《電場(chǎng)能的性質(zhì)》PPT課件.ppt

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1、電場(chǎng)能的性質(zhì),要點(diǎn)疑點(diǎn)考點(diǎn),課 前 熱 身,能力思維方法,延伸拓展,油田高中 李勇,要點(diǎn)疑點(diǎn)考點(diǎn),一、電勢(shì)差與電勢(shì) 1.電荷q在電場(chǎng)中由一點(diǎn)A移動(dòng)到另一點(diǎn)B時(shí)，電場(chǎng)力做功與電量的比值WAB/q，叫做A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差.用公式表示即為：UAB=WAB/q 2.電勢(shì)差是描述電場(chǎng)中能的性質(zhì)的物理量，它只與電場(chǎng)本身的性質(zhì)有關(guān)，與試探電荷和零電勢(shì)面的選取無(wú)關(guān)，是個(gè)絕對(duì)量.,要點(diǎn)疑點(diǎn)考點(diǎn),3.電勢(shì)也是描述電場(chǎng)基本性質(zhì)的物理量，是相對(duì)量.電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)，等于單位正電荷由該點(diǎn)移動(dòng)到參考點(diǎn)（即零電勢(shì)點(diǎn)）時(shí)電場(chǎng)力所做的功.在一個(gè)靜電場(chǎng)中，只有規(guī)定了零電勢(shì)后才能確定其他各點(diǎn)的電勢(shì).通常取無(wú)窮遠(yuǎn)處電勢(shì)為0；實(shí)際應(yīng)

2、用中常取大地電勢(shì)為0. 4.電勢(shì)差、電勢(shì)的單位都為V，1V=1J/C.,要點(diǎn)疑點(diǎn)考點(diǎn),5.電勢(shì)差、電勢(shì)都是標(biāo)量，但有正負(fù).電勢(shì)的正、負(fù)表示比零電勢(shì)高還是低；電勢(shì)差規(guī)定為UAB=A- B，其正負(fù)表示A、B兩點(diǎn)電勢(shì)的高低關(guān)系，顯然，UAB=-UBA 6.電場(chǎng)中電勢(shì)相同的各點(diǎn)構(gòu)成的面叫做等勢(shì)面，也是人為假想的一種描述手段，實(shí)際不存在.,要點(diǎn)疑點(diǎn)考點(diǎn),二、電勢(shì)能及電場(chǎng)力做功W與電勢(shì)能變化的關(guān)系 1.電荷在電場(chǎng)中具有電勢(shì)能.一個(gè)電量為q的電荷處在電勢(shì)為的地方時(shí)，它具有的電勢(shì)能可用= q計(jì)算.具體計(jì)算時(shí)，、q、都有正負(fù).由于電勢(shì)具有相對(duì)性，故電勢(shì)能的值也只有相對(duì)意義. 2.如果規(guī)定無(wú)窮遠(yuǎn)處電勢(shì)為零，則正點(diǎn)

3、電荷中電勢(shì)都為正值.正負(fù)電荷在其中的電勢(shì)能就分別是正值和負(fù)值.負(fù)點(diǎn)電荷電場(chǎng)中各點(diǎn)電勢(shì)卻為負(fù)值.正、負(fù)電荷在其中的電勢(shì)能就分別是負(fù)值和正值.,要點(diǎn)疑點(diǎn)考點(diǎn),3. 與W間關(guān)系：電場(chǎng)力作正功，電勢(shì)能減少；電場(chǎng)力作負(fù)功，電勢(shì)能增加，即W=-. 4.勻強(qiáng)電場(chǎng)中可用W=Fscos計(jì)算電場(chǎng)力做功. 5.在一切電場(chǎng)中計(jì)算電場(chǎng)力做功均可使用公式：WAB=qUAB，具體計(jì)算時(shí)，q、UAB均有正負(fù)，故計(jì)算得到的WAB也有正負(fù). 6.電場(chǎng)力做功與重力作功一樣，只與始末位置有關(guān)，與路徑無(wú)關(guān).,要點(diǎn)疑點(diǎn)考點(diǎn),三、電場(chǎng)線與等勢(shì)面、場(chǎng)強(qiáng)與電勢(shì)差的關(guān)系 1.電場(chǎng)線方向也可以反映電場(chǎng)中各點(diǎn)電勢(shì)高低，沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低，而且是降

