(共32张PPT)
10.5带电粒子在电场中的运动
学习目标
学习运用静电力、电场强度等概念研究带电粒子在电场中运动时的加速度、速度和位移等物理量的变化。
了解示波管的工作原理，体会静电场知识对科学技术的影响，
学习运用静电力做功、电势、电势差、等势面等概念研究带电粒子在电场中运动时的能量转化。
温故知新
一、电容器：任何两个彼此绝缘又相距很近的导体组成一个电容器。
1. 固定电容器：电容固定不变。
二、常用电容器
2. 可变电容器：通过改变两极间的正对面积或距离来改变电容。
击穿电压、额定电压、电解电容器的极性
三、电容器使用时应注意的问题
五、电容：电容器所带电荷量Q与电容器两极板间的电势差U的比值，叫电容器的电容:
六、平行板电容器的电容
四、电容器充放电
1.将电容器两个极板带上等量异种电荷的过程，叫电容器的充电。
2.用导线将充电后的电容器两极接通，两极失去电荷的过程，叫电容器的放电。
电子在加速器是受到什么力的作用而加速的呢？
新知导入
+
-
电场力
匀强电场
电场力做功
适用于任何电场
新知讲解
3.某些带电体是否考虑重力，要根据题目暗示或运动状态来判定。
1.带电的基本粒子：如电子，质子，α粒子，正负离子等。这些粒子所受重力和电场力相比小得多，除非有说明或明确的暗示以外，一般都不考虑重力。（但并不能忽略质量）。
2.带电微粒：如带电小球、液滴、尘埃等。除非有说明或明确的暗示以外，一般都考虑重力。
电场中的带电粒子一般可分为两类：
新知讲解
解：
+
粒子质量为，带电量为，极板间距为，电压为，求粒子到达右侧极板时的速度。
匀强电场：
位移：
根据：
得：
方法一：运动学
方法二：动能定理
电场力做功：
得：
复杂，且只适用于匀强电场
简单，适用于任何电场
一、带电粒子的加速
新知讲解
两平行金属板相距为，电势差为，一电子质量为，电荷量为，从点沿垂直于极板的方向射出，最远到达点，然后返回，如图所示，，求此电子具有的初动能。
而
解：从O到A电场力对电子做功
注意：求电场力做功时，电势差应该为初末位置的电势差
一、带电粒子的加速
新知讲解
二、带电粒子的偏转
+
如图，两个相同极板的长度为，相距，极板间的电压为。一个电子沿平行于板面的方向以速度射入电场中，求电子射出电场时沿垂直于板面方向偏移的距离和速度的偏转角。
新知讲解
+
如图，两个相同极板的长度为，相距，极板间的电压为。一个电子沿平行于板面的方向以速度射入电场中，求电子射出电场时沿垂直于板面方向偏移的距离和速度的偏转角。
速度方向与受力方向不共线
匀变速
曲线运动
受力为恒力
将运动分解
平行于极板方向：
垂直于极板方向：
类平抛运动
匀速直线
初速度为0的匀加速直线
二、带电粒子的偏转
新知讲解
平行于极板方向 垂直于极板方向
位移
速度
其中：
二、带电粒子的偏转
+
如图，两个相同极板的长度为，相距，极板间的电压为。一个电子沿平行于板面的方向以速度射入电场中，求电子射出电场时沿垂直于板面方向偏移的距离和速度的偏转角。
新知讲解
解：电子做曲线运动，
平行于极板方向：，
垂直于极板方向： ，
得
而
∴
二、带电粒子的偏转
+
如图，两个相同极板的长度为，相距，极板间的电压为。一个电子沿平行于板面的方向以速度射入电场中，求电子射出电场时沿垂直于板面方向偏移的距离和速度的偏转角。
新知讲解
三个电子在同一地点沿同一直线垂直飞入偏转电场，如图所示。则由此可判断（ ）
. 和同时飞离电场
. 在飞离电场的瞬间，刚好打在下极板上
. 进入电场时，速度最大，速度最小
. 的动能增量最小，和的动能增量一样大
解析：根据，可知三个电子的加速度相同，而 ，得 ；又根据水平位移，得整个过程中只有电场力做功，因此动能增量等于电场力做功的多少，而 得
针对训练
质子（质量为、电量为）和二价氦离子（质量为、电量为）以相同的初速度垂直射入同一偏转电场中，离开电场后，它们的偏转角正切之比为 ，侧移之比为 。
解析：，则偏转角正切值比为粒子比荷之比；根据 可知侧移之比为粒子比荷之比，粒子比荷之比为。
针对训练
质子（质量为、电量为）和二价氦离子（质量为、电量为）以相同的初动能垂直射入同一偏转电场中，离开电场后，它们的偏转角正切之比为 ，侧移之比为 。
