高中物理人教版 (2019)必修 第三冊(cè)1 電勢(shì)能和電勢(shì)精品ppt課件

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一個(gè)正電荷在電場(chǎng)中只受到靜電力F的作用，它在電場(chǎng)中由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí),靜電力做了正功WAB，由動(dòng)能定理可知，該電荷的動(dòng)能增加了WAB，從能量轉(zhuǎn)化的角度思考，物體動(dòng)能增加了，意味著另外一種形式的能量減少了。這是一種什么形式的能量呢？
一個(gè)質(zhì)量為m的物體在地面某位置所受的重力是一定的，不管他怎樣運(yùn)動(dòng)，其所受重力的大小都等于mg，方向豎直向下；一個(gè)帶正電的電荷量為q的試探電荷在勻強(qiáng)電場(chǎng)中某位置所受的靜電力也是一定的，不管他怎樣運(yùn)動(dòng)，其所受靜電力的大小都等于qE，方向電場(chǎng)強(qiáng)度E的方向相同。重力做功具有跟路徑無(wú)關(guān)的特點(diǎn)，靜電力做功是否也具有這一特點(diǎn)？
1.將正的檢驗(yàn)電荷q分別沿直線和折線從A移至B，求電場(chǎng)力所做的功的表達(dá)式。
①沿直線A-B：WAB ＝Fcsθ|AB|＝qEcs θ|AB| ＝ qE|AM|
②沿折線A-M-B：對(duì)AM：W1 = q E ·|AM|對(duì)MB：W2 = 0全程靜電力對(duì) q 所做的功WAMB = W1 + W2= q E·|AM|
2.將正的檢驗(yàn)電荷q從A沿曲線移至B，求電場(chǎng)力所做的功的表達(dá)式。
把曲線分成無(wú)數(shù)小段，每一小段中，設(shè)想 q 都從起點(diǎn)先沿電場(chǎng)方向、再沿垂直電場(chǎng)方向到達(dá)終點(diǎn)。各小段沿垂直電場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，靜電力是不做功的，各小段沿電場(chǎng)方向移動(dòng)的位移之和等| AM| ，q 沿任意曲線從 A 點(diǎn)移動(dòng)到 B 點(diǎn)靜電力所做的功也是W＝qE|AM|。
靜電力做功與路徑無(wú)關(guān),由初末位置來(lái)決定.
做功的過(guò)程是一個(gè)能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程。
重力做功的過(guò)程是重力勢(shì)能與動(dòng)能相互轉(zhuǎn)化的過(guò)程.
那么電場(chǎng)力做功的過(guò)程是什么能轉(zhuǎn)化為什么能呢？
1.電場(chǎng)中的電荷由于受到電場(chǎng)力作用而具有的勢(shì)能，這種勢(shì)能叫電勢(shì)能（Ep）。
正電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)時(shí)，靜電力做正功，電荷的電勢(shì)能減少。
正電荷從B點(diǎn)移到A點(diǎn)時(shí)，靜電力做負(fù)功，即電荷克服靜電力做功，電荷的電勢(shì)能增加。
（1）只要電場(chǎng)力對(duì)電荷做正功，電荷的電勢(shì)能減小
（2）只要電場(chǎng)力對(duì)電荷做負(fù)功，電荷的電勢(shì)能增大
（3）電場(chǎng)力做的功等于電勢(shì)能的減少量
3.電荷在某點(diǎn)的電勢(shì)能，等于靜電力把它從該處移動(dòng)到零勢(shì)能位置所做的功。
WAB = EPA - EP0
（1）通常把電荷在離場(chǎng)源電荷無(wú)限遠(yuǎn)處的電勢(shì)能規(guī)定為零，或把電荷在大地表面上電勢(shì)能規(guī)定為零。
（2）電勢(shì)能由電荷和電荷在電場(chǎng)中的相對(duì)位置決定，具有相對(duì)性。
（3）電勢(shì)能是標(biāo)量,但有正負(fù)。
重力場(chǎng)中，重力：地球和物體之間存在的吸引力
電場(chǎng)中，電場(chǎng)力：電荷之間的作用力
有重力就有重力勢(shì)能Ep= mgh
有電場(chǎng)力就有相應(yīng)的能，叫電勢(shì)能EP
Ep由物體和地面間的相對(duì)位置決定
EP由電荷間的相對(duì)位置決定
W重 = EP初-EP末
W電 = EP初-EP末
該比值是一個(gè)與q無(wú)關(guān)，僅與電場(chǎng)及A點(diǎn)的位置有關(guān)的量。
如圖，規(guī)定O點(diǎn)的電勢(shì)能為零，求：（1）電荷量為-q的點(diǎn)電荷在A點(diǎn)的電勢(shì)能。（2）電荷量為+2q的點(diǎn)電荷在A點(diǎn)的電勢(shì)能
電勢(shì)能的大小是與試探電荷的電性和電量q都有關(guān)，故不能用“電勢(shì)能”來(lái)描述電場(chǎng)的能的性質(zhì)。
1.定義：電荷在電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電勢(shì)能與它的電荷量的比值，叫做這一點(diǎn)的電勢(shì)。
3.單位：伏特，符號(hào)為V
4.電勢(shì)只有大小，沒(méi)有方向，是標(biāo)量
電勢(shì)是相對(duì)于零勢(shì)能參考點(diǎn)的，一般選取無(wú)窮遠(yuǎn)電勢(shì)為0，實(shí)際應(yīng)用中常取大地電勢(shì)為0。
（1）沿著電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐漸降低。
