高中物理 第1章 第4节 电势和电势差同步备课课件 粤教版选修31.ppt

教师用书独具演示,课标要求1知道电势差、电势和等势面概念2知道电场力做功与电势能的关系,第四节电势和电势差,课标解读1知道电场力做功与路径无关，且等于电势能减少量2理解电势差、电势的概念、知道电势能及电势有相对性3能判断电势高低4学会类比分析问题方法教学地位本节在高考中可命制选择题，是高考的热点，也是电场的重要内容是电学的基础,新课导入建议电场力可以将两个带同种电荷的小球排斥开，也可以将两个带异种电荷的小球吸引到一起，说明电场力可以对电荷做功电场力做功具有什么特点呢？我们知道，功是能量转化的量度，那么电场力做功时有什么能参与了转化呢？本节就是要从能量的角度探究静电场的性质,教学流程设计,课前预习安排：1看教材2填写【课前自主导学】,步骤1：导入新课，分析本节教学地位,步骤2：学生互动检查预习情况,步骤3：师生互动完成“探究1”(方式类比重力做功与重力势能的学习),步骤4：教师通过讲解例题总结电场力做功特点,步骤5：让学生完成【迁移应用】，检查完成情况且点评,步骤6：师生互动分别完成“探究2”和“探究3”方式同上,步骤7：完成“探究4”(方式重在总结规律),步骤8：指导学生完成【当堂双基达标】，验证学习情况,演示结束,步骤9：先由学生总结本节的主要知识，教师点评安排学生课下完成【课后知能检测】,1.基本知识(1)电场力做功与电势能的关系电场力所做的功等于电势能的公式：wab,电势差,减少量,epaepb,(2)电势差定义：电场力做功与所移动电荷的的比值公式：uab单位：，简称：伏，符号：v.1伏1焦耳/库仑,电荷量,伏特,2思考判断(1)沿不同路径将电荷由a移至b，电场力做功不同()(2)电场力做正功，电势能增加，电场力做负功，电势能减小()(3)电势差有正、负，因此电势差是矢量()(4)电场力做功不能用来描述电场本身性质，而电势差可描述电场本身性质(),3探究交流电荷仅在电场力作用下运动，其电势能一定降低吗？【提示】不一定，如果电荷的初速度为零，电荷只在静电力的作用下运动，电荷将做加速运动，电荷的电势能转化为动能，电势能减少但如果电荷的初速度不为零，电荷可能在静电力的作用下，先做减速运动，这样静电力对电荷做负功，电荷的动能转化为电势能，电势能增加.,1.基础知识(1)定义：从电场中的某点a移到参考点p时做的功，就表示a点的，符号为.(2)公式和单位：电势的定义公式a.单位是，符号是.(3)电势差与电势：uab.,电势,单位正电荷,电场力,电势,伏特,v,ab,2思考判断(1)电势具有相对性，选不同的零电势参考点，电势的值不同，两点间电势差也不同()(2)电势具有相对性，通常选无限远处或大地电势为零()(3)电势有正负，但电势是标量(),3探究交流在电势越高的地方，某电荷的电势能是不是越大？【提示】对于正电荷，在电势越高的地方，电势能越大；对于负电荷，在电势越高的地方，电势能越小,1.基础知识(1)定义：电场中电势的点构成的曲面(2)等势面与电场强弱的关系：等势面密的地方电场较，等势面疏的地方电场较,等势面,相等,强,弱,【问题导思】1电场力做功有何特点？2如何确定电场力做功的正负？,电场力做功,1电场力做功的特点电场力对电荷所做的功，与电荷的初末位置有关，与电荷经过的路径无关(1)在匀强电场中，电场力做功为wqed，其中d为电荷沿电场线方向上的位移(2)电场力做功与重力做功相似，只要初末位置确定了，移送电荷q做的功就是确定值,2电场力做功正负的判断(1)根据电场力和位移的方向夹角判断，此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(2)根据电场力和瞬时速度方向的夹角判断，此法常用于判断曲线运动中变化电场力的做功，夹角是锐角做正功，是钝角做负功，二者垂直不做功3电场力做功与电势能变化电场力做功伴随着电势能的变化，电场力做正功电势能减少，电场力做负功电势能增加,(2012中山一中高二检测)如图141所示，一根绝缘杆长为l，两端分别带有等量异号电荷，电量为q，杆处于纸面内时，匀强电场的方向与杆的方向成角度60.若场强为e，使杆沿顺时针方向旋转60角时，电场力一共做了多少功？其中负电荷的电势能有什么变化？变化了多少？图141,【审题指导】解答该题可按以下流程：,电场力做功与电势能变化也是一种功能关系，电场力做的功等于电势能的减少量,1.