1.4 电势能和电势

文档属性

名称 1.4 电势能和电势
格式 zip
文件大小 3.1MB
资源类型 教案
版本资源 人教版(新课程标准)
科目 物理
更新时间 2013-11-08 14:58:26

图片预览

文档简介

课件52张PPT。山东省单县第五中学你们正在这里扬帆起航 加油 !
老师用知识把你们武装 努力!第四节:电势能与电势教学目标(一)知识与技能
1、理解静电力做功的特点、电势能的概念、电势能与电场力做功的关系。2、理解电势的概念,知道电势是描述电场的能的性质的物理量。明确电势能、电势、静电力的功、电势能的关系。3、了解电势与电场线的关系,了解等势面的意义及与电场线的关系。
(二)过程与方法
通过与前面知识的结合,理解电势能与静电力做的功的关系,从而更好的了解电势能和电势的概念。
(三)情感态度与价值观
尝试运用物理原理和研究方法解决一些与生产和生活相
关的实际问题,增强科学探究的价值观。
重点:理解掌握电势能、电势、等势面的概念及意义。
难点:掌握电势能与做功的关系,并能用此解决相关问题。4、功的计算: 1、电场强度是反映电场强弱和方向的物理量。(物理意义)2、电场强度由电场本身的性质决定,它描述了电场的力学属性,与试探电荷是否存在、电荷的正负、电荷量的大小及受到的电场力都无关。3、电场力:F=qE复习回顾思考:石子的动能从何而来?弹性势能思考:箱子的动能从何而来?化学能点电荷只在电场力作用下,情景动能越来越大。速度越来越大,做加速运动,问题1、动能为什么增加呢?这是静电力做功的结果问题2、如果从功是能量转化的量度来分析,
增加的动能由什么能转化而来呢?一、静电力做功的特点:1、过程分析: 在电场中移动电荷时,静电力做的功与电荷的起始位置和终止位置有关,但与电荷经过的路径无关。与重力做功特点相类比 静电力做功的特点2、结论:说明:1) 这个结论适合于其它所有类型的电场! 2)只要初、末位置A、B确定了,移动电荷q做的功WAB就是确定值,这一点与重力做功的情况很相似。 静电力做功和重力做功的相似性,启发我们把静电力和重力进行类比。重力做功必然引起重力势能的变化,所以容易想到静电力做功必然引起相应能量的变化。物体在地球周围时处于地球产生的重力场中,重力场中的物体具有重力势能,于此类似,电场中的电荷应该具有电势能。 1、电势能:由于移动电荷时静电力做的功与移动的路径无关,电荷在电场中具有跟位置相关的能,这种能叫做电势能,用EP表示。二、电势能:2.电场力做功与电势能有什么关系?
(定性分析)电场力做正功,电势能减少;(类比重力做功与重力势能的关系)
电场力做负功,电势能增加。与重力做功跟重力势能变化关系相类比3、从功是能量转化的量度定量分析静电力的功与电势能变化重力做的功等于重力势能的减少量静电力做的功等于电势能的减少量重力势能的减少量电势能的减少量F4、电势能的确定ABE设EPB =0 电荷在某点的电势能,等于静电力把它从该点移到零势能位置时所做的功。零势能参考点F5、电势能的计算实例分析(1)ABE设EPB =0F电势能的计算实例分析(2)ABE设EPB =0 说明:不同电性的等量电荷在同一点的电势能是不同的。 负号表示电势能的高低F 1、) 通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势能规定为零,或把电荷在大地表面上电势能规定为零。 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 2、)若规定电荷在B点电势能为零,则电荷在A点的电势能说明: 3、)电势能是相对的,与零电势能面有关 电势能为负表示电荷在该处的电势能比零还要小. 4、)电势能是标量如图,这是从 “物理必修2第13页(人民教育出版社)”的部分扫描文字。结论5:电势能是电场与电荷所组成的“系统”共有的 电荷的电势能 也具有系统性
重力势能和电势能类比重力场中,重力:地球和物体之间存在的吸引力电场中,电场力:电荷之间的作用力有重力就有重力势能Ep= mgh有电场力就有相应的能,叫电势能EPEp由物体和地面间的相对位置决定EP由电荷间的相对位置决定W重 = EP1-EP2W电 = EPA-EPB 例1、下列说法中正确的是( )
A.当两正点电荷相互靠近时,它们的电势能增大
B.当两负点电荷相互靠近时,它们的电势能增大
C.一个正电荷与另一个负电荷相互靠近时,它们的电势能减小
