2015版高中物理1.4电势能和电势课件新人教版选修

4 电 势 能 和 电 势第 一 章 学 习 目 标 定 位1 课 堂 情 景 切 入2 知 识 自 主 梳 理3 重 点 难 点 突 破4 考 点 题 型 设 计6 课 时 作 业8 课 堂 知 识 构 建5 易 错 案 例 剖 析7 学 习 目 标 定 位 知 道 静 电 力 做 功 的 特 点 ， 了 解 静 电 力 做 功 和 电 势 能变 化 的 关 系 掌 握 电 势 能 、 电 势 的 概 念 、 公 式 和 性 质 知 道 什 么 是 等 势 面 ， 理 解 等 势 面 的 特 点 课 堂 情 景 切 入 我 们 知 道 重 力 做 正 功 ， 物 体 的 重 力 势 能 减 小 ， 其 高 度 降 低(如 图 甲 )； 当 重 力 做 负 功 ， 物 体 的 重 力 势 能 增 大 ， 其 高 度 升 高(如 图 乙 )。 那 么 当 电 场 力 做 正 功 (或 负 功 )时 (如 图 丙 )， 其 电 势 能与 电 势 又 是 怎 样 变 化 的 呢 ？ 知 识 自 主 梳 理 生物静电力做功的特点1.特点在 静 电 场 中 移 动 电 荷 时 ， 静 电 力 做 的 功 与 电 荷 的 _位 置 和 _位 置 有 关 ， 与 电 荷 经 过 的 路 径 _。2适用范围该 结 论 对 于 匀 强 电 场 和 非 匀 强 电 场 均 适 用 。 起 始终 止 无 关 电势能1.概念电 荷 在 _叫 做 电 势 能 ， 可 用 Ep表 示 。2大小电 荷 在 某 点 的 电 势 能 ， 等 于 静 电 力 把 它 从 该 点 移 动 到_时 所 做 的 功 。电 场 中 的 势 能零 势 能 位 置 3与电场力做功的关系静 电 力 做 的 功 等 于 电 势 能 的 _， 用 公 式 表 示 WAB _。电 场 力 做 正 功 ， 电 势 能 _， 电 场 力 做 负 功 ， 电 势 能_。4相对性电 势 能 的 数 值 大 小 与 _的 选 取 有 关 。 通 常 把 离 场源 电 荷 _或 _的 电 势 能 规 定 为 零 。减 少 量EPA EPB 减 小增 加 零 势 能 点无 穷 远 处 地 球 表 面 1.定义电 荷 在 电 场 中 某 一 点 的 _与 它 的 _的 比值 ， 叫 做 这 一 点 的 电 势 。3单位_， 符 号 是 V。电势电 势 能 电 荷 量伏 特 4特点(1)相 对 性 ： 电 场 中 各 点 电 势 的 高 低 ， 与 所 选 取 的_的 位 置 有 关 。(2)标 量 性 ： 电 势 是 标 量 ， 只 有 大 小 ， 没 有 方 向 ， 但 有_。5判断电势高低的办法(1)在 电 场 中 沿 着 电 场 线 的 方 向 ， 电 势 逐 渐 _。(2)在 电 场 力 作 用 下 ， 静 止 的 正 电 荷 从 _移 向_。电 势 零 点正 负 降 低高 电 势低 电 势 等势面1.定义在 电 场 中 ， _叫 做 等 势 面 。2等势面特点(1)等 势 面 上 各 点 电 势 相 等 ， 在 等 势 面 上 移 动 电 荷 电 场 力_。(2)等 势 面 一 定 跟 电 场 线 _， 而 且 电 场 线 总 是 由 电 势较 高 的 等 势 面 指 向 _的 等 势 面 。(3)规 定 ： 画 等 势 面 时 ， 相 邻 两 等 势 面 间 电 势 差 相 等 ， 这样 ， 在 等 势 面 密 处 电 场 强 度 _， 在 等 势 面 疏 处 ， 电 场 强度 _。 电 势 相 等 的 点 组 成 的 面不 做 功 垂 直电 势 较 低 较 大较 小 重 点 难 点 突 破 一、对电势能的理解1电势能的特点(1)电 势 能 是 由 电 场 和 电 荷 共 同 决 定 的 ， 属 于 电 荷 和 电 场 所共 有 的 ， 我 们 习 惯 上 说 成 电 荷 的 电 势 能 。(2)电 势 能 是 标 量 ， 有 正 负 但 没 有 方 向 ， 其 正 负 表 示 大 小 。(3)电 势 能 是 相 对 的 ， 其 大 小 与 选 定 的 参 考 点 有 关 。 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 。 