4、低最快(空間比較)的方向. 2.電場(chǎng)線總與等勢(shì)面垂直；按相同標(biāo)準(zhǔn)，電場(chǎng)線越密的地方，等勢(shì)面也越密.,要點(diǎn)疑點(diǎn)考點(diǎn),3.在同一等勢(shì)面上，任何兩點(diǎn)之間的電勢(shì)差一定為0，移動(dòng)電荷時(shí)電場(chǎng)力做功也一定為0. 4.電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電勢(shì)大小與場(chǎng)強(qiáng)大小無(wú)直接關(guān)系，但勻強(qiáng)電場(chǎng)中兩點(diǎn)之間，有U=Ed，式中各量都以絕對(duì)值代入，d指兩點(diǎn)之間沿場(chǎng)強(qiáng)方向的距離.,,課 前 熱 身,1.下列說(shuō)法中正確的是(D) A.電場(chǎng)線密處場(chǎng)強(qiáng)大，電勢(shì)高 B.沿電場(chǎng)線方向場(chǎng)強(qiáng)減少，電勢(shì)降低 C.在電勢(shì)高處電荷具有的電勢(shì)能大 D.場(chǎng)強(qiáng)為0處，電勢(shì)不一定為0,課 前 熱 身,2.關(guān)于電場(chǎng)強(qiáng)度的概念，下列說(shuō)法中正確的是(AD) A.電場(chǎng)強(qiáng)度的方

5、向是指向電勢(shì)降低最快的方向 B.電場(chǎng)強(qiáng)度的方向是指向電勢(shì)降低最大的方向 C.電場(chǎng)強(qiáng)度在數(shù)值上等于電勢(shì)差與距離的比值 D.電場(chǎng)強(qiáng)度在數(shù)值上等于沿勻強(qiáng)場(chǎng)強(qiáng)方向每單位距離上的電勢(shì)差,課 前 熱 身,3.把一試探電荷q=10-10C放在某一電場(chǎng)中A點(diǎn)，具有電勢(shì)能為10-8J，則該點(diǎn)的電勢(shì)為A= 100V ；若在該點(diǎn)放入另一電荷q=210-10C，則該點(diǎn)電勢(shì)為A= 100V .,課 前 熱 身,4.在上一課時(shí)的“課前熱身”第4題的四個(gè)圖中分別畫(huà)出電勢(shì)差依次相等的幾個(gè)等勢(shì)面的大致分布，并比較每一個(gè)圖中各點(diǎn)電勢(shì)的高低變化情況.,,能力思維方法,【例1】如圖9-2-1所示，P、Q是兩個(gè)電量相等的正的點(diǎn)電荷，它

6、們連接的中點(diǎn)是O，A、B是中垂線上的兩點(diǎn)，OAOB.用EA、EB、A、B分別表示A、B兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)和電勢(shì)，則( ),能力思維方法,A.EA一定大于EB，A一定大于B B.EA不一定大于EB，A一定大于B C.EA一定大于EB，A不一定大于B D.EA不一定大于EB，A不一定大于B,能力思維方法,【解析】點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)E=kq/r2是矢量，所以A、B兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)是P、Q兩點(diǎn)在該處產(chǎn)生場(chǎng)強(qiáng)的矢量和.A點(diǎn)距P、Q兩點(diǎn)距離小于B點(diǎn)距P、Q兩點(diǎn)距離，但同時(shí)兩矢量的夾角A點(diǎn)的較B點(diǎn)的要大，所以EA不一定大于EB，排除A、C選項(xiàng).由等量同種電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)中電場(chǎng)線分布可知此題中A、B段場(chǎng)強(qiáng)方向?yàn)橛葾指向B所以AB.