D.一个正电荷与另一个负电荷相互靠近时,它们的电势能增大。ABC 例2. 如图,在场强 的匀强电场中,点电荷q=+1c从A移动到B,AB相距L=1m,电场力做功为多少?电势能如何变化?若规定EPA=0,则EPB=?电势能减少设A点的电势能WAB = EPA-EPB =103J 电势能为负表示的物理意义是什么?+ 尽管重力做功与电场力做功很相似, 但还是存在很大差异—存在两种电荷 如下图,同一电场中,在同样的两点间,移动正、负电荷正电荷顺电场线移动,电场力做正功,电势能减少负电荷顺电场线移动,电场力做负功,电势能增加课堂训练: 1.右图中MN为电场中某一条电场线,方向向右,在电场线上取两点a、b ,今将一电荷+q从a移到b则( )
A.电场力做正功,+q的电势能增加; B.电场力做负功,+q的电势能增加; C.电场力做正功,+q的电势能减少; D.电场力做负功,+q的电势能减少。C 2、一个电荷只在电场力作用下从电场中的A点移到B点时,电场力做了5×10-6J的功,那么 ( )
A.电荷在B处时将具有5×10-6J 的电势能
B.电荷在B处将具有5×10-6J 的动能
C.电荷的电势能减少了5×10-6J
D.电荷的动能增加了5×10-6J CD3、一带电油滴在匀强电场E中的运动轨迹如图虚线所示,电场方向竖直向下.若不计空气阻力,则此带电油滴从a运动到b的过程中,能量变化情况为( )
A.动能减小
B.电势能增加
C.动能和电势能之和减少
D.重力势能和电势能之和增加C 4、将带电量为6×10-6C的负电荷从电场中的A点移到B点,克服电场力做了3×10-5J的功,再从B移到C,电场力做了1.2×10-5J的功,则
(1)电荷从A移到B,再从B移到C的过程中电势能共改变了多少?
(2)如果规定A点的电势能为零,则该电荷在B点和C点的电势能分别为多少?
(3)如果规定B点的电势能为零,则该电荷在A点和C点的电势能分别为多少?增加了1.8×10-5J EPC=1.8×10-5 J EPC=-1.2×10-5 JEPB=3×10-5 J EPA= -3×10-5 J 小结一、静电力做功的特点:
只与起点和终点的位置有关 ,与路径无关。
二、电势能:电荷在电场中具有的势能
1、静电力做的功等于电势能的减少量:
wAB=EPA-EPB
静电力做正功,电势能减少
静电力做负功,电势能增加
2、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、电势能是相对的,须建立零势能参考面。
电势能有正负之分,负值表示比零还要小第一章 静电场第4节 电势能、电势
第二课时F 反映电场力的性质的物理量,由电场本身的性质决定。 上一节课,我们学习了电势能,下面通过电势能的研究来认识另一个表征电场性质的物理量----电势导入EPA = q E L cosθ思考与讨论:2.若取B点的电势能为零,则A点的电势能为多少?1.若在AB两点间移动电荷q,请分析电荷电势能的变化3.点电荷的电量为2q、 3q、… 则A点的电势能为多少?4.分析EPA/q一定吗?EPA / q = E L cosθ 对电场中的不同位置,由于L和θ可以不同,这个比值一般是不同的。相同 处于A点的电荷,无论电荷量的大小是多少,它的电势能跟电荷量的比值EPA/q都是相同的。结论:从以上分析可知,电荷在电场中某一点的电势能与它电荷量的比值,是由电场中这点的性质决定的,跟试探电荷本身无关。适用于任何电场电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值 。 用 表示 1 V = 1 J/C(从能量的角度描述电场的性质)1. 定义:2. 公式:(计算时要代入正负号)三、电势3、单位:在国际单位制中,电势的单位是伏特,
符号是V (1)电势的固有性4、电势中应注意的几点 电势是表示电场能量属性的一个物理量,电场中某点处的电势的大小由电场本身性质决定,与在该点处是否放电荷、电荷的电性、电荷量均无关。(2)电势具有相对性 电势是相对的,只有先确定了某点的电势为零以后,才能确定电场中其他点的电势.(通常规定离场源电荷无限远处或大地的电势为零.)(3)电势是标量,有正负,数值取决于零电势的选取.(负电势表示该处的电势比零电势处电势低.)15V5V—3V0V18V8V3V0V (1)电势的固有性4、电势中应注意的几点 电势是表示电场能量属性的一个物理量,电场中某点处的电势的大小由电场本身性质决定,与在该点处是否放电荷、电荷的电性、电荷量均无关。(2)电势具有相对性 电势是相对的,只有先确定了某点的电势为零以后,才能确定电场中其他点的电势.(通常规定离场源电荷无限远处或大地的电势为零.)