解析：设初动能为，则，而，则偏转角正切值比为电量之比；根据 可知侧移之比为电量之比；粒子电量之比为。
针对训练
示波器：用来观察电信号随时间变化的电子仪器。其核心部分是示波管
三、示波管
新知讲解
加速电压
电子枪
偏转电极
亮斑
亮斑
荧光屏
电子枪
产生高速飞行的电子束
加速电压
两端加待显示的电压信号，
使电子沿方向偏移。
锯齿形扫描电压，
使电子沿方向偏移。
示波管的构造及原理
三、示波管
新知讲解
已知加速电压极板长偏转电极的电压板间距、 板端到荧光屏的距离。
求：电子射出偏转电场时的偏向角正切值及打到屏上电子的偏移量。
解析：画出电子大致的轨迹，如图所示，电子在电场中做类平抛运动，点出电场后做直线运动，且其反向延长线过水平位移中点，则
加速电场部分：①
；偏转电场部分： ，
则：②
；联立①②得：
则：
【对于示波管而言，偏移量与偏转电压成正比】
新知讲解
加速电压
电子枪
偏转电极
亮斑
亮斑
荧光屏
三、示波管
新知讲解
三、示波管
加速电压
电子枪
偏转电极
亮斑
亮斑
荧光屏
新知讲解
三、示波管
加速电压
电子枪
偏转电极
亮斑
亮斑
荧光屏
新知讲解
三、示波管
加速电压
电子枪
偏转电极
亮斑
亮斑
荧光屏
新知讲解
三、示波管
锯齿形扫描电压
加速电压
电子枪
偏转电极
亮斑
亮斑
荧光屏
新知讲解
锯齿形扫描电压
锯齿形扫描电压
三、示波管
新知讲解
锯齿形扫描电压
示波管 电极通常接入仪器自身产生的锯齿形扫描电压，如果 上接的待测信号电压是周期性的，且周期与扫描电压周期相同，则荧光屏上会显示待测信号在一个周期内变化的稳定图像。
三、示波管
新知讲解
解析：扫描电压的周期为，而待测信号电压周期为，则在第一个内图形为待测信号的前半段，第二个内为待测信号的后半段，且由于的电势比高，所以都在右侧。
如图所示的示波管，如果在之间加如图所示的交变电压，同时在之间加如图所示的锯齿形电压，使的电势比高，在荧光屏上会看到什么图形？
新知讲解
一、粒子的加速
二、粒子的偏转
三、示波管
方法：动能定理
电场力做功：
【适用于任何电场，注意：电势差应该为初末位置的电势差】
方法：类平抛运动
平行于极板方向：匀速直线
垂直于极板方向：初速度为0的匀加速直线
课堂小结
【答案】B
【解析】由得
1.如图所示，是在真空中竖直放置的两块平行金属板，质量为、电量为的质子，以极小的初速度由小孔进入电场，当间电压为时，粒子到达板的速度为，如果要使这个带电粒子到达板的速度为 ，则下述方法能满足要求的是（ ）
A、使间电压增加为
B、使间电压增加为
C、使间电压不变，距离减半
D、使间电压不变，距离加倍
随堂检测
【答案】D
【解析】。
A．氕核 B．氘核 C．氚核 D．一样大
2.氢的三种同位素氕、氘、氚的原子核分别为、 、 。它们以相同的初动能垂直进入同一匀强电场，离开电场时，末动能最大的是（ ）
随堂检测
【答案】B
【解析】
3.如图所示，电子在电势差为的电场中加速后，垂直进入电势差为的偏转电场，在满足电子能射出的条件下，下列四种情况中，一定能使电子的偏转角变大的是( )
A． 变大、 变大
B． 变小、 变大
C． 变大、 变小
D． 变小、 变小
随堂检测
4.（多选）如图，二价氦离子和质子的混合体，经同一加速电场加速后垂直射入同一偏转电场中，偏转后打在同一荧光屏上，则它们（ ）
A．侧移相同
B．偏转角相同
C．到达屏上同一点
D．到达屏上不同点
【答案】ABC
【解析】
随堂检测
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10.2 电势差
学习目标
理解电势差的概念，知道电势差与电势零点的选择无关。
知道在电场中移动电荷时静电力做功与两点间电势差之间的关系，会应用静电力做功的公式进行相关的计算。
知道等势面的定义，知道电场线一定垂直于等势面。
掌握两点间电势差的表达公式，知道两点之间电势差的正负号与这两点的电势高低之间的对应关系。
温故知新
1.电势能与电场力做功的关系：
静电力做的功等于电势能的减少量:WAB=EpA- EpB= -ΔEpAB
2.电势能的计算: 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。