7、 【答案】B,能力思維方法,【解題回顧】關(guān)于A、B兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的比較還可以根據(jù)這條中垂線上場(chǎng)強(qiáng)的大小關(guān)系比較，O點(diǎn)和無(wú)窮遠(yuǎn)處場(chǎng)強(qiáng)為0，沿此中垂線由O點(diǎn)到無(wú)窮遠(yuǎn)處場(chǎng)強(qiáng)應(yīng)先增大后減小，A、B兩點(diǎn)分別處在哪一階段呢?,能力思維方法,【例2】如圖9-2-2所示，A、B、C、D是勻強(qiáng)電場(chǎng)中一正方形的四個(gè)頂點(diǎn)，已知A、B、C三點(diǎn)的電勢(shì)分別為A=15V, B=3V, C=-3V,由此可得D點(diǎn)電勢(shì)D= 9 V.,能力思維方法,【解析】點(diǎn)如圖9-2-3所示，連接A、C兩點(diǎn)，取D、B為AC的三等分點(diǎn)，UAC=18V，D點(diǎn)電勢(shì)為9V，B電勢(shì)為3V，B點(diǎn)與B點(diǎn)等勢(shì)，將等勢(shì)的兩點(diǎn)連起成一等勢(shì)面BB，連接DD，可以證明DD

8、BB.所以DD也是一個(gè)等勢(shì)面，所以D點(diǎn)電勢(shì)D= D=9V.,能力思維方法,【解題回顧】根據(jù)已知幾個(gè)點(diǎn)電勢(shì)值，利用等分法在電場(chǎng)中找等勢(shì)點(diǎn)，是解決此類(lèi)問(wèn)題的最基本也是最有效的方法，但不是惟一方法.例如，由本題條件可知該電場(chǎng)方向?yàn)樾毕蛳拢O(shè)場(chǎng)強(qiáng)E與AB成角，正方形邊長(zhǎng)為d，如圖9-2-4所示，,能力思維方法,則UBC=Edsin=3-(-3)=6V，UAD=Edsin=15-UD.由兩式可解得UD=9V，另外，還可根據(jù)勻強(qiáng)電場(chǎng)沿任何同一方向在空間上是均勻變化的，所以有UAB=UDC，也可求得UD=9V.可見(jiàn)只要對(duì)所學(xué)知識(shí)靈活運(yùn)用，方法是很多的.,能力思維方法,【例3】如圖9-2-5所示，光滑絕緣細(xì)桿

9、豎直放置，它與以正點(diǎn)電荷Q為圓心的某一圓周交于B、C兩點(diǎn)，質(zhì)量為m，帶電量為-q的有孔小球從桿上A點(diǎn)無(wú)初速度下滑.已知q

10、程中，電場(chǎng)力對(duì)小球做功W電=qUAB，所以: UAB=W電/q=(1/2mgh)/q=mgh/2q,能力思維方法,【解題回顧】W=qU在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中也同樣適用，這是在電學(xué)中處理變力做功的有力武器，另外，常見(jiàn)電場(chǎng)的一些特點(diǎn)(如本題中B=C)也是解題的關(guān)鍵條件.,,延伸拓展,【例5】如圖9-2-7所示，在水平桌面上放置一個(gè)由兩根絕緣棒組成的“V”形豎直導(dǎo)軌，棒上各穿上一個(gè)可沿棒無(wú)摩擦滑動(dòng)的、質(zhì)量為m=40g、帶電量為q=210-6C的正電荷小球(可看做點(diǎn)電荷)，將小球從同一高度(0.05m)的A、B兩點(diǎn)由靜止釋放(g=10m/s2).,延伸拓展,(1)兩小球相距多遠(yuǎn)時(shí)速度達(dá)到最大. (2)兩球同

11、時(shí)到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)相距L=1.8m，系統(tǒng)電勢(shì)能比釋放時(shí)少多少?,延伸拓展,【解析】(1)設(shè)兩球相距L1時(shí)速度達(dá)最大，此時(shí)合力為0，其中一個(gè)小球受力如圖9-2-8所示，F(xiàn)A為A球受庫(kù)侖力，則： FA=mgtan45=mg 由庫(kù)侖定律：FA=kq1q2/L1,延伸拓展,由、得:,延伸拓展,(2)兩球達(dá)最高點(diǎn)時(shí)速度為0，釋放時(shí)離桌面高度為h1=0.05m，最高點(diǎn)時(shí)離桌面高度為h2=L/2tan45，則兩球在上升過(guò)程的能量變化情況為：動(dòng)能的變化Ek=0，重力勢(shì)能的變化量Ep=2mg(h2-h1).設(shè)電勢(shì)能變化量為，則由能的轉(zhuǎn)化和守恒定律知： Ek +Ep+=0，則： =-Ep=2mg(h1-h2) =-24010-310(1.8/2tan45-0.05)=-0.68J. 即系統(tǒng)的電勢(shì)能減少了0.68J.,,