静电力做功的特点电势能和电势课件

单击此处编辑母版文本样式,第一章静电场,新 课 程 新 设 计 名 师 同 步 导 学,首 页,上一页,下一页,末 页,第一章静电场,第4节电势能和电势,第1课时静电力做功的特点,电势能和电势,1通过讨论静电力对试探电荷做功，知道静电力做功与路径无关的特点,2将静电力做功与重力做功进行类比，理解静电力做功与电势能变化的关系认识电势能的相对性,3知道电势的定义方法及其定义式、单位,要点一电场力做功的特点,1,匀强电场中电场力做功的计算：,如图所示，在场强为,E,的匀强电场中，将正电荷,q,从,A,移到,B,，若,AB,L,，并且,AB,与电场线的夹角为,.则电场力对电荷所做的功为,W,FL,cos,qEL,cos,.,2电场力做功的特点,静电场中，电场力做功只与移动电荷的电荷量以及起点和终点的位置有关，而与路径无关,判断电场力做正功还是做负功的方法,判断电场力做功正负，一般有两种方法：,(1)根据电场力和位移方向的夹角判断此方法常用于匀强电场中恒定电场力做功的判断夹角为锐角做正功，夹角为钝角做负功，夹角为直角不做功,(2)根据电场力和瞬时速度方向的夹角判断此方法常用于判断曲线运动中变化电场力的做功，夹角为锐角做正功，夹角为钝角做负功，夹角为直角不做功,要点二电势能,1,定义：,由于移动电荷时静电力做功与移动的路径无关，电荷在电场中也具有势能，这种势能叫做电势能用,E,p,表示，单位是J.,2,静电力做功与电势能变化的关系,(1)电场力对电荷做正功时，电荷电势能减少；电场力对电荷做负功时，电荷电势能增加,(2)若用,W,AB,表示电荷从,A,点移动到,B,点的过程中静电力做的功，,E,p,A,和,E,p,B,表示电荷在,A,点和,B,点的电势能，则有,W,AB,E,p,A,E,p,B,3电势能的大小,若规定电荷在,B,点电势能为0，则,E,p,B,0，,E,p,A,W,AB,即电荷在电场中某点处电势能的大小，等于把它从该点移动到零势能位置时静电力做的功,4,对电势能的理解,(1)系统性：电势能由电场和电荷共同决定，属于电场和电荷系统所共有的，我们习惯说成电场中的电荷所具有的,(2)相对性：电势能是一个相对量，其数值与零势能点的选取有关，因此确定电荷的电势能首先应确定参考点，也就是零势能点的位置,(3)标量性：电势能是标量，有正负、无方向电势能为正值表示电势能大于参考点的电势能，电势能为负值表示电势能小于参考点的电势能,5电势能与重力势能的比较,两种势能,比较内容,电势能,重力势能,定义,电场中的电荷具有的势能电势能,重力场中的物体具有的势能重力势能,系统性,电荷和电场,物体和地球,大小的,相对性,电荷在某点的电势能等于把电荷从该点移到零势能位置时静电力做的功,物体在某点的重力势能等于把物体从该点移到零势能位置时重力做的功,两种势能,比较内容,电势能,重力势能,变化大小,的量度,电场力做的功是电势能变化大小的量度，静电力做的功等于电势能的减少量,重力做的功是重力势能变化大小的量度，重力做的功等于重力势能的减少量,对应力做,功的特点,做功多少只与始末位置有关，与经过的路径无关，且做的功等于势能的减少量,电势能大小的判断,(1)场源电荷判断法：离正场源电荷越近，正试探电荷的电势能越大，负试探电荷的电势能越小；离负场源电荷越近，正试探电荷的电势能越小，负试探电荷的电势能越大,(2)电场线法：正电荷顺着电场线的方向移动时电势能逐渐减小，逆着电场线的方向移动时电势能逐渐增大；负电荷顺着电场线的方向移动时电势能逐渐增大，逆着电场线的方向移动时电势能逐渐减小,(,3,),做功判断法：无论正、负电荷，电场力做正功，电荷的电势能减小；电场力做负功，电荷的电势能增大.,要点三电势,1,定义：,电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值，叫做这一点的电势，用,表示,有的同学误认为根据电势,的定义式，,与,E,p,成正比，与,q,成反