3.电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量之比，叫作电场在这一点的电势，定义式：
4.判断电势高低的方法：①依据电场线判断；②在静电力作用下电荷的移动情况来判断
在高压电线杆上通常可以看到“高压危险”的警示牌，媒体上也经常播送一些由于高压造成的伤亡事件，人体所能承受的最大安全电压只有36V，可户外的高压线电压高达几万甚至几十万伏，奇怪的是，落在高压线上的小鸟却安然无恙，你知道是为什么吗？
因为小鸟两脚间的电势差很小
新知导入
电荷从A点移动到B点，影响静电力做功多少的因素可能是A点或B点的电势值，还是A、B两点之间电势的差值呢？
+
新知导入
电场中两点间电势的差值，叫做电势差，也叫电压。
一、电势差
设电场中A点的电势为，B点的电势为
则有
新知讲解
1.电势差可以是正值也可以是负值，电势差的正负表示什么意义？
一、电势差
2.电势的数值与零电势点的选取有关，电势差的数值与零电势点的选取有关吗？这与力学中学过的哪个概念相似？
表示两点电势高低
无关
与重力势能相似
新知讲解
二、静电力做功与电势差的关系
电荷q从电场中A点移到B点，电场力所做的功
新知讲解
二、静电力做功与电势差的关系
1. 由什么决定？跟、有关吗？
2. 跟、有关吗？
由电场本身的因素决；与、无关
跟、都有关
注意：应用公式时应注意各物理量都有符号。
新知讲解
二、静电力做功与电势差的关系
【说明】
1.电势差与移动的电荷无关，它只反映了电场自身的性质；
2.在国际单位制中，电势差的单位：伏特（V）
3.电势差即电压；
4.若已知电场中两点的电势差，则
新知讲解
在匀强电场中把电荷量为2.0×10-9C的点电荷从A点移动到B点，静电力做的功为1.6×10-7J。再把这个电荷从B点移动到C点，静电力做的功为-4.0×10-7J。
（1）A、B、C三点中，哪点电势最高？哪点电势最低？
A→B，电场力正功
B→C，电场力负功
但
针对训练
（2）A、B间，B、C间，A、C间的电势差各是多大？
在匀强电场中把电荷量为2.0×10-9C的点电荷从A点移动到B点，静电力做的功为1.6×10-7J。再把这个电荷从B点移动到C点，静电力做的功为-4.0×10-7J。
（1）A、B、C三点中，哪点电势最高？哪点电势最低？
针对训练
（3）把电荷量为-1.5×10－9 C的点电荷从A移动到C，静电力做的功是多少？
（2）A、B间，B、C间，A、C间的电势差各是多大？
在匀强电场中把电荷量为2.0×10-9C的点电荷从A点移动到B点，静电力做的功为1.6×10-7J。再把这个电荷从B点移动到C点，静电力做的功为-4.0×10-7J。
（1）A、B、C三点中，哪点电势最高？哪点电势最低？
针对训练
（3）把电荷量为-1.5×10－9 C的点电荷从A移动到C，静电力做的功是多少？
（4）根据以上结果，定性地画出电场分布的示意图，标出A、B、C三点可能的位置。
（2）A、B间，B、C间，A、C间的电势差各是多大？
在匀强电场中把电荷量为2.0×10-9C的点电荷从A点移动到B点，静电力做的功为1.6×10-7J。再把这个电荷从B点移动到C点，静电力做的功为-4.0×10-7J。
（1）A、B、C三点中，哪点电势最高？哪点电势最低？
针对训练
如图所示，A、B、C是电场中的三点，将1C的正电荷分别从A、C移动到B时，电场力所做的功分别为10J、-5J，以B为电势参考点，则A、C两点的电势分别为多少？
针对训练
图中，a、b、c、d、e五点在一直线上，b、c两点间的距离等于d、e两点的距离。在a点固定放置一个点电荷，带电荷量为+Q，已知在+Q的电场中b、c两点间的电势差为U。将另一个点电荷+q从d点移到e点的过程中（ ）
A.电场力做功qU
B.克服电场力做功qU
C. 电场力做功大于qU
D.电场力做功小于qU
针对训练
二、等势面
电场中电势相同的各点构成的面叫做等势面。
（1）观察等势面与电场线的疏密情况有什么特点？说明什么问题？
（2）观察等势面与电场线的的方向有什么特点？
（3）思考：在等势面上移动电荷，静电力做功有什么特点？
新知讲解
二、等势面
等势面特点
1.等势面越密的位置，电场强度越大。
2.等势面与电场线垂直，并且由电势高的等势面指向电势低的等势面。
