【全优课堂】秋高中物理 第1章 电势能和电势课件 新人教选修31

4电势能和电势1．重力做功可用WG＝______计算．重力做功只跟物体的___________有关，而跟物体的运动路径无关．重力做功伴随着重力势能变化，即WG＝____________＝__________.2．当物体向下运动时，重力做______，则Ep1_____Ep2，即重力势能_____，数量等于_____________；当物体向上运动时，重力做_____，则Ep1___Ep2，即重力势能________，数量等于物体_________________．精彩回眸mgh初、末位置mgh1－mgh2Ep1－Ep2正功>减少重力所做的功负功<增加克服重力所做的功3．如图1－4－1所示，实线是一簇未标明方向的由点电荷产生的电场线，虚线是一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹，a，b是轨迹上的两点．若带电粒子在运动中只受电场力作用，根据此图可做出正确判断的是(

)A．粒子所带电荷的正负B．带电粒子在a，b两点的受力方向C．带电粒子在a处所受的电场力比b处小D．带电粒子在b处的速度比a处的速度大【答案】B一、静电力做功的特点在电场中把点电荷q从A点移动到B点，不管走什么路径，静电力所做的功都相同．说明静电力做功与电荷经过的______无关，与电荷的______位置和______位置有关(如图1－4－2所示)．新知梳理路径起始终止二、电势能1．电荷在______中具有的势能叫做电势能．2．与电场力做功的关系：静电力做的功等于电势能的______，用公式表示为_______________．3．电势能的确定(1)先确定零电势能位置．(2)通常把电荷在离场源电荷________的电势能规定为零，或把电荷在大地表面上的电势能规定为零，电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该点移动到________位置时所做的功．电势能是相对的．电场减少量WAB＝EpA－EpB无限远处零势能三、电势1．概念：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的______．2．公式和单位：电势的定义公式为_____，单位是____，符号是____．3．相对性：电势也是相对的，常取离场源电荷无限远处的电势为零，大地的电势为零，电势可以是正值，也可以是负值，没有方向，因此是______．4．与电场线关系：沿电场线的方向电势______．比值伏特V标量降低四、等势面1．定义：电场中电势相等的各点构成的面．2．等势面的特点(1)等势面一定跟电场线垂直，即跟场强方向垂直．(2)电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面，两个不同的等势面永不相交．(3)两个等势面间的电势差是恒定的，但在非匀强电场中，两个等势面间的距离并不恒定，场强大的地方，两等势面间的距离小，场强小的地方，两等势面间的距离大．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W＝qEd，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，移动电荷q做的功就是确定值．电场力做功与电势能的变化关系2．电场力力做功正正负的判判断(1)根据电场场力和位位移的方方向夹角角判断，，此法常常用于匀匀强电场场中恒定定电场力力做功的的判断．．夹角为为锐角做做正功，，夹角为为钝角做做负功．．(2)根据电场场力和瞬瞬时速度度方向的的夹角判判断，此此法常用用于判断断曲线运运动中变变化的电电场力的的做功问问题，夹夹角是锐锐角做正正功，是是钝角做做负功，，二者垂垂直不做做功．3．电场力力做功与与电势能能变化的的关系电场力做做功与重重力做功功类似，，与路径径无关，，取决于于初末位位置，类类比重力力势能引引入了电电势能的的概念．．电场力力做功与与电势能能变化的的关系是是电场力力做功度度量了电电势能的的变化：：(1)电场力做做功一定定伴随着着电势能能的变化化，电势势能的变变化只有有通过电电场力做做功才能能实现，，与其他他力是否否做功，，及做功功多少无无关．(2)电场力做做正功，，电势能能一定减减小；电电场力做做负功，，电势能能一定增增大．电电场力做做功的值值等于电电势能的的变化量量，即：：WAB＝EpA－EpB.特别提醒醒：(1)电场力做做功只能能决定电电势能的的变化量量，而不不能决定定电荷电电势能的的数值．．