比,辨析：,与电场强度一样，电场中某点处,的大小是由电场本身的条件决定的，与在该点处是否放置电荷、电荷的电性、电荷量均无关,(4)电势的相对性,电势是相对的，只有先确定了电势零点以后，才能确定电场中其他位置的电势电场中某点的电势跟电势零点的选择有关,对不是无限大的带电体产生的电场，通常取无限远处的电势为零；在实际处理问题中，又常取大地电势为零,4,电势与电场线的关系：,无论什么电场，沿电场线方向电势是逐渐降低的，且是电势降落最快的方向,5电势能与电势的区别与联系,6电势和电场强度的关系,电势,电场强度,E,矢标性,标量,矢量,单位,V/m,N/C,联系,(1)电势沿着电场强度的方向降低,(2)大小之间不存在任何关系，电势为零的点，电场强度不一定为零；电势高的地方，电场强度不一定大；电场强度为零的地方，电势不一定为零；电场强度大的地方，电势不一定高,如何比较电场中两点电势的高低,(1)根据电场力做功判断：,在两点间移动正电荷，如果电场力做正功，则电势降低，如果电场力做负功，则电势升高,在两点间移动负电荷，如果电场力做正功，则电势升高；如果电场力做负功，则电势降低,(2)根据电场线确定：,电场线的方向就是电势降低最快的方向,(3)根据电荷电势能的变化：,如果在两点间移动正电荷时，电势能增加，则电势升高；电势能减少，则电势降低,如果在两点间移动负电荷时，电势能增加，则电势降低；电势能减少，则电势升高,如果把,q,1.010,8,C的点电荷,Q,从无穷远处移到电场中的,A,点，需要克服电场力做功,W,1.210,4,J，那么：,(1),Q,在,A,点的电势能和,A,点的电势各是多少？,(2),Q,在未移入电场前,A,点的电势是多少？,【分析】,由,W,E,p,E,p,A,，可计算出,E,p,A,，根据,A,点的电势能可求出,A,点的电势,题 型,1,电势、电势能的计算,【答案】,(1)1.210,4,J1.210,4,V(2)1.210,4,V,在静电场中，把一个电荷量为,q,2.010,5,C的负电荷由,M,点移到,N,点，电场力做正功6.010,4,J，由,N,点移到,P,点，电场力做负功1.010,3,J，则,M,、,N,、,P,三点电势高低关系是_,变式训练 1-1,解析：,首先画一条电场线，如图所示,在中间位置附近画一点作为,M,点因为由,M,N,电场力做正功，而负电荷所受电场力与场强方向相反，则可确定,N,点在,M,点左侧由,N,P,电场力做负功，即沿着电场线移动，又因1.0,10,3,J6.0,10,4,J，所以肯定移过了,M,点，即,P,点位于,M,点右侧这样，,M,、,N,、,P,三点电势的高低关系是,N,M,P,.,答案：,N,M,P,某静电场的电场线分布如图所示，图中,P,、,Q,两点的电场强度的大小分别为,E,P,和,E,Q,，电势分别为,P,和,Q,，则(),题 型,2,电场强度和电势的关系,A,E,P,E,Q,，,P,Q,B,E,P,E,Q,，,P,Q,C,E,P,Q,D,E,P,E,Q,，,P,Q,【解析】,从图可以看出,P,点的电场线的密集程度大于,Q,点的密集程度，故,P,点的场强大于,Q,点的场强；因电场线的方向由,P,指向,Q,，而沿电场线的方向电势逐渐降低，所以,P,点的电势高于,Q,点的电势，故A正确,【答案】,A,【,方法总结,】,电场强度与电势的大小没有直接的关系，它们是从两个不同的角度描述电场性质的物理量电荷在电场中某点受力大，该点场强大，电势不一定高，所以电场强度大的地方电势不一定高电场强度等于0的地方电势不一定等于0.,(2014洛阳二模),如图所示，,Q,1,和,Q,2,是两个电荷量大小相等的点电荷，,MN,是两电荷的连线，,HG,是两电荷连线的中垂线，,O,是垂足，下列说法正确的是(),变式训练 