3.在等势面上移动电荷静电力不做功。
问题：等势面能相交、相切吗？
新知讲解
二、等势面
几种常见电场的等势面
新知讲解
1.电势差：两点的电势之差，也叫电压。
2.电势差的单位：伏特 符号V 1V=1J/C
3.电势差是标量。
4.静电力做功与电势差的关系：
5.电势差UAB与q、WAB均无关，仅与电场中A、B两位置有关。故电势差反映了电场
本身的性质。
6.电势的高低与参考点的选取有关，但电势差与参考点的选取无关。
课堂小结
1.如图所示，虚线a、b和c是某静电场中的三个等势面，它们的电势分别为、和，一带正电粒子射入电场中，其运动轨迹如实线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
AC
随堂检测
2.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（ ）
A . ，
B . ，
C . ，
D . ，
D
随堂检测
随堂检测
3.对于电场中A、B两点，下列说法中正确的是（ ）
A．电势差的定义式UAB=WAB/q ，说明两点间的电势差UAB与电场力做功WAB成正比，与移动电荷的电荷量q成反比
B．A、B两点间的电势差UAB与移动电荷的电荷量q无关
C．把负电荷从A点移到B点电场力做正功，则有UAB＞0
D．电场中A、B两点间的电势差UAB等于把正电荷q从A点移动到B点时静电力做的功。
B
随堂检测
4.如图所示的静电场中，实线表示电场线，虚线表示等势面。则（ ）
A．b、c两点的电势相等
B．a、b两点的电势相等
C．b、c两点的场强相等
D．a、b两点的场强相等
A
随堂检测
5.如图所示，实线表示一点电荷周围的电场线，虚线表示该电场的两条等势线，两条等势线到电荷的距离分别为R和2R，A、B分别为两条等势线上的点。则下列说法中正确的是（ ）
A．此点电荷为负电荷
B．将一正的试探电荷从A点移到B点过程中电势能增加
C．A、B两点的电势高低关系为φA＞φB
D．A、B两点的电场强度大小关系为EA=2EB
C
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10.1 电势能和电势
学习目标
1.通过讨论静电力对试探电荷做功，知道静电力做功与路径无关的特点。
2.将静电力做功与重力做功进行类比，理解静电力做功与电势能变化的关系。
认识电势能的相对性。
3.知道电势的定义方法及其定义公式、单位。
温故知新
1.功的计算：
2.重力的特点:
（1）与路径无关，由初末位置的高度差来决定。
（2）重力做功与重力势能变化的关系：
3.重力势能是相对的，须选定零势能参考面。
重力做正功，重力势能减少
重力做负功，重力势能增加
新知导入
一个试探电荷在电场中某点由静止释放，将如何运动
+
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
什么能转换为动能的呢
新知导入
重力做功
静电力做功
新知讲解
+
把正电荷沿不同路径从A点移到B电场力做功？
一、静电力做功的特点
+
电场力做功特点：静电力做功与路径无关，只与初末位置有关。
对于非匀强电场也适用
新知讲解
把正电荷从A点移到B
一、静电力做功的特点
+
做功的过程是一个能量转化的过程，那么电场力做功的过程是什么能转化为什么能呢？
把负电荷从A点移到B
-
新知讲解
二、电势能
电场中的电荷由于受到电场力作用而具有的势能。
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。
正电荷从B点移到A点时，静电力做负功，即电荷克服静电力做功，电荷的电势能增加。
把正电荷从A点移到B
+
把正电荷从B点移到A
-
新知讲解
二、电势能
1.电荷在电场中具有与其位置有关的能量叫电势能。
2.电场力对电荷做正功，电荷的电势能减小。
3.电场力对电荷做负功，电荷的电势能增加。
电场力做的功等于电势能变化量的负值:
针对训练
如图，在场强的匀强电场中，点电荷从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？电荷在B点具有的电势能多大？
（1）
（2）电势能减小