(3)电势是标量,有正负,数值取决于零电势的选取.(负电势表示该处的电势比零电势处电势低.)(4)电荷q在A点具有的电势能 例2. 试探电荷q1放在电场中的A点,电势能为EPA(规定无限远处电势能为零),A点的电势为________,若把试探电荷q1换成试探电荷q2放在电场中的A点,A点的电势为___________ (仍规定无限远处电势能为零).若现在不取无限远处电势能为零,A点的电势还是 吗?不是,因为电势与零电势点选取有关。 例3. 将一电量为 的点电荷从电场外一点P移至电场中某点A, 电场力做 功 ,求A点的电势.解: 场外一点P的电势为 点评:计算电势首先要规定零电势处,且电势可以为负.电场线指向电势降低的方向. 场强方向是电势降低最快的方向. 5.沿电场线方向电势降低思考:(1)若以无穷远处电势为零,正点电荷周围各处的电势的特点(2)负点电荷周围各处的电势的特点都为正,越靠近正电荷电势越高。都为负,越靠近正电荷电势越低。例4、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。Dab例5、如图所示,实线为一电场的电场线,A、B、C为电场中的三个点,那么以下的结论正确的是 ( )
A.
B.
C.
D.BABC电势与场强没有直接关系四.等势面电场中电势相同的各点构成的面叫做等势面地理上,等高线表示地势的高低。在电场中常用等势面来表示电势的高低。说明: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1、定义2、几种典型电场的等势面(1)点电荷的电场的等势面以点电荷为球心的一簇球面2、几种典型电场的等势面(2)等量异种点电荷电场中的等势面两簇对称曲面2、几种典型电场的等势面(3)等量同种点电荷电场中的等势面两簇对称曲面2、几种典型电场的等势面 (4)形状不规则的
带电导体附近的电场
线及等势面(5)匀强电场的等势面垂直于电场线的一簇平面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(3)电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等
势面,任意两个等势面都不会相交(2)等势面一定与电场线垂直,即跟场强方向垂直(4)等差等势面越密的地方电场强度越大 因为在同一个等势面上,任何两点间的电势都相等,故在同一等势面上移动电荷时,电场力不做功。 这是因为,假如不垂直,电场强度就有一个沿着等势面的分量,在等势面上移动电荷时静电力就要做功,这个面也就不是等势面了。 因为沿着电场线的方向,电势越来越低。 例6、如图所示,三个等差等势面上有a、b、c、d四点,若将一个正电荷由c经a移动到d电场力做正功W1,若由c经b移动到d电场力做正功W2,则:( )课堂小结1.定义:一、电势 电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值 。 2. 公式:(3)沿电场线方向电势降低 (1)电势具有相对性 (2)电势是标量,有正负(4)电荷q在A点具有的电势能3.注意点二.等势面定义:几种典型电场的等势面等势面的特点:1、下列说法正确的是( )
A、在等势面上移动电荷,电场力总是不做功
B、电荷从A点移到B点,电场力做功为零,则电
荷一定是沿等势面移动的
C、在同一个等势面上的各点,场强的大小必然
是相等的
D、电场线总是从电势高的等势面指向电势低的
等势面AD课堂练习 2、图为电场中的一条电场线,A、B为这条电场线上的两点,则( )
A、B点的场强一定比A点的小
B、B点的电势一定比A点的低
C、将电荷从A点移到B点,电荷的电势能一定减小
D、A点的正电荷在只受电场力作用下一定沿电场线运动到B点B3、如图所示,虚线a、b、c表示静电场中三个等势面,它们的电势分别是 且 ,一带正电的粒子射入电场中,其运动轨迹如图中KLMN所示.由图可知( )
A.粒子从K到L的过程中,电场力做负功
B.粒子从L到M的过程中,电场力做负功
C.粒子从K到L的过程中,电势能增加
D.粒子从L到M的过程中,动能减少AC4、一负电荷仅受电场力的作用,从电场中的A点运动到B点,在此过程中该电荷做初速度为零的匀加速直线运动,则A、B两点电场强度EA、EB及电荷在AB两点的电势能EPA、EPB之间的关系为 ( )
A. EA=EB B. EA C. EPA=EPB D. EPA>EPBAD5、如图所示,三条平行等距直虚线表示电场中三个等势面,电势值分别为10V、20V、30V,实线是一带负电的粒子(不计重力)在该区域内的运动轨迹,对于轨迹上的a、b、c三点来说( )
A.粒子必先过a,再到b,然后到c
B.粒子在三点受到的合力Fa=Fb=Fc
C.粒子在三点动能大小为EkaD.粒子在三点的电势能大小为Epa>Epb>EpcBabc30V20V10V6、如果把q=1.0×10-8C的电荷从无穷远处移至电场中的A点,需克服电场力做功W=1.2×10-4J.那么
⑴ q在A点的电势能和在A点的电势各是多少?
⑵ q未移入电场前A点的电势是多少 ?