(2)电荷在电电场中的的起始和和终止位位置确定定后，电电场力所所做的功功就确定定了，所所以电荷荷的电势势能的变变化也就就确定了了．(3)电荷在电电场中移移动时，，电势能能的变化化只与电电场力所所做的功功有关，，与零电电势能参参考点的的选取无无关．1．(双选)下列说法法中正确确的是(规定无穷穷远处的的电势能能为0)()A．无论是是正电荷荷还是负负电荷，，从电场场中某点点移到无无穷远处处时，电电场力做做的正功功越多，，电荷在在该点的的电势能能就越大大B．无论是是正电荷荷还是负负电荷，，从电场场中某点点移到无无穷远处处时，电电场力做做的正功功越少，，电荷在在该点的的电势能能越大C．无论是是正电荷荷还是负负电荷，，从无穷穷远处移移到电场场中某点点时，克克服电场场力做功功越多，，电荷在在该点的的电势能能就越大大D．无论是是正电荷荷还是负负电荷，，从无穷穷远处移移到电场场中某点点时，电电场力做做功越多多，电荷荷在该点点的电势势能越大大【答案】AC电场强度、电电势和电势能能的区别与联联系？物理量电场强度E电势φ电势能Ep决定因素场强由电场本身决定，与试探电荷无关电势由电场本身决定，与试探电荷无关，其大小与参考面的选取有关，有相对性由电荷量和该点电势二者决定，与参考点选取有关，有相对性联系(1)电势沿着电场强度的方向降落(2)大小之间不存在任何关系，电势为零的点，场强不一定为零；电势高的地方，场强不一定大；场强为零的地方，电势不一定为零；场强大的地方，电势不一定高(3)电势为零的地方，电势能一定为零2．在静电场中中，将一正电电荷从a点移到b点，电场力做做了负功，则则()A．b点的电场强度度一定比a点大B．电场线方向向一定从b指向aC．b点的电势一定定比a点高D．该电荷的动动能一定减小小【答案】C【解释】电场力做负功功，该电荷电电势能增加．．正电荷在电电势高处电势势能较大，C正确．电场力力做负功同时时电荷可能还还受其他力作作用，总功不不一定为负．．由动能定理理可知，动能能不一定减小小，D错．电势高低低与场强大小小无必然联系系，A错．b点电势高于a点，但a、b可能不在同一一条电场线上上，B错．等量同种、异异种点电荷的的连线上及连连线的中垂线线上各点电势势的高低情况况如何？特别提醒：在在等量异种电电荷形成的电电场中，取无无穷远处电势势为零时，中中垂线上各点点的电势也为为零，因此从从中垂线上某某点到无穷远远处移动电荷荷不做功．3．如图1－4－3所示，P、Q是等量的正点点电荷，O是它们连线的的中点，A、B是中垂线上的的两点，OA<OB，用EA、EB和φA、φB分别表示A、B两点的电场强强度和电势，，则()A．EA一定大于EB，φA一定高于φBB．EA不一定大于EB，φA一定高于φBC．EA一定大于EB，φA不一定高于φBD．EA不一定大于EB，φA不一定高于φB【答案】B【解释】P、Q所在空间中各各点的电场强强度和电势由由这两个点电电荷共同决定定，电场强度度是矢量，P、Q两点电荷在O点的合场强为为零，在无限限远处的合场场强也为零，，从O点沿PQ垂直平分线向向远处移动，，场强先增大大，后减小，，所以EA不一定大于EB，电势是标量量，由等量同同号电荷的电电场线分布图图可知，从O点向远处，电电势是一直降降低的，故φA一定高于φB.【例1】如图1－4－4所示，在静电电场中，一个个负电荷q受到一个非静静电力作用，，由A点移动到B点，则下列说说法不正确的的是()电场力做功与与电势能变化化的关系A．非静电力和和电场力做功功之和等于电电荷电势能增增量和动能增增量之和B．非静电力做做功等于电势势能增量和动动能增量之和和C．电荷克服电电场力做功等等于电势能的的增量D．非静电力做做功和电场力力做功之和等等于电荷动能能的增量解析：根据据动能定理理，合外力力对电荷所所做的功等等于电荷动动能的增量量，对电荷荷和电场组组成的系统统而言，非非静电力是是外力，非非静电力对对电荷做了了多少正功功，系统能能量(电势能和电电荷动能)就增加多少少．据电场场力做功与与电势能变变化的关系系(WF＝－ΔE)，及电场力力对电荷做做负功，得得电荷克服服电场力做做功等于电电荷电势能能的增量．．所以B、C、D对．答案：A反思领悟：：功是能量量转化的量量度，但要要理解并区区别电场力力的功与电电势能变化化的关系、、合外力的的功与动能能变化的关关系(动能定理)，即搞清功功与能的变变化的对应应关系．C．若把一负负的点电荷荷从M点沿直线移移到N点，则静电电力对该电电荷做正功功，电势能能减小D．若把一负负的点电荷荷从M点沿直线移移到N点，再从N点沿不同路路径移回到到M点，则该电电荷克服静静电力做的的功等于静静电力对该该电荷所做做的功，电电势能不变变【答案】AD【解释】由点电荷产产生的电场场的特点可可知，M点的电势高高，N点的电势低低，所以正正电荷从M点到N点，静电力力做正功，，电势能减减小，故A对，B错；负电荷荷由M点到N点，克服静静电力做功功，电势能能增加，故故C错；静电力力做功与路路径无关，，负点电荷荷又回到M点，则整个个过程中静静电力不做做功，电势势能不变，，故D对．