教科版高中物理选修3-1课件:第1章 第4节 电势能 电势与电势差
47页1、第4节电势能电势与电势差 课堂探究 自主学习 达标测评 自主学习课前预习 感悟新知 目标导航 教师参考 重点 电场力做功的特点 电势差 电势 电势能 等势面的概念难点 各概念间的关系及它们的应用 教材梳理 一 电场力做功的特点电场力做功只与移动电荷的电荷量以及起点和终点的有关 而与无关 二 电势能1 定义 电荷在静电场中具有的 叫做静电势能 简称电势能 用符号Ep表示 位置 电荷从A点到B点 电场力对电荷所做的功WAB等于的电势能减去的电势能 即WAB 2 电场力做功与电势能变化的关系 路径 势能 始点 终点 EpA EpB 减少 增加 3 电势能的大小 1 只有选择了 零电势能位置 之后 电势能才有确定的值 2 若将无穷远处的电势能定为零 则电荷在电场中某点的电势能的大小就等于将电荷从该点移到无穷远处所做的功 即EpA WA 参考点 电场力 议一议结合教材P19图1 4 4和图1 4 5回答 当正电荷顺着电场线运动时 电场力做什么功 电势能是增加还是减少 当负电荷逆着电场线运动时 电场力做什么功 电势能是增加还是减少 答案 正电荷顺着电场线运动时 电场力做正功 电势能减少 负电荷逆着
2、电场线运动时 电场力做正功 电势能减少 三 电势与电势差1 电势 1 定义 检验电荷在某点具有的电势能Ep与电荷量q的比值 2 意义 反映了静电场各点的的性质 能 3 定义式 4 特点 与检验电荷无关 而只与场中有关 位置 2 电势差 2 计算式 UAB 3 特点 与零电势点的选取关 4 电势的数值 场中某点的电势数值上等于由该点移动到参考点 零电势点 时电场力所做的功 想一想A B C为同一电场线上的三点 取B点电势为零时 A C两点的电势分别为8V和 6V A C两点间的电势差UAC是多少 C A两点间的电势差UCA是多少 无 单位正电荷 四 等势面1 定义 电场中相等的各点构成的曲面 叫做等势面 电势值 2 特点 1 匀强电场中 电场线与等差等势面都是均匀分布的 2 其他电场中 电场线越密 等差等势面也越密 电场越强 3 电场线与等势面处处垂直 4 电场线的方向就是电势降落最快的方向 议一议同一电场中的两个等势面会相交吗 为什么 答案 不相交 两个不同等势面上点的电势是不同的 不能相交 如果相交的话 交点这个位置的电势就有两个值 这是不可能的 1 某点电势也可以看成是该点与零电势
3、点的电势差 2 无论正 负电荷 只要电场力做正功 电荷的电势能一定减少 3 负电荷顺着电场线的方向移动 电势能减少 4 因为沿电场线方向电势降低 所以电势降低的方向就是电场线的方向 5 等势面上各点的电场强度也是相同的 思考判断 答案 1 2 3 4 5 要点一电场力做功与电势差 课堂探究核心导学 要点探究 问题导学 在如图所示的匀强电场中 试探电荷q在从A到B的过程中 可能会沿多种路径 各种可能的路径中 静电力做功具有怎样的特点 答案 1 沿直线从A移动到B 静电力F qE 静电力与位移夹角为 静电力对试探电荷q做的功W F AB cos qE AM 2 若q沿折线AMB从A点移动到B点 在线段AM上静电力做的功W1 qE AM 在线段MB上静电力做的功W2 0 总功W W1 W2 qE AM 3 若q沿任意曲线从A点移动到B 把路径分为很多小段 分别看做直线运动 所做的总功仍然为W qE AM 由以上的计算结果说明了静电力做功与路径无关 只与初 末位置有关 要点归纳 1 电场力做功及计算方法 1 功的定义法 W qEd d为沿电场线方向的位移 只适用于匀强电场 2 电势差法 WAB
4、 qUAB既适用于匀强电场 也适用于非匀强电场 3 动能定理法 W电场力 W其他力 Ek适用于已知初动能的情况 2 电势差与电场力做功的关系 2 使用 正 负号的两种处理方法 带正 负号进行运算 把电荷q的电性和两点间的电势差U的正 负代入 算出的功为正 则说明电场力做正功 电荷的电势能减少 算出的功为负 则说明电场力做负功 电荷的电势能增加 只将绝对值代入公式运算 即在计算时 q U都取绝对值 算出的功也是绝对值 至于电场力做的是正功还是负功 可以根据电荷的正 负以及电荷移动的方向与电场力的方向关系判断 例1 有一个带电荷量q 3 10 6C的点电荷 从某电场中的A点移到B点 电荷克服电场力做6 10 4J的功 从B点移到C点 电场力对电荷做9 10 4J的功 问AB BC CA间电势差各为多少 核心点拨 1 电荷克服电场力做功 说明电场力做负功 2 应用公式UAB 计算时应特别注意直接代入公式计算时要注意各个量的符号 答案 200V 300V100V 误区警示电势差的求解注意点 1 应用关系式UAB 时注意角标的排序以及对应的电场力做功情况 教师备用 例1 1 将一个电荷量为1 1
5、0 6C的负电荷从电场中的A点移到B点 克服静电力做功2 10 6J 从C点移到D点 静电力做功7 10 6J 若已知B点比C点电势高3V 则UDA 答案 2V 针对训练1 1 多选 如果在某电场中将5 0 10 8C的正电荷由A点移到B点 静电力做6 0 10 3J的功 则 A A B两点间的电势差为3 0 10 10VB A B两点间的电势差为1 2 105VC 若将2 5 10 8C的正电荷由A点移到B点 静电力做3 0 10 3J的功D 若将2 5 10 8C的正电荷由A点移到B点 静电力做3 0 10 17J的功 BC 解析 A B两点间的电势差UAB 1 2 105V 故选项A错误 B正确 在A B两点间移动2 5 10 8C的正电荷时 则静电力做功为WAB q UAB 2 5 10 8 1 2 105J 3 0 10 3J 故选项C正确 D错误 要点二电势 电势能 问题导学 如图所示的匀强电场 场强为E 取O点为零势能点 A点距O点为l AO连线与电场线的夹角为 电荷量分别为q 2q 3q的正的检验电荷在A点的电势能分别为多少 它们的电势能与其电荷量的比值有何关系 答案
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