《電場能的性質(zhì)》PPT課件.ppt

電場能的性質(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、電勢差與電勢 1.電荷q在電場中由一點(diǎn)A移動(dòng)到另一點(diǎn)B時(shí)，電場力做功與電量的比值WAB/q，叫做A、B兩點(diǎn)間的電勢差.用公式表示即為：UAB=WAB/q 2.電勢差是描述電場中能的性質(zhì)的物理量，它只與電場本身的性質(zhì)有關(guān)，與試探電荷和零電勢面的選取無關(guān)，是個(gè)絕對量.,要點(diǎn)疑點(diǎn)考點(diǎn),3.電勢也是描述電場基本性質(zhì)的物理量，是相對量.電場中某點(diǎn)的電勢，等于單位正電荷由該點(diǎn)移動(dòng)到參考點(diǎn)（即零電勢點(diǎn)）時(shí)電場力所做的功.在一個(gè)靜電場中，只有規(guī)定了零電勢后才能確定其他各點(diǎn)的電勢.通常取無窮遠(yuǎn)處電勢為0；實(shí)際應(yīng)用中常取大地電勢為0. 4.電勢差、電勢的單位都為V，1V=1J/C.,要點(diǎn)疑點(diǎn)考點(diǎn),5.電勢差、電勢都是標(biāo)量，但有正負(fù).電勢的正、負(fù)表示比零電勢高還是低；電勢差規(guī)定為UAB=A- B，其正負(fù)表示A、B兩點(diǎn)電勢的高低關(guān)系，顯然，UAB=-UBA 6.電場中電勢相同的各點(diǎn)構(gòu)成的面叫做等勢面，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、電勢能及電場力做功W與電勢能變化的關(guān)系 1.電荷在電場中具有電勢能.一個(gè)電量為q的電荷處在電勢為的地方時(shí)，它具有的電勢能可用= q計(jì)算.具體計(jì)算時(shí)，、q、都有正負(fù).由于電勢具有相對性，故電勢能的值也只有相對意義. 2.如果規(guī)定無窮遠(yuǎn)處電勢為零，則正點(diǎn)電荷中電勢都為正值.正負(fù)電荷在其中的電勢能就分別是正值和負(fù)值.負(fù)點(diǎn)電荷電場中各點(diǎn)電勢卻為負(fù)值.正、負(fù)電荷在其中的電勢能就分別是負(fù)值和正值.,要點(diǎn)疑點(diǎn)考點(diǎn),3. 與W間關(guān)系：電場力作正功，電勢能減少；電場力作負(fù)功，電勢能增加，即W=-. 4.勻強(qiáng)電場中可用W=Fscos計(jì)算電場力做功. 5.在一切電場中計(jì)算電場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.電場力做功與重力作功一樣，只與始末位置有關(guān)，與路徑無關(guān).,要點(diǎn)疑點(diǎn)考點(diǎn),三、電場線與等勢面、場強(qiáng)與電勢差的關(guān)系 1.電場線方向也可以反映電場中各點(diǎn)電勢高低，沿電場線方向電勢降低，而且是降低最快(空間比較)的方向. 2.電場線總與等勢面垂直；按相同標(biāo)準(zhǔn)，電場線越密的地方，等勢面也越密.,要點(diǎn)疑點(diǎn)考點(diǎn),3.在同一等勢面上，任何兩點(diǎn)之間的電勢差一定為0，移動(dòng)電荷時(shí)電場力做功也一定為0. 4.電場中某一點(diǎn)的電勢大小與場強(qiáng)大小無直接關(guān)系，但勻強(qiáng)電場中兩點(diǎn)之間，有U=Ed，式中各量都以絕對值代入，d指兩點(diǎn)之間沿場強(qiáng)方向的距離.,課 前 熱 身,1.下列說法中正確的是(D) A.電場線密處場強(qiáng)大，電勢高 B.沿電場線方向場強(qiáng)減少，電勢降低 C.在電勢高處電荷具有的電勢能大 D.場強(qiáng)為0處，電勢不一定為0,課 前 熱 身,2.關(guān)于電場強(qiáng)度的概念，下列說法中正確的是(AD) A.電場強(qiáng)度的方向是指向電勢降低最快的方向 B.電場強(qiáng)度的方向是指向電勢降低最大的方向 C.電場強(qiáng)度在數(shù)值上等于電勢差與距離的比值 D.電場強(qiáng)度在數(shù)值上等于沿勻強(qiáng)場強(qiáng)方向每單位距離上的電勢差,課 前 熱 身,3.把一試探電荷q=10-10C放在某一電場中A點(diǎn)，具有電勢能為10-8J，則該點(diǎn)的電勢為A= 100V ；若在該點(diǎn)放入另一電荷q=210-10C，則該點(diǎn)電勢為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)圖中分別畫出電勢差依次相等的幾個(gè)等勢面的大致分布，并比較每一個(gè)圖中各點(diǎn)電勢的高低變化情況.,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)的場強(qiáng)和電勢，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)電荷的場強(qiáng)E=kq/r2是矢量，所以A、B兩點(diǎn)的場強(qiáng)是P、Q兩點(diǎn)在該處產(chǎn)生場強(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)生的電場中電場線分布可知此題中A、B段場強(qiáng)方向?yàn)橛葾指向B所以AB. 【答案】B,能力思維方法,【解題回顧】關(guān)于A、B兩點(diǎn)場強(qiáng)的比較還可以根據(jù)這條中垂線上場強(qiáng)的大小關(guān)系比較，O點(diǎn)和無窮遠(yuǎn)處場強(qiáng)為0，沿此中垂線由O點(diǎn)到無窮遠(yuǎn)處場強(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)電場中一正方形的四個(gè)頂點(diǎn)，已知A、B、C三點(diǎn)的電勢分別為A=15V, B=3V, C=-3V,由此可得D點(diǎn)電勢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)電勢為9V，B電勢為3V，B點(diǎn)與B點(diǎn)等勢，將等勢的兩點(diǎn)連起成一等勢面BB，連接DD，可以證明DDBB.所以DD也是一個(gè)等勢面，所以D點(diǎn)電勢D= D=9V.,能力思維方法,【解題回顧】根據(jù)已知幾個(gè)點(diǎn)電勢值，利用等分法在電場中找等勢點(diǎn)，是解決此類問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方向?yàn)樾毕蛳?，設(shè)場強(qiáng)E與AB成角，正方形邊長為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.可見只要對所學(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)無初速度下滑.已知q <Q,AB=h，小球滑到B點(diǎn)時(shí)速度大小為 .,圖9-2-5,能力思維方法,求： (1)小球由A到B過程中電場力做的功； (2)AC兩點(diǎn)的電勢差.,能力思維方法,【解析】(1)對于小球由AB的過程，重力對其做正功，又由正點(diǎn)電荷的電場分布及方向可知，電場力對其做正功.小球由靜止下滑，則由動(dòng)能定理，有 mgh+W電=1/2mvB2-0 W電=1/2m3gh-mgh=1/2mgh (2)由圖可知，B、C在同一等勢面上，所以A、C兩點(diǎn)的電勢差等于A、B兩點(diǎn)的電勢差，由A到B的過程中，電場力對小球做功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，常見電場的一些特點(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)兩球同時(shí)到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)相距L=1.8m，系統(tǒng)電勢能比釋放時(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球受庫侖力，則： FA=mgtan45=mg 由庫侖定律：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，則兩球在上升過程的能量變化情況為：動(dòng)能的變化Ek=0，重力勢能的變化量Ep=2mg(h2-h1).設(shè)電勢能變化量為，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)的電勢能減少了0.68J.,