(新教材)2022版高中物理人教版必修第三册静电场中的能量全章课件(共5节)

(新教材)2022版高中物理人教版必修第三册静电场中的能量全章课件(共5节)静电场中的能量概述电势能及电势差电场力做功与路径无关性质带电粒子在匀强电场中运动规律平行板电容器储存能量问题探讨总结回顾与拓展延伸contents目录01静电场中的能量概述静电场是一种特殊的物质形态，具有能量。静电场中的电荷分布和电场强度决定了其能量的大小和分布。静电场的能量可以通过电场力做功或电势能的变化来体现。静电场与能量关系电荷在静电场中具有的势能，与电荷的电量和电势有关。电势能电场能电场力做功静电场本身具有的能量，与电场强度和电场分布有关。电荷在静电场中移动时，电场力对其做功，从而改变电荷的电势能。030201静电场中能量形式能量守恒定律是自然界的基本定律之一，适用于静电场。在静电场中，电荷的移动和电场的变化都遵循能量守恒定律。通过分析静电场中的能量转化和守恒，可以深入理解静电场的本质和规律。能量守恒定律在静电场中应用02电势能及电势差电势能定义电荷在电场中具有的势能，称为电势能。它是标量，具有相对性，与零电势能点的选择有关。电势能性质电势能的大小与电场强度、电荷量及电荷在电场中的位置有关。在匀强电场中，电势能与电荷量的比值为常数；在非匀强电场中，电势能与电荷量的比值随位置变化。电势能概念及性质电场中两点的电势之差，称为这两点间的电势差。它是标量，与零电势点的选择无关。在匀强电场中，两点间的电势差等于电场强度与这两点间沿电场线方向的距离的乘积；在非匀强电场中，需通过积分计算两点间的电势差。电势差定义及计算方法电势差计算方法电势差定义电场中电势相等的各个点构成的面，称为等势面。等势面与电场线处处垂直。等势面定义在同一等势面上移动电荷时，电场力不做功，即等势面上各点间不存在电势差。不同等势面间的电势差等于这两等势面的电势之差。等势面与电势差关系等势面与电势差关系03电场力做功与路径无关性质电场力做功与路径无关只与电荷的初末位置有关，与电荷经过的路径无关。电场力做功与电势能的关系电场力做正功，电势能减小；电场力做负功，电势能增加。电场力做功特点保守力做功只与质点的始末位置有关，而与质点所经过的路径无关。保守力做功特点因为电场力做功与路径无关，只与电荷的初末位置有关，所以电场力是保守力。电场力是保守力路径无关性质证明电荷在电场中移动时，电场力做功情况分析。例题1利用电场力做功特点求解电势能的变化。例题2结合路径无关性质，分析电荷在复杂电场中的运动情况。例题3典型例题分析04带电粒子在匀强电场中运动规律重力对于微观粒子，如电子、质子等，重力通常可以忽略不计。但对于带电液滴、尘埃等宏观粒子，重力不能忽略。电场力带电粒子在电场中受到的电场力$F=qE$，方向与电场强度方向相同或相反。洛伦兹力当带电粒子垂直于磁场方向运动时，会受到洛伦兹力的作用。但在本章节中，我们主要讨论电场对带电粒子的作用，因此洛伦兹力暂不考虑。带电粒子受力分析

运动规律总结匀速直线运动当电场力与粒子运动方向在同一直线上时，粒子做匀速直线运动。匀变速直线运动当电场力与粒子运动方向不在同一直线上时，粒子做匀变速直线运动。加速度大小和方向由电场力决定。类平抛运动当带电粒子以一定初速度垂直射入匀强电场时，如果忽略重力作用，粒子将做类平抛运动。粒子的运动轨迹为抛物线，且加速度恒定。解析根据类平抛运动的规律，可以求出粒子的偏转角和偏移距离。偏转角可以通过速度的矢量合成求得，偏移距离可以通过类平抛运动的位移公式求得。例题1一带电粒子在匀强电场中做匀变速直线运动，初速度为$v_0$，加速度为$a$，经过时间$t$后，粒子的速度变为多少？解析根据匀变速直线运动的速度公式$v=v_0+at$，可以直接求出粒子经过时间$t$后的速度。例题2一带电粒子以初速度$v_0$垂直射入匀强电场中，如果忽略重力作用，试求粒子的偏转角和偏移距离。典型例题解析05平行板电容器储存能量问题探讨构成电容器的两个电极，通常使用金属材质以提供良好的导电性。两块平行金属板位于两金属板之间，用于增加电容器的电容量，通常使用绝缘材料。电介质两金属板之间的距离，影响电容器的电容量和储存能量的能力。电极间距平行板电容器结构特点储存能量计算方法电场能量密度电容器中储存的能量与电场能量密度成正比，可通过计算电场能量密度得到储存的能量。电容器储能公式W=1/2*C*V^2，其中W为储存的能量，C为电容器的电容量，V为电容器两端的电压。电极间距电极面积电介质材料温度影响因素分析01020304电极间距越小，电容器的电容量越大，储存的能量也越多。电极面积越大，电容器的电容量越大，储存的能量也越多。不同电介质材料的介电常数不同，影响电容器的电容量和储存能量的能力。电容器的工作温度会影响其电容量和储存能量的能力，需要在一定温度范围内使用。06总结回顾与拓展延伸介绍了静电场中的能量概念，包括电势能、电势差、电势等，以及它们之间的关系和计算方法。静电场中的能量详细阐述了电场力做功的特点和计算方法，包括在匀强电场和非匀强电场中的做功情况。电场力做功分析了电场中电荷移动时电势能的变化规律，以及电势能与电场力做功之间的关系。电势能的变化关键知识点总结123明确指出了电势能和电势是两个不同的物理量，它们分别描述电荷在电场中的能量状态和电场的性质。电势能与电势的概念区分强调了电场力做功与路径无关的特点，即电荷在电场中移动时，电场力做功只与初末位置有关，与路径无关。电场力做功与路径无关的理解阐明了电势能变化与电场力做功之间的定量关系，即电场力做功等于电势能的减少量。电势能变化与电场力做功的关系易错易混点辨析静电场中的能量守恒定律01介绍了静电场中的能量守恒定律，即在没有外力作用的情况下，静电场中的总能量保持不变。电场线与等势面的关系02分析了电场线与等