【例2】位于A、B处的两个带带有不等量量负电的点点电荷在平平面内电势势分布如图图1－4－6所示，图中中实线表示示等势线，，则()电势高低及及电势能增增减的判断断A．a点和b点的电场强强度相同B．正电荷从从c点移到d点，电场力力做正功C．负电荷从从a点移到c点，电场力力做正功D．正电荷从从e点沿图中虚虚线移到f点，电势能能先减小后后增大解析：a、b两点场强方方向不同，，A错．c点电势低于于d点，正电荷荷从c点移到d点，即正电电荷向高电电势处移动动、电场力力做负功，，B错．a点电势低于于c点，从a到c，把把负负电电荷荷向向高高电电势势处处移移动动，，电电场场力力做做正正功功，，C对．．从从e到f，电电势势先先变变低低后后变变高高，，故故沿沿此此方方向向移移动动正正电电荷荷，，电电场场力力先先做做正正功功，，后后做做负负功功，，电电势势能能先先减减小小后后增增大大，，D对．．答案案：：CD反思思领领悟悟：：电电势势及及电电势势能能的的大大小小、、正正负负判判断断的的方方法法(1)根据据电电场场线线判判断断：：顺顺着着电电场场线线的的方方向向，，电电势势逐逐渐渐降降低低，，检检验验正正电电荷荷的的电电势势能能减减少少，，检检验验负负电电荷荷的的电电势势能能增增加加；；逆逆着着电电场场线线的的方方向向，，电电势势逐逐渐渐升升高高，，检检验验正正电电荷荷的的电电势势能能增增加加，，检检验验负负电电荷荷的的电电势势能能减减少少．．(2)根据据电电场场力力做做功功判判断断：：电电场场力力对对正正电电荷荷做做正正功功时时电电势势降降低低，，做做负负功功时时电电势势升升高高；；电电场场力力对对负负电电荷荷做做正正功功时时电电势势升升高高，，做做负负功功时时电电势势降降低低．．(3)根据据公公式式Ep＝qφφ判断断：：设设φA>φφB.当q>0时，，qφφA>qφφB，即即EpA>EpB.当q<0时，，qφφA<qφφB，即即EpA<EpB.可总总结结为为：：正正电电荷荷在在电电势势高高的的地地方方电电势势能能大大，，在在电电势势低低的的地地方方电电势势能能小小；；负负电电荷荷在在电电势势高高的的地地方方电电势势能能小小，，在在电电势势低低的的地地方方电电势势能能大大．．(双选)如图1－4－7所示，真真空中等等量异种种点电荷荷放置在在M、N两点，在在MN的连线上上有对称称点a、c，MN连线的中中垂线上上有对称称点b、d，则下列列说法正正确的是是()A．a点场强与与c点场强一一定相同同B．a点电势一一定低于于c点电势C．负电荷荷在c点电势能能一定大大于在a点电势能能D．正电荷荷从d点移到b点电场力力不做功功【例3】将带电荷荷量为6×10－6C的负电荷荷从电场场中的A点移到B点，克服服电场力力做了3×10－5J的功，再再从B移到C，电场力力做了1.2××10－5J的功，则则(1)电荷从A移到B，再从B移到C的过程中中电势能能共改变变了多少少？(2)如果规定定A点的电势势能为零零，则该该电荷在在B点和C点的电势势能分别别为多少少？B点和C点的电势势分别为为多少？？(3)如果规定定B点的电势势能为零零，则该该电荷在在A点和C点的电势势能分别别为多少少？A点和C点的电势势分别为为多少？？电势、电电势能的的计算答案：见见解析如果把q＝1.0××10－8C的电荷从从无穷远远处移到到电场中中的A点，需要要克服电电场力做做功W＝1.2××10－4J，那么：：(1)q在A点的电势势能和A点的电势势各是多多少？(2)q在移入电电场前A点的电势势是多少少？【答案】(1)1.2×10－4J1.2××104V(2)1.2××104V电场中““三线””问题的的综合分分析本文中所所说的““线”有有三类：：电场线线、等势势线和带带电粒子子在电场场中的运运动轨迹迹．题目目往往将将电场线线、等势势线和粒粒子运动动的轨迹迹相结合合，考查查学生综综合应用用电场知知识、力力学知识识分析问问题的能能力．电场线：：电场线线的切线线方向表表示该点点处电场场强度的的方向，，电场线线的疏密密程度表表示电场场强度的的大小．．创新拓展展等势线：：①等势势线是把把电场中中电势相相等的各各点连成成的线，，等势线线总是和和电场线线垂直；；②电场场线总是是由电势势较高的的等势面面指向电电势较低低的等势势面；③③电场线线越密集集处，等等势面也也越密集集，该处处场强越越大．轨迹：轨轨迹是粒粒子在电电场中通通过的路路径，轨轨迹若是是曲线，，则粒子子所受的的合力方方向总是是指向曲