2电势能增减的判断方法(1)做 功 判 断 法无 论 正 、 负 电 荷 ， 只 要 电 场 力 做 正 功 ， 电 荷 的 电 势 能 一 定减 小 ； 只 要 电 场 力 做 负 功 ， 电 荷 的 电 势 能 一 定 增 大 。(2)电 场 线 判 断 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 二、对电势的理解1电势的特点(1)电 势 具 有 相 对 性 ； 电 势 是 相 对 的 ， 电 场 中 某 点 的 电 势 高低 与 零 电 势 点 的 选 取 有 关 。 通 常 将 离 场 源 电 荷 无 穷 远 处 ， 或 是地 球 表 面 选 为 零 电 势 点 。(2)电 势 是 标 量 ： 电 势 是 只 有 大 小 、 没 有 方 向 的 物 理 量 ， 在规 定 了 电 势 零 点 后 ， 电 场 中 各 点 的 电 势 可 能 是 正 值 ， 也 可 能 是负 值 。 正 值 表 示 该 点 的 电 势 高 于 零 电 势 ； 负 值 表 示 该 点 的 电 势低 于 零 电 势 。 显 然 ， 电 势 的 正 负 只 表 示 大 小 ， 不 表 示 方 向 。 2电势高低的判断方法(1)电 场 线 法 ： 沿 电 场 线 方 向 ， 电 势 越 来 越 低 。(2)场 源 电 荷 判 断 法 ： 离 场 源 正 电 荷 越 近 的 点 ， 电 势 越 高 ；离 场 源 负 电 荷 越 近 的 点 ， 电 势 越 低 。(3)电 势 能 判 断 法 ： 对 于 正 电 荷 ， 电 势 能 越 大 ， 所 在 位 置 的电 势 越 高 ； 对 于 负 电 荷 ， 电 势 能 越 小 ， 所 在 位 置 的 电 势 越 高 。 3电势能与电势的区别与联系 (河 北 石 家 庄 市 2013 2014学 年 高 二 上 学 期 期 末 )将 一 电 荷量 为 Q的 小 球 放 在 不 带 电 的 金 属 球 附 近 ， 所 形 成 的 电 场 线 分布 如 图 所 示 ， 金 属 球 表 面 的 电 势 处 处 相 等 ， a、 b为 电 场 中 的两 点 ， 则 ( ) A a点 的 电 场 强 度 比 b点 的 大B a点 的 电 势 比 b点 的 高C 检 验 电 荷 q在 a点 的 电 势 能 比 在 b点 的 大D 将 检 验 电 荷 q从 a点 移 到 b点 的 过 程 中 ， 电 场 力 做 正功答案：AB解析：电场线越密集，表示该处的电场强度越大，故a点的电场强度比b点的大，选项A正确；顺电场线方向电势逐渐降低，故a点电势比b点的高，选项B正确；检验电荷q从a点移到b点，电场力做负功，电势能增加，故选项C、D错误。 三、对等势面的理解1等势面的特点(1)在 等 势 面 内 任 意 两 点 间 移 动 电 荷 ， 电 场 力 不 做 功 。(2)在 空 间 中 两 等 势 面 不 相 交 。(3)电 场 线 总 是 和 等 势 面 垂 直 ， 且 从 电 势 较 高 的 等 势 面 指 向电 势 较 低 的 等 势 面 。(4)在 电 场 线 密 集 的 地 方 ， 等 差 等 势 面 密 集 ； 在 电 场 线 稀 疏的 地 方 ， 等 差 等 势 面 稀 疏 。(5)等 势 面 是 为 描 述 电 场 的 性 质 而 假 想 的 面 。(6)等 势 面 的 分 布 与 零 电 势 点 的 选 取 无 关 。 2几种常见的电场的等势面分布 特别提醒(1)已知等势面的情况时，可作等势面的垂线来确定电场线，并由“电势降低”的方向确定电场线方向。(2)已知电场线时，可作电场线的垂线来确定等势面，并由“沿电场线方向电势降低”确定等势面的电势高低。 (河 北 冀 州 中 学 2013 2014学 年 高 二 上 学 期 期 中 )位 于 A、B处 的 两 个 带 有 不 等 量 负 电 的 点 电 荷 在 平 面 内 电 势 分 布 如 图 所示 ， 图 中 实 线 表 示 等 势 线 ， 则 ( ) A a点 和 b点 的 电 场 强 度 相 同B 正 电 荷 从 c点 移 到 d点 ， 电 场 力 做 正 功C 负 电 荷 从 a点 移 到 c点 ， 电 场 力 做 正 功D 正 电 荷 从 e点 沿 图 中 虚 线 移 到 f点 电 势 能 不 变答案：C解析：同一检验电荷在a、b两点受力方向不同，所以A错误；因为A、B两处有负电荷，所以，等势线由外向内表示的电势越来越低。