2019-2020学年高中物理 专题1.4 电势能和电势课件 新人教版选修3-1

第一章静电场人教版物理（高中）第四节电势能和电势）1课堂导入一个试探电荷在匀强电场中某点由静止释放,它将如何运动?动能将如何变化？（不计重力）在电场力作用下电荷做加速运动,一段时间后获得一定的速度,试探电荷的动能增加。E+是什么能转化为试探电荷的动能的呢？【探究一：静电力做功的特点】ME【情景一】：在匀强电场中，将电荷q从A沿直线移至B:ABө+qFWFABcosqEAM问题：静电力做功多少？分析结果：一、静电力做功的特点。2课堂活动MөEAB【情景二】：在匀强电场中将电荷q从A沿折线移至B:对AM:对MB:对全程:+qF+qF1WqEAM2W012问题：静电力做功多少？分析结果：2课堂活动一、静电力做功的特点。【情景三】：在匀强电场中，将电荷q从A沿曲线移至B:MөEAB+qFEAB+qF+qF+qF+qF……MX1X211WqEx22WqEx33WqEx123xxxAM123X32课堂活动一、静电力做功的特点。【讨论】将电荷q从A沿其他曲线移至B，静电力做功多少？如果移动电荷-q，1～4的结论又如何？MөEAB-qF－B+MAFөq+【探究归纳】静电力做功的特点在匀强电场中移动电荷时，静电力做的功与电荷经过的路径无关，仅与电荷的起始位置和终止位置有关，与初、末两点在电场线上的距离有关。该结论对于非匀强电场也是适用的。什么力做功还有这个特点？静电力做功的特点与重力做功情况相似。【思考】那么电场力做功的过程是什么能转化为什么能呢？做功的过程是一个能量转化的过程。重力做功的过程是重力势能转化为动能的过程。1.定义：电荷在电场中受到电场力而具有的与位置有关的势能叫做电势能。符号EP。2.相对性：规定无限远处或大地表面的电势能为0。3.标量：电势能是标量,有正负，正负表示该点的电势能比零势能点的电势能的高低。4.电势能是电荷和电场所共有的，具有系统性。5.电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该处移动到零势能位置所做的功。电势能知识点1正电荷从A点移到B点时,静电力做正功,电荷的电势能减少。【情景1】：电荷仅在电场力作用下从A运动到B，静电力做什么功？电荷的电势能如何变化？vAB++2课堂活动二、静电力做功与电势能的关系。正电荷从B点移到A点时,静电力做负功,电荷的电势能增加。【情景2】：电荷仅在电场力作用下从B运动到A，静电力做什么功？电荷的电势能如何变化？AB++0v电场力对电荷做正功，电荷的电势能减小电场力对电荷做负功，电荷的电势能增大【总结】【类比】重力做功与重力势能的关系重力对物体做正功，物体重力势能减小；重力对物体做负功，物体重力势能增加；即：重力做功等于重力势能的减少量；静电力做功与电势能的关系：静电力做的功等于电势能的减少量。关系式：【探究结论】PBPAABEEW电场力做功与电势能变化的关系【典例1】.如图，在场强的匀强电场中，将点电荷q=+1C从A移动到B，AB相距L=1m，静电力做功为多少？电势能如何变化？若规定EPA=0，则EPB=？EABFq+【解析】：静电力的方向与运动方向相同，静电力做正功，电势能减小。EABFq+解：静电力做的功WqEL310J静电力做正功，电势能减小。若EPA=0，由得PBPAABEEW310J若规定其他点的电势能为0，3PBE10J还成立吗？某一点的电势能，与零势能点的选取有关。【互动探究】三：描述电场的能的性质的物理量可见：比值能够描述电场的能的本领大小，我们引入一个新的物理量——“电势”来表示它。2课堂活动qEP电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值。PEq1V=1J/C。1.定义:2.公式:3.单位:伏特(V)(计算时要代入正负号)。电势知识点24.电势的性质⑴电势具有相对性,要确定电势,应先规定电场中某处的电势为零。(通常取离场源电荷无限远处或大地表面的电势为零)⑵电势是标量,有正负,数值取决于零电势面的选取。(负电势表示该处的电势比零电势处电势低)⑶沿电场线方向电势降低。地图中常用等高线来表示地势的高低四：形象描述电势高低的方法2课堂活动电场中，电势相等的点构成等势面。BA+mpq在同一等势面上移动电荷，静电力不做功。E同一等势面上的点，电势都相等电场线与等势面垂直，并指向电势低的等势面。+CD+等势面知识点31.点电荷电场中的等势面：以点电荷为球心的一簇球面几种典型电场的等势面：点电荷的等势面与等高线对比示意图2.等量异种点电荷电场中的等势面：两簇对称曲面等量异种点电荷的等势面与等高线对比示意图OMN【小组讨论】在电荷连线中垂线上电势分布规律1.若规定无限远处电势为零，则φ00（大于、等于、小于）2.比较M、N两点的电势大小？等于3.等量同种点电荷电场中的等势面：两簇对称曲面等量同种点电荷的等势面与等高线对比示意图OMN【小组讨论】在电荷连线中垂线上电势分布规律1.若规定无限远处电势为零，则φ00（大于、等于、小于）2.比较M、N两点的电势大小？大于4.匀强电场中的等势面：垂直于电场线的一簇平面5.形状不规则的带电导体附近的电场线及等势面【典例2】(2017·全国卷I)在一静止点电荷的电场中,任一点的电势φ与该点到点电荷的距离r的关系如图所示。电场中四个点a、b、c和d的电场强度大小分别为Ea、Eb、Ec和Ed。点a到点电荷的距离ra与点a的电势φa已在图中用坐标(ra,φa)标出,其余类推。现将一带正电的试探电荷由a点依次经b、c点移动到d点,在相邻两点间移动的过程中,电场力所做的功分别为Wab、Wbc和Wcd。下列选项正确的是()A.Ea∶Eb=4∶1B.Ec∶Ed=2∶1C.Wab∶Wbc=3∶1D.Wbc∶Wcd=1∶3AC【规律方法】1.电势能大小的判定方法方法一：从做功角度来判断（利用功能关系）【创设情景】：将电荷从A移动到B，在这一过程中若电场力做正功，电势能减少若电场力做负功，电势能增加注意：做功正负依据静电力与速度的夹角来判定方法二：利用来判断pEq对于正电荷，电势大处，电势能就是大；对于负电荷，电势大处，电势能反而小；2.电势高低的判定方法方法一：沿电场线方向电势降低方法二：从来判断对于正电荷，电势能大处，电势就是大；对于负电荷，电势能大处，电势反而小；【规律方法】qEP1.静电力做功的特点静电力做的功与电荷经过的路径无关，与电荷的起始位置和终止位置有关。2.电势能电荷在某点的电势能,等于静电力把它从该点移动到零势能位置时所做的功。3.电势电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值。4.等势面电场中电势相等的各点构成的面。3课堂小结qEP