2-1,A若两电荷是异种电荷，则,OM,的中点与,ON,的中点电势一定相等,B若两电荷是异种电荷，则,O,点的电场强度大小，与,MN,上各点相比是最小的，而与,HG,上各点相比是最大的,C若两电荷是同种电荷，则,OM,中点与,ON,中点处的电场强度一定相同,D若两电荷是同种电荷，则,O,点的电场强度大小，与,MN,上各点相比是最小的，与,HG,上各点相比是最大的,解析：,若两电荷是异种电荷，则,OM,的中点与,ON,的中点电势不相等，正电荷周围的电势高，A选项错误；,MN,连线上中点,O,的电场强度最小，中垂线上,O,点的电场强度最大，B选项正确；若两电荷是同种电荷，根据对称性可知，,OM,中点与,ON,中点处的电场强度大小相等，方向相反，C选项错误；,MN,连线上中点,O,的场强为零，故D选项错误,答案：,B,如图所示，在静电场中，一个负电荷,q,受到一个非静电力作用，由,A,点移动到,B,点，则下列说法正确的是(),题 型,3,电场中的功能关系,【解析】,根据动能定理，合外力对电荷所做的功等于电荷动能的增量；对电荷和电场组成的系统而言，非静电力是外力，非静电力对电荷做了多少正功，系统能量(电势能和电荷动能)就增加多少；根据静电力做功与电势能变化的关系及静电力对电荷做负功，得电荷克服静电力做功等于电荷电势能的增量，所以B、C、D对,【答案】,BCD,【,方法总结,】,(1)明确研究对象与研究过程,(2)对研究对象受力分析，明确物体受什么力作用，知道力做功所对应的能量变化问题,(3)依据电场力做功，引起电势能的变化；重力做功引起重力势能的变化；而动能变化则取决于合外力做功，来判断各种能量是如何变化的,(2014盐城一模),如图所示，实线表示电场线，虚线表示带电粒子运动的轨迹带电粒子只受电场力的作用，运动过程中电势能逐渐减小，它运动到,b,处时的运动方向与受力方向可能的是(),变式训练 3-1,解析：,带电粒子在电场力作用下做曲线运动，根据曲线运动力和轨迹的关系可知，电场力指向轨迹的内侧，与电场线重合，方向向左；运动过程中电势能逐渐减小，根据功能关系可知，电场力做正功，粒子由,C,运动到,a,点，故D选项正确，ABC选项错误,答案：,D,1下列说法中正确的是(),A无论是正电荷还是负电荷，从电场中某点移到无穷远处时，电场力做的正功越多，电荷在该点的电势能就越大,B无论是正电荷还是负电荷，从电场中某点移到无穷远处时，电场力做的正功越少，电荷在该点的电势能越大,C无论是正电荷还是负电荷，从无穷远处移到电场中某点时，克服电场力做功越多，电荷在该点的电势能越大,D无论是正电荷还是负电荷，从无穷远处移到电场中某点时，克服电场力做功越少，电荷在该点的电势能越大,解析：,无穷远处的电势能为0，电荷从电场中某处移动到无穷远处时，若电场力做正功，电势能减少，到无穷远处时电势能减为0，电荷在该点的电势能为正值，且等于移动过程中电荷电势能的变化，也就等于电场力做的功，因此电场力做的正功越多，电荷在该点电势能越大，A正确，B错误电荷从无穷远处移到电场中某点时，若克服电场力做功，电势能由零增大到某值，此值就是电荷在该点的电势能值，因此，电荷在该点的电势能等于电荷从无穷远处移到该点时，克服电场力所做的功，故C正确，D错误,答案：,AC,2,(2014松江区一模),一点电荷，仅在电场力的作用下，沿直线由,A,点运动到,B,点的过程中，速率逐渐增大，下列判断正确的是(),A在此过程中，电荷所受电场力的方向总是由,A,指向,B,B在此过程中，电荷的电势能逐渐增大,C线段,AB,间的各点，电场强度的方向都是由,A,指向,B,D自,A,至,B,，电势逐渐降低,解析：,点电荷仅在电场力的作用下，沿直线由,A,运动到,B,，则根据轨迹和受力的关系可知，电场力由,A,指向,B,，点电荷的电性未知，则电场强度方向未知，电势高低未知，故A选项正确，CD选项错误；速率逐渐增大，动能增大，根据能量守恒定律可知，电势能逐渐减小，B选项错误,答案：,A,3,(2014闵行区一模),关于静电场，下列结论普遍成立的是(),A电场强度大的地方电势高，电场强度小的地方电势低,B电场中任意两点之间的电势差只与这两点的场强有关,C单位正