（2）根據(jù)只在靜電力作用下電荷的移動(dòng)情況來(lái)判斷①只在靜電力作用下，電荷由靜止開(kāi)始移動(dòng)，正電荷總是由電勢(shì)高的點(diǎn)移到電勢(shì)低的點(diǎn)；負(fù)電荷總是由電勢(shì)低的點(diǎn)移向電勢(shì)高的點(diǎn)。②移動(dòng)正電荷靜電力做正功時(shí)，電勢(shì)能減少，則是從電勢(shì)高處移到電勢(shì)低處，做負(fù)功時(shí)相反。③移動(dòng)負(fù)電荷靜電力做正功時(shí)，電勢(shì)能減少，則是從電勢(shì)低處移到電勢(shì)高處，做負(fù)功時(shí)相反。
1．正點(diǎn)電荷電場(chǎng)分布如圖，該正點(diǎn)電荷電量為Q。A、B、C是電場(chǎng)線上的三個(gè)點(diǎn)。另一正點(diǎn)電荷在靜電力作用下，沿電場(chǎng)線由A點(diǎn)移至B點(diǎn)的過(guò)程中，靜電力做功為W1，將該正點(diǎn)電荷從A點(diǎn)移至C點(diǎn)再移至B點(diǎn)過(guò)程中靜電力做功為W2，則（　?。?br/>【答案】A【詳解】靜電力做功與路徑無(wú)關(guān)，只與初末位置有關(guān)，兩次過(guò)程的初末位置相同，故兩次做功的情況相同，即W1=W2，故A正確，BCD錯(cuò)誤。故選A。
2．電場(chǎng)中電場(chǎng)線、電勢(shì)能及電勢(shì)的判斷，下列說(shuō)法正確的是（　?。〢．電場(chǎng)中電勢(shì)降低的方向即電場(chǎng)線方向B．將一負(fù)的試探電荷從電勢(shì)較高的等勢(shì)面移至電勢(shì)較低的等勢(shì)面，電場(chǎng)力做正功C．若-q在E點(diǎn)的電勢(shì)能為負(fù)值，則E點(diǎn)電勢(shì)為負(fù)值D．若+q在A點(diǎn)的電勢(shì)能比在B點(diǎn)的大，則A點(diǎn)電勢(shì)高于B點(diǎn)電勢(shì)
【答案】D【詳解】A．電場(chǎng)中電勢(shì)降低最快的方向即為電場(chǎng)線方向，A錯(cuò)誤；B．將一負(fù)的試探電荷從電勢(shì)較高的等勢(shì)面移至電勢(shì)較低的等勢(shì)面，電勢(shì)能增加，電場(chǎng)力做負(fù)功，B錯(cuò)誤；C．若-q在E點(diǎn)的電勢(shì)能為負(fù)值，根據(jù)Ep=qφE則-q在E點(diǎn)電勢(shì)為正值，C錯(cuò)誤；D．根據(jù)電勢(shì)能公式Ep=qφE可得，若+q在A點(diǎn)的電勢(shì)能比在B點(diǎn)的大，則A點(diǎn)電勢(shì)高于B點(diǎn)電勢(shì)，D正確。故選D。
3．下列說(shuō)法正確的（　?。〢．電場(chǎng)中電勢(shì)越高的地方，電荷具有的電勢(shì)能越大B．電場(chǎng)強(qiáng)度越大的地方，電場(chǎng)線一定越密，電勢(shì)也一定越高C．電場(chǎng)強(qiáng)度為零的地方，電勢(shì)一定為零D．某電荷在電場(chǎng)中沿電場(chǎng)線的方向移動(dòng)一定距離，電場(chǎng)線越密的地方，它的電勢(shì)能改變?cè)酱?
【答案】D【詳解】A．電勢(shì)高的地方，電荷的電勢(shì)能不一定大，若電荷為負(fù)電荷，該點(diǎn)的電勢(shì)越高，電勢(shì)能越小，故A錯(cuò)誤；B．電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)無(wú)關(guān)，則電場(chǎng)強(qiáng)度大的地方電勢(shì)不一定高，故B錯(cuò)誤；C．電場(chǎng)中電場(chǎng)強(qiáng)度為零，電勢(shì)不一定為零，電場(chǎng)強(qiáng)度由電場(chǎng)線疏密表示，沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐漸降低，故C錯(cuò)誤；D．電場(chǎng)線越密的地方，電場(chǎng)強(qiáng)度越大，電荷所受電場(chǎng)力越大，則沿電場(chǎng)線的方向移動(dòng)一定距離，電場(chǎng)線越密的地方，電場(chǎng)力做功越多，電荷電勢(shì)能改變?cè)酱螅蔇正確。故選D。
4．圖為某電場(chǎng)中的電場(chǎng)線，A、B是電場(chǎng)中的兩點(diǎn)，下列說(shuō)法正確的是（ ）A．電勢(shì)φA>φB，電場(chǎng)強(qiáng)度EAφB，電場(chǎng)強(qiáng)度EA>EBC．將電荷量為+q的電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，電場(chǎng)力做負(fù)功D．將電荷量為-q的電荷分別放在A、B兩點(diǎn)時(shí)具有的電勢(shì)能EpA>EpB
【答案】B【詳解】AB．根據(jù)題意，由電場(chǎng)線的疏密程度可以反映電場(chǎng)強(qiáng)度大小可知，由于A點(diǎn)的電場(chǎng)線比較密，則有EA>EB由沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低，則有φA>φB故A錯(cuò)誤，B正確；CD．根據(jù)題意，由公式Ep=qφ可知，電荷量為+q的電荷在A、B兩點(diǎn)時(shí)具有的電勢(shì)能關(guān)系為EpA>EpB電荷量為-q的電荷在A、B兩點(diǎn)時(shí)具有的電勢(shì)能關(guān)系為EpA