中E為電動(dòng)勢(shì)，W為非靜電力所做的功，q為移動(dòng)的電荷量。電動(dòng)勢(shì)的單位電動(dòng)勢(shì)的單位是伏特(V)1伏特等于1焦耳每庫侖(J/C)電動(dòng)勢(shì)的大小表示了電源將每庫侖電荷從負(fù)極移到正極所做的功電池的原理1化學(xué)反應(yīng)電池內(nèi)部發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。2電極電池具有正負(fù)兩個(gè)電極，由不同的材料制成，產(chǎn)生電勢(shì)差。3電解質(zhì)電解質(zhì)溶液或固體，允許離子在電極之間移動(dòng)，形成電流。電池的特點(diǎn)可移動(dòng)性電池可用于移動(dòng)設(shè)備，便攜性強(qiáng)?？捎糜诟鞣N電子設(shè)備，如手機(jī)、筆記本電腦等?？沙潆娦圆糠蛛姵乜芍貜?fù)充電使用，降低成本，減少環(huán)境污染。電壓和容量電池具有不同的電壓和容量，滿足不同設(shè)備的功率需求。電子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)電場(chǎng)力電場(chǎng)對(duì)帶電粒子會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng)力，該力的大小與電場(chǎng)強(qiáng)度和帶電粒子的電荷量成正比。運(yùn)動(dòng)方向電子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)方向與電場(chǎng)力方向相反，即電子會(huì)沿著電場(chǎng)線的方向運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)狀態(tài)電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)取決于電場(chǎng)力的方向和電場(chǎng)力的強(qiáng)弱。電子在勻速電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1勻速直線運(yùn)動(dòng)電場(chǎng)力與電子的重力平衡2電場(chǎng)力做功電子的動(dòng)能保持不變3電勢(shì)能變化電子的電勢(shì)能逐漸減少在勻速電場(chǎng)中，電子受到的電場(chǎng)力與重力平衡，因此電子做勻速直線運(yùn)動(dòng)。由于電場(chǎng)力方向與電子運(yùn)動(dòng)方向一致，電場(chǎng)力做正功，電子的動(dòng)能保持不變，但電勢(shì)能逐漸減少。電子在非勻速電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1電場(chǎng)力變化非勻速電場(chǎng)中，電場(chǎng)力的大小和方向都不固定。2加速度變化電子受到的加速度會(huì)隨時(shí)間而變化。3運(yùn)動(dòng)軌跡電子運(yùn)動(dòng)軌跡不再是直線，而是曲線。4能量變化電子的動(dòng)能和勢(shì)能都發(fā)生變化，但機(jī)械能守恒。電子在電場(chǎng)中的加速度電子在電場(chǎng)中會(huì)受到電場(chǎng)力的作用，從而產(chǎn)生加速度。電子的加速度與電場(chǎng)強(qiáng)度成正比，方向與電場(chǎng)強(qiáng)度方向相同。電子的加速度可以由牛頓第二定律計(jì)算得到：a=F/m，其中F是電場(chǎng)力，m是電子的質(zhì)量。9.11x10^-31kg電子質(zhì)量1.60x10^-19C電子電荷E/m加速度電場(chǎng)強(qiáng)度除以電子質(zhì)量電子在電場(chǎng)中的動(dòng)能變化電子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，其動(dòng)能會(huì)發(fā)生變化，這是由于電場(chǎng)力對(duì)電子做功的結(jié)果。電場(chǎng)力做功等于電勢(shì)能的變化，而電勢(shì)能的變化又等于動(dòng)能的變化的負(fù)值。1動(dòng)能增加電子從高電勢(shì)能位置移動(dòng)到低電勢(shì)能位置，電場(chǎng)力做正功，動(dòng)能增加。2動(dòng)能減少電子從低電勢(shì)能位置移動(dòng)到高電勢(shì)能位置，電場(chǎng)力做負(fù)功，動(dòng)能減少。3動(dòng)能守恒如果電子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)過程中，沒有受到其他外力的作用，其動(dòng)能和電勢(shì)能之和保持不變。電子在電場(chǎng)中的勢(shì)能變化電子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，其勢(shì)能發(fā)生變化。電勢(shì)能的改變量等于電場(chǎng)力做的功的負(fù)值。電勢(shì)能的改變量與電勢(shì)差成正比，也與電子的電荷量成正比。勢(shì)能變化公式電勢(shì)能增加W=-ΔEp=-qΔφ電勢(shì)能減少W=-ΔEp=qΔφ電子在電場(chǎng)中的機(jī)械能守恒機(jī)械能電子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，其動(dòng)能和勢(shì)能之和保持不變。由于電場(chǎng)力是保守力，電子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，其機(jī)械能守恒。在電場(chǎng)中，電子運(yùn)動(dòng)過程中動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化，但總機(jī)械能保持不變。機(jī)械能守恒定律是物理學(xué)的基本定律，它在電場(chǎng)中同樣適用。電子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律電場(chǎng)力電子在電場(chǎng)中受到電場(chǎng)力的作用，電場(chǎng)力的大小與電場(chǎng)強(qiáng)度和電荷量有關(guān)。加速度電場(chǎng)力會(huì)導(dǎo)致電子產(chǎn)生加速度，加速度的方向與電場(chǎng)力的方向相同。速度變化電子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，速度的大小和方向都會(huì)發(fā)生變化，取決于電場(chǎng)力的大小和方向。能量變化電子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能和勢(shì)能會(huì)發(fā)生變化，總機(jī)械能守恒。電子在電場(chǎng)中的應(yīng)用電子束電子束可以用來制造電視機(jī)、電腦顯示器等電子設(shè)備的顯示屏。加速器電子在電場(chǎng)中加速可以獲得很高的能量，應(yīng)用于核物理研究和醫(yī)療領(lǐng)域。電子顯微鏡電子顯微鏡利用電子束成像，可以觀察到肉眼無法看到的微觀世界。其他領(lǐng)域電子在電場(chǎng)中的應(yīng)用還有很多，例如電子焊接、電子加工等。電子在電場(chǎng)中的例題11.勻強(qiáng)電場(chǎng)中電子的運(yùn)動(dòng)例如，一個(gè)電子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，從靜止開始運(yùn)動(dòng)，求電子的速度和加速度。22.非勻強(qiáng)電場(chǎng)中電子的運(yùn)動(dòng)例如，一個(gè)電子在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，求電子在某一點(diǎn)的勢(shì)能和動(dòng)能。33.電子在電場(chǎng)中的能量變化例如，一個(gè)電子在電場(chǎng)中從高電勢(shì)點(diǎn)移動(dòng)到低電勢(shì)點(diǎn)，求電子的動(dòng)能和勢(shì)能的變化量。44.電子在電場(chǎng)中的應(yīng)用例如，電子束在電子顯微鏡