某电场区域的电场线如图142所示，把一个电子从a点移到b点时(),图142,a电子所受电场力增大，电子克服电场力做功b电子所受的电场力减小，电场力对电子做正功c电子所受的电场力增大，电势能减少d电子所受的电场力增大，电势能增大【解析】电子从a点向b点移动，电子受力方向与运动方向相同，所以电场力做正功，电势能减少又因为电场线密处场强大，同时粒子的受力也大，所以电子在b点受力要大于a点【答案】c,【问题导思】1电场中某点电势与放入该点的检验电荷是否有关？怎样判断电势高低？2电势差与电场力做功有何关系？3电势与电势差有何联系？,电势与电势差,1电势与电势差对比,2.电势差与电场力(1)电场力做功的求解方法wabquab既适用于匀强电场，也适用于非匀强电场wfdqed适用于匀强电场公式中d表示初末位置间沿电场线方向的距离wabepaepbep适用于任何电场以上公式可以互相导出，应用时注意它们的适用条件，根据具体情况灵活选用公式,(2012中山纪念中学高二检测)有一个电荷量q2106c的点电荷，从某电场中的a点移动到b点，电荷克服电场力做功wab4104j，从b点移到c点，电场力对电荷做功wbc8104j，求a、c两点间的电势差并说明a、c两点哪点的电势较高,【答案】200vc点电势较高,2上题中若以a点电势为零，b、c两点的电势分别为多少？【解析】b点电势bubauab200v，c点电势cucauac200v.【答案】200v200v,【问题导思】1等势面有何特点？2常见电场的等势面是什么样的？,等势面,1等势面的特点：(1)等势面一定与电场线垂直，即跟场强的方向垂直；(2)在同一等势面上移动电荷时电场力不做功；(3)电场线总是从电势高的等势面指向电势低的等势面；(4)任意两个等势面都不会相交；(5)等势面越密的地方电场强度越大，即等差等势面的分布的疏密可以描述电场强弱,2几种常见电场的等势面(1)点电荷电场的等势面是一系列以点电荷为球心的同心球面：如图143中虚线所示图143,(2)等量异种电荷的电场的等势面，如图144，过两点电荷连线中点的垂直平分面是一个等势面图144图145(3)等量同种正电荷的电场的等势面，如图145.,(4)匀强电场的等势面，是与电场线垂直的，间隔相等且相互平行的一簇平面，如图146.图146,(双选)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147中实线表示等势线，则()图147,aa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，电势能先减小后增大【审题指导】(1)等势面的疏密可表示场强大小(2)正电荷由高电势点到低电势点，电场力做正功，而对负电荷则做负功(3)电场力做功决定电势能变化,【解析】a点的等势面比b点的稀疏，故a点的场强比b点的小，a错c点电势低于d点，正电荷从c点移到d点，即正电荷向高电势处移动，电场力做负功，b错a点电势低于c点，从a到c，把负电荷移向高电势，电场力做正功，c对从e到f，电势先变低后变高，故沿此方向移动正电荷，电场力先做正功，后做负功，电势能先减小后增大，d对【答案】cd,等势面的四种应用1由等势面可以判断电场中各点电势的高低及差值2由等势面可以判断电荷在电场中移动时静电力做功的情况3由于等势面和电场线垂直，已知等势面的形状分布，可以绘制电场线，从而确定电场的分布情况4由等差等势面的疏密，可以定性地确定某点场强的大小,3(双选)下列关于等势面的说法正确的是()a沿电场线方向，电势降低；电势降低的方向就是电场的方向b在同一等势面上移动电荷时，电场力不做功c在电场中将电荷由a点移到b点，电场力做功为零，则该电荷一定是在等势面上运动d某等势面上各点的场强方向与该等势面垂直,【解析】电场线的方向就是电势降低最快的方向，但电势降低的方向不一定沿电场线，等势面上各点的场强方向与等势面重直故a错误d正确电场力做功为零，说明始末位置的电势差为零，但物体不一定在等势面移动，故b正确，c错误，d错误【答案】bd,在光滑的绝缘水平面上，有一个正方形abcd，顶点a、c处分别固定一个正电荷，电荷量相等，如图148所示，若将一个带负电的粒子置于b点，自由释放，粒子将沿着对角线bd往复运动粒子从b点运动到