（3）设A点的电势能
电势能为负表示的物理意义是什么？
+
新知导入
二、电势能
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。
2.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。
针对训练
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？
增加了
（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？
新知讲解
二、电势能
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。
2.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。
4.电势能是相对的，与零势能面的选择有关。
电势能为负表示电荷在该处的电势能比零还要小
3.电势能是电荷和电场所共有的，具有系统性。
电势能是标量
新知讲解
重力势能和电势能类比
重力势能 电势能
重力：地球和物体之间存在的吸引力
电场力：电荷之间的作用力
有重力就有重力势能
有电场力就有相应的能，叫电势能
由物体和地面间的相对位置决定
由电荷间的相对位置决定
电场力做正功，电势能就减少
电场力做负功，电势能就增加
电场力作功，电势能改变
重力做功，重力势能改变
重力做正功，重力势能就减少
重力做负功，重力势能就增加
合作讨论
二、电势能
（1）正电荷顺电场线移动，电势能如何变化？
（2）负电荷顺电场线移动，电势能如何变化？
（3）正电荷逆电场线移动，电势能如何变化？
（4）负电荷逆电场线移动，电势能如何变化？
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
针对训练
下列说法中，正确的是（ ）
A.把两个同种点电荷间的距离增大一些，电荷的电势能一定增加
B.把两个同种点电荷间的距离减小一些，电荷的电势能一定增加
C.把两个异种点电荷间的距离增大一些，电荷的电势能一定增加
D.把两个异种点电荷间的距离减小一些，电荷的电势能一定增加
BC
新知讲解
三、电势
【情景1】 如图，匀强电场场强大小100N/C，OA、AB距离L均为1m，完成下
列练习，并小组讨论以下问题：
（1）分别求出将+1C、+2C、+3C点电荷从A点移到O点电场力做功；
（2）若规定O点为零势能面，分别求出三个点电荷在A点的电势能；
（3）算出每个点电荷在A点的电势能与其电荷量的比值，并归纳有什么规律？
由知：
、、
由知：
、、
由知三个电荷在该处电势能与电荷的比值均是-100V
新知讲解
三、电势
在静电场中相对于同一个零势能面，不同的电荷在某个点的电势能与电荷量的比值是一个定值，我们把这个比值定义为电势。
1. 定义：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.单位：伏特(V)
1 V = 1 J/C
新知讲解
三、电势
【情景2】 如图，匀强电场场强大小100N/C，OA、AB距离L均为1m，完成下列练习，并小组讨论以下问题：
（1）求出将+1C点电荷从A点移到B点电场力做功；
（2）若规定B点为零势能面，求出该点电荷在A点的电势能；
（3）算出A点的电势，与上一例题中以O为零势能面时A点的电势相同吗？说明什么问题？
由知：
由知：
由知A点的电势为+100V
而以O点为零势能面时，A电势为-100V。
新知讲解
三、电势
在静电场中相对于同一个零势能面，不同的电荷在某个点的电势能与电荷量的比值是一个定值，我们把这个比值定义为电势。
1. 定义：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.单位：伏特（ V ）
1 V = 1 J/C
4.电势具有相对性，确定电势，应先规定电场中某处的电势为零。
通常规定离场源电荷无限远处或大地的电势为零。
针对训练
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。
