2.2 静电力做功与电势能、电势与等势面 课件(共28张PPT)

(共28张PPT)
第1节 静电力做功与电势能
第2章 电势能与电势差
鲁科版 （2019版） 必修3
一、电场力做功特点
m
重力做功特点：
与运动路径无关；
跟始末高度差成正比；
电场力做功特点：
与运动路径无关；
跟 ；
二、电势能
回忆： 重力做功与重力势能的关系：
重力做正功，重力势能减少；重力做负功，重力势能增加；
2.1 定义：电荷在电场中所具有的能叫电势能，用Ep表示，单位J.
问题：势能包含哪些呢？
WAB=EpA-EpB=mghA-mghB=- Ep
重力势能、弹性势能、电势能；
属于机械能吗？
2.2 电场力做功与电势能变化的关系
静电力做的 功等于电势能的减小量。
WAB=EpA-EpB=- Ep
二、电势能
2.3 电荷在电场中某点的电势能，等于电荷从 该点移动到零电势能点静电力所做的功。
零电势能点 : 无穷远或接地、等量异种电荷的中点；
人为规定的
2.4 电势能是标量，，但有正负，其正负反映比零电势能大还是小
2.5 说明：
1）电场力做功只能决定电势能的变化，而不能决定电荷电势能的数值；
2）电荷在电场中的起始和终止位置确定后，电场力所做的功就确定了，所以电荷的电势能的变化也就确定了；
3）电荷在电场中移动时，电势能的变化只与电场力所做的功有关，与零电势能点的选取无关；
二、电势能
延伸知识： 大小比较
力F1=2N，F2=-4N
功W1=2J，W2=-4J
电势能Ep1=2J，Ep2=-4J
温度t1=2°C，t2=-4°C
二、电势能
答案：(1)增加了1.8×10－5 J　(2)3×10－5 J　1.8×10－5 J
例1、将带电量为6×10-6C的负电荷从电场中A点移到B点，克服电场力做3×10-5 J的功，再将该电荷从B点移到C点，电场力做了1.2× 10-5J的功，则：
（1）电荷从A点移到B点，再从B点移到C点，电势能共改变了多少？
（2）如果轨道A点的电势能为零，则该电荷在B点和C点电势能分别是多少？
二、电势能
A
2、将带电量为6×10-8 C的负电荷从电场中A点移到B点，克服电场力做3.6×10-6 J的功，再将该电荷从B点移到C点，电场力做了6× 10-6J的功，则关于A、B、C三点的电势φA 、φB 、φc ，以下关系正确的是（ ）
A、φC >φA >φB ； B、φA >φC>φB ；
C、φA >φB >φc ； D、φB>φA >φc ；
二、电势能
例3、如图所示为一匀强电场，某带电粒子从A点运动到B点，在这一运动过程中克服重力做的功为3.0 J，电场力做的功为2.0 J．则下列说法正确的是(　　)
A．粒子带负电
B．粒子在A点的电势能比在B点少2.0 J
C．粒子在A点的机械能比在B点少1.0 J
D．粒子在A点的动能比在B点多1.0 J
D
例4、　下列说法正确的是(　　)
A、在电场中顺着电场线移动负电荷，电场力做正功，电荷电势能减少；
B、在电场中逆着电场线移动正电荷，电场力做正功，电荷电势能减少；
C、在电场中顺着电场线移动正电荷，电场力做正功，电荷电势能减少；
D、在电场中逆着电场线移动负电荷，电场力做负功，电荷电势能增加；
C
二、电势能
书P35
如图所示，静电喷涂时，喷枪喷出的涂料微粒带负电，被喷工件带正 电，微粒在静电力作用下向工件运动，最后吸附在工件表面。微粒在 向工件靠近的过程中，假设只受静电力作用，那么
A. 动能越来越小 ；
B. 动能越来越大 ；
C. 克服静电力做功 ；
D. 电势能逐渐减小；
C
二、电势能
6、某区域的电场线分布如图所示,一带电粒子仅在电场力作用下沿图中虚线所示的轨迹从A点运动到B点.下列说法正确的是 (　　)
A.粒子带正电；
B.粒子在A点的加速度小于在B点的加速度；
C.粒子在A点的速率大于在B点的速率；
D.粒子在A点的电势能大于在B点的电势能；
知识导图
静电力做功
与运动路径无关；
重力做功
特点
类比
WAB=EpA-EpB=- Ep
重力势能；
关系
电势能
类比
第2节 电势与等势面
第2章 电势能与电势差
鲁科版 （2019版） 必修3
电势
1
在场强为E＝10 V/m的匀强电场中，有A、B两点，且它们的距离为d＝10 cm，现有不同的电荷放在A点，求它们在A点的电势能，并填入下列表中．(选B点为零电势能点)
从此题你得到的结论是什么？
2 J
3 J
－6 J
1 J/C
1 J/C
1 J/C
电势
1
由电场本身的性质决定的，与放不放电荷及放什么电荷无关。
1.1 定义：
1 V = 1 J/C
1. 2公式:
1. 3 单位: 伏特(V)
(计算时要代入正负号)
1. 4 意义：
描述电场能的物理量．电场中某一点的电势在数值上等于单位正电荷在该点所具有的电势能；
电荷电场中在某一点的电势能与它的电荷量的比值；
电势
1
1. 5 理解
①电势是相对的。
电势零点的选取是任意的，但以方便为原则，如果没有特别规定，一般选无穷远或大地的电势为零
②电势是表征电场中某点能的性质的物理量，仅与电场中某点性质有关，与电场力做功的值及试探电荷的电荷量、电性无关。