d点过程中(),综合解题方略带电粒子在,电场中的运动,图148,a先做匀加速运动，后做匀减速运动b先从高电势到低电势，后从低电势到高电势c电势能与机械能之和先增大后减小d电势能先减小，后增大【审题指导】(1)负电荷受到两个正电荷对它的库仑力作用，合力方向总指向中点(2)利用好等量同种电荷的电场线分布图(3)利用好电场力做功与电势能变化的关系,【规范解答】由于负电荷受到的电场力是变力，加速度是变化的，所以a错误；由等量正电荷的电场线的分布图可知，在两电荷连线的中垂线上中点电势最高，所以从b到d，电势先增大后减小，b错误；由于只有电场力做功，所以只有电势能与动能的相互转化，故电势能与机械能的和守恒，c错误；由于从b到中点电场力做正功，电势能减小，从中点到d电场力做负功，电势能增大，d项正确【答案】d,带电粒子在电场中受到电场力的作用，从力学角度看电场力实为普通力，因此电场中的粒子运动同样遵从力学规律,【备课资源】(教师用书独具)(双选)图教141中虚线为匀强电场中与场强方向垂直的等间距平行直线两粒子m、n质量相等，所带电荷的绝对值也相等现将m、n从虚线上的o点以相同速度射出，两粒子在电场中运动的轨迹分别如图中两条实线所示点a、b、c为实线与虚线的交点，已知o点电势高于c点，若不计重力，则(),am带负电荷，n带正电荷bm带正电荷，n带负电荷cn在从o点运动至a点的过程中克服电场力做功dm在从o点运动至b点的过程中，电场力对它做的功等于零,图教141,【解析】根据两粒子的运动轨迹可判断，m受向下的静电力，n受向上的静电力，又因为o点电势高于c点，所以电场强度的方向向下，根据所受静电力方向与场强方向的关系可得，m带正电荷，n带负电荷，b对，a错n在从o点运动至a点的过程中，所受静电力方向与运动方向成锐角，电场力做正功，c错o点和b点电势相等，粒子运动到b点时的电势能和o点电势能相等，所以电场力做功为零，d对【答案】bd,如图教142所示，匀强电场的场强e1.2102n/c，方向水平向右，一点电荷q4108c沿半径r20cm的圆周，从a点移动到b点，已知aob90，求：图教142,(1)这一过程中电场力做的功是正功还是负功？做功多少？(2)a、b两点的电势差【解析】(1)因为ba，所以将正电荷从a移到b电场力做负功，wqer9.6107j(2)uaber24v.【答案】(1)负功，9.6107j(2)24v,1(双选)下列说法正确的是()a电荷从电场中的a点运动到了b点，路径不同，电场力做功的大小就可能不同b电荷从电场中的某点开始出发，运动一段时间后，又回到了该点，则说明电场力做功为零c正电荷沿着电场线运动，电场力对正电荷做正功，负电荷逆着电场线运动，电场力对负电荷做正功d电荷在电场中运动，因为电场力可能对电荷做功，所以能量守恒定律在电场中并不成立,【解析】电场力做功和电荷运动路径无关，所以选项a错误；电场力做功只和电荷的初、末状态有关，所以电荷从某点出发又回到了该点，电场力做功为零，b正确；正电荷沿电场线的方向运动，则正电荷受到的电场力和电荷的位移方向相同，故电场力对正电荷做正功，同理，负电荷逆着电场线的方向运动，电场力对负电荷做正功，c正确；电荷在电场中虽然有电场力做功，但是电荷的电势能和其他形式的能之间的转化满足能量守恒定律，d错【答案】bc,2(2012福建高考)如图149所示，在点电荷q产生的电场中，将两个带正电的试探电荷q1、q2分别置于a、b两点，虚线为等势线取无穷远处为零电势点，若将q1、q2移动到无穷远的过程中外力克服电场力做的功相等，则下列说法正确的是()aa点电势大于b点电势ba、b两点的电场强度相等cq1的电荷量小于q2的电荷量dq1在a点的电势能小于q2在b点的电势能,图149,【答案】c,3(2013华南师大附中检测)在静电场中，将一正电荷从a点移到b点，电场力做了负功，则()ab点的电场强度一定比a点大b电场线方向一定从b指向acb点的电势一定比a点高d该电荷的动能一定减小,【解析】将正电荷从a点移到b点，电场力做了负功，说明正电荷的电势能增加，电势升高，故b点的电势一定比a点高，c正确；但是a、b两点不一定在同一条电场线上，故b错误；从做功情况反映不出电场力的大小，也不能反映电场的强弱，故a错误；动能的变化取决于合外力做功，电场力做了负功不代表合外力也做负功，所以动能不一定减小，故d错误