归纳小结：计算电势首先要规定零电势处，电势有正负，正、负分别表示该处的电势比零电势处电势高或低，而不是方向，因此电势是标量。
解：场外一点P的电势为
从P→A，电场力做的功
新知讲解
三、电势
【情景3】 如图，匀强电场场强大小100N/C，OA、AB距离L均为1m，完成下列练习，并小组讨论以下问题：
（1）求出将+1C点电荷从B点移到O点电场力做功；
（2）若规定O点为零势能面，求出点电荷在B点的电势能；
（3）出B点的电势，并与A点的电势对比，分析沿电场线方向电势如何变化？
由知：
由知：
由知B点的电势为-200V，而A电势为-100V。
沿电场线方向电势降低！
针对训练
根据匀强电场的电场线来判断两点电势的高低：
（1）M、N是匀强电场中同一条电场线上的两点，哪点电势高？
（2）M、P是匀强电场中同一条电场线上的两点，AB是过M点与电场线
垂直的直线，则 M、P两点哪点电势高？
课堂总结
1.电势能与电场力做功的关系：
静电力做的功等于电势能的减少量:WAB=EpA- EpB= -ΔEpAB
2.电势能的计算: 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。
3.电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量之比，叫作电场在这一点的电势，定义式：
4.判断电势高低的方法：①依据电场线判断；②在静电力作用下电荷的移动情况来判断
随堂检测
1．下列叙述正确的是 ( )
A．在电场中移动电荷，电荷的电势能一定变化
B．电场力对电荷做正功，电荷的电势能增加
C．电场力对正电荷做正功，电荷的电势能减少
D．电场力对负电荷做负功，电荷的电势能增加
CD
随堂检测
2.关于静电场的描述正确的是（ ）
A．电势降低的方向就是电场线方向
B．沿着电场线方向电场强度一定减小
C．电场中电荷的受力方向就是电场强度的方向
D．电场中电场强度为零的地方电势不一定为零
D
随堂检测
3.下列说法正确的是 ( )
A．在电场中顺着电场线移动电荷，电场力做功电荷电势能减少
B．在电场中逆着电场线移动电荷，电场力做功电荷电势能减少
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
随堂检测
4．如图为描述某静电场的电场线，a、b、c是同一条电场线上的三个点，其电场强度大小分别为Ea、Eb、Ec，电势分别为φa、φb、φc下列大小关系正确的是（ ）
A．Ea＞Eb＞Ec
B．Ea=Eb=Ec
C．φa＞φb＞φc
D．φa=φb=φc
C
随堂检测
5.如图所示为点电荷+Q的电场及电场线，电场中有A、B两点，点电荷－q在A、B两点所受电场力为FA、FB，所具有电势能为EA、EB，则以下判断正确的是 ( )
A． FA > FB ， EA > EB
B． FA > FB ， EA < EB
C． FA < FB ， EA > EB
D． FA < FB ，EA < EB
·
·
C
随堂检测
6.如图所示，虚线代表电场中三条电场线，实线为一带正电的粒子仅在电场力作用下通过该区域的运动轨迹。M、N是这条轨迹上的两点，下列判断中正确的是（ ）
A．M点的电势比N点的电势低
B．M点的场强比N点的场强小
C．带电粒子通过N点时动能比M点大
D．带电粒子通过N点时电势能比M点时小
A
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10.4电容器的电容
知道什么是电容器，观察认识常见电容器的构造．
理解电容概念及其定义方法，掌握电容的定义公式、单位，并会用来进行有关的计算．
学习目标
了解平行板电容器的电容公式，知道改变平行板电容器的电容大小的方法．
温故知新
电场力
电场力做功与路径无关
电势
电势差
电场强度
电场力的功
电势能
？
一、电容器
新知讲解
一、电容器
定义：任何两个彼此绝缘又相距很近的导体组成一个电容器。
电介质
电容器的极板
电容器的极板
新知讲解
1.固定电容器：电容固定不变。
二、常用电容器
电解电容器（用铝箔做一个极板，以铝箔上很薄的一层氧化膜为电介质，用浸过电解液的纸做另一个极板）（正负极不能接反，不能接交流电 ）
聚苯乙烯电容器（以聚苯乙烯薄膜为电介质，两层铝