③电势是标量，在规定了零电势后，电场中各点的电势可以是正值，也可以是负值。正值表示该点电势比零高，负值表示该点电势比零低。
电势
1
沿电场线方向，电势降低最快；
1. 6 电势与电场线的关系
1.7 区别 “场强” 、“电势”　
“场强”
“电势”
“力”
“能”
定义式
定义式
矢量
标量
决定因素
决定因素
1.8 点电荷电势公式***　
电势
1
如图所示，a、b为某电场线上的两点，那么以下的结论正确的是 （ ）
A．把正电荷从a移到b，电场力做正功，电荷的电势能减少，电势升高;
B．把正电荷从a移到b，电场力做负功，电荷的电势能增加，电势降低;
C．把负电荷从a移到b，电场力做正功，电荷的电势能减少，电势升高;
D．把负电荷从a移到b，电场力做负功，电荷的电势能增加，电势降低;
等势面
2
2.1 定义
电场中电势相同的各点构成的面叫做等势面
2.2 等势面是为了形象描述电场中各点电势面人为画出的曲面
2.3 等势面的特点
1.沿着同一等势面移动电荷时静电力不做功
2.两个电势不同的等势面不能相交
3.电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面
4.等势面一定与电场线垂直，即跟场强方向垂直
5.等势面分布越密,场强越大;分布越疏,场强越小
等势面
2
等势面
2
尖端放电
导体尖端的电荷密度很大，附近的电场特别强，可以大到使周围空气分子电离的程度，电离后所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子由于被吸引而奔向尖端，与尖端上的电荷中和，就是尖端放电。
应用：避雷针
课后作业讲评
3
1、一电场的电场线如图所示。电场中 A、B 两点电场强度的大小和电势分别 用 EA、EB 和φA、φB 表示，请判断 EA 与 EB、φA 与φB 的大小，并说明判断 的理由。在图中分别画出过 A、B 两点的等势面。
2、电场中有 A、B 两点，若电荷量为 2×10-9 C 的试探电荷在电场中的 A 点时，电势能为 4×10-8 J； 在 B 点时，电势能为 6×10-8 J。 求：
（1）计算并比较 A、B 两点的电势高低。
（2）若电荷量为 -2×10-9 C 的试探电荷分别在 A、B 两点，其电势能分别为多少？
（3）正、负电荷在电场中具有的电势能大小与电势高低有何关系？
例题
4
1、真空中某静电场的电场线分布如图所示,图中P、Q两点关于点电荷q1水平对称,P、Q两点电场强度的大小分别为EP、EQ,电势分别为φP、φQ.一个带电粒子仅在电场力作用下沿虚线从M运动至N.下列判断正确的是 （ ）
A.EQ>EP；
B.φQ>φP；
C.此带电粒子带正电,它的电势能先变大后变小；
D.此带电粒子带负电,它的电势能先变大后变小；
D
例题
4
2、(多选)两个固定的等量异种点电荷所形成电场的等势面如图中虚线所示,一带电粒子以某一速度从图中a点进入电场,其运动轨迹如图中实线所示,若粒子只受静电力作用,则下列关于带电粒子的判断正确的是 （ ）
A.带正电；
B.速度先变大后变小；
C.电势能先变大后变小；
D.经过b点和d点时的速度大小相同；
CD
3、如图所示,a、b、c为电场中同一条电场线上的三点,其中c为ab的中点.已知a、b两点的电势分别为φa=3 V,φb=9 V,则下列叙述正确的是 （ ）
A.该电场在c点处的电势一定为6 V；
B.a点处的电场强度Ea一定小于b点处的电场强度Eb；
C.正电荷从a点运动到b点的过程中,，电势能一定增大；
D.正电荷只受静电力作用时,，从a点运动到b点的过程中，动能一定增大；
例题
4
C
例题
4
4、如图甲中AB是某电场中的一条电场线.若将一负电荷从A点处由静止释放,负电荷沿电场线从A运动到B过程中的速度随时间变化图像如图乙所示.关于A、B两点的电势高低和场强大小关系,下列说法中正确的是（ ）
A.φA>φB,EA>EB B.φA>φB,EAC.φA<φB,EA>EB D.φA<φB,EAA
例题
4
5、如图所示,ABC为等边三角形,电荷量为+q的点电荷Q1固定在A点.先将一电荷量也为+q的点电荷Q2从无穷远处(电势为0)移到C点,此过程中,静电力做功为-W,再将Q2从C点沿CB移到B点.下列说法正确的是 （ ）
A.Q2从无穷远处移到C点的过程中,电势能减少了W；
B.Q2移到B点后的电势能为W；
C.Q2在C点的电势为-；
D.Q2从C点移到B点的过程中,所受静电力做负功；
B
6、(多选)两个等量正点电荷固定在图中P、Q两点,MN为P、Q连线的中垂线,交PQ于O点,A为MN上的一点.一带负电的试探电荷q从A点由静止释放,只在静电力作用下运动,取无限远处的电势为零,则 （ ）
A.q由A向O的运动是匀加速直线运动
B.q由A向O运动的过程中电势能逐渐减小
C.q运动到O点时动能最大
D.q运动到O点时电势能为零
例题
4
BC
知识导图
电势与等势面
电势
等势面
定义、公式、特点
与电场的关系
特点
常见的5种等势面