将正电荷从c点移到d点，正电荷的电势能增加，静电力做负功，B错误；负电荷从a点移到c点，电势能减少，静电力做正功，C正确；正电荷沿虚线从e点移到f点的过程中，电势先降低再升高，电势能先减小后增大，D错误。 课 堂 知 识 构 建 考 点 题 型 设 计 如 图 所 示 ， Q1、 Q2为 两 个 固 定 点 电 荷 ， 其 中 Q1带 正 电 ， 它 们 连 线 的 延 长 线 上 有 a、 b两 点 。 一 正 试 探 电 荷 以 一定 的 初 速 度 沿 直 线 从 b点 开 始 经 a点 向 远 处 运 动 ， 其 速 度 图 象 如图 所 示 ， 则 ( )电场力做功与电势能的变化 A Q2带 正 电B Q2带 负 电C 试 探 电 荷 从 b到 a的 过 程 中 电 势 能 增 大D 试 探 电 荷 从 b到 a的 过 程 中 电 势 能 减 小解析：逐项分析如下：答案： BC选项诊断结论A由vt图，v，故试探电荷受向左的库仑力，因此Q2带负电B同上C由于静电力(库仑力)做负功，故其电势能增大D同选项C (吉 林 一 中 2013 2014学 年 高 二 上 学 期 检 测 )如 图 所 示 ， 某点 O处 固 定 点 电 荷 Q， 另 一 带 电 q的 粒 子 以 O为 焦 点 做 椭 圆轨 道 运 动 ， 运 动 过 程 中 经 过 最 近 点 a和 最 远 点 b， 下 述 说 法 不正 确 的 是 ( ) A 粒 子 在 a点 运 动 速 率 大 于 在 b点 速 率B 粒 子 在 a点 运 动 加 速 度 大 于 在 b点 加 速 度C 粒 子 在 a点 的 电 势 能 大 于 在 b点 的 电 势 能D Q所 产 生 的 电 场 中 ， a点 电 势 高 于 b点答案：C 解析：C粒子在从b到a的过程中，电场力做正功，动能增大，电势能减小；粒子在从a到b的过程中，电场力做负功，动能减小，电势能增大，可知粒子在a点的动能大于在b点的动能，则粒子在a点运动速率大于在b点速率，粒子在a点电势能小于在b点电势能。故A正确，C错误。粒子在运动过程中只受到库仑力作用，粒子在a点离Q点近，根据库仑定律分析可知粒子在a点受到的库仑力大，加速度大，故B正确。Q所产生的电场中，电场线从Q出发到无穷远终止，a点离Q较近，电势较高。故D正确。 如 图 甲 是 某 电 场 中 的 一 条 电 场 线 ， a、 b是 这 条电 场 线 上 的 两 点 ， 一 负 电 荷 只 受 电 场 力 作 用 ， 沿 电 场 线 从 a运动 到 b。 在 这 个 过 程 中 ， 电 荷 的 v t图 象 如 图 乙 所 示 ， 比 较 a、b两 点 场 强 的 大 小 和 电 势 的 高 低 ， 下 列 说 法 正 确 的 是 ( )电势高低的判断 A Eab B Ea Eb、 abC EaEb、 ab D Ea Eb、 ab，选项B正确。答案：B (湖 南 浏 阳 一 中 、 醴 陵 一 中 20132014学 年 高 二 上 学 期 联 考 )三 个 点 电 荷电 场 的 电 场 线 分 布 如 图 所 示 ， 图 中 a、 b两 点 处 的 场 强 大 小 分 别 为 Ea、 Eb， 电 势分 别 为 a、 b， 则 ( )A EaEb， ab B EaEb， aEb， ab D Eab答案：C解析：根据电场线的疏密表示场强的大小可知：E aEb；根据顺着电场线电势越来越低的规律可知：aEB， AB， EpAEB， AB， EpAEpBC EAB， EpAEpBD EAEB， AB， EpAEpB 易错分析：认 为 电 场 线 密 的 地 方 电 场 强 度 大 ， 所 以 电 势高 ， 电 势 能 大 ， 故 选 B。正确解答：从 图 可 以 看 出 A点 的 电 场 线 的 密 集 程 度 大 于 B点 的 密 集 程 度 ， 故 A点 的 场 强 大 于 B点 的 场 强 ， 因 电 场 线 的 方向 由 A指 向 B， 而 沿 电 场 线 的 方 向 电 势 逐 渐 降 低 ， 所 以 A点 的 电势 高 于 B点 的 电 势 ， 电 势 能 沿 电 场 力 的 方 向 降 低 ， 所 以 q在 B点 的 电 势 能 大 于 在 A点 的 电 势 能 ， 故 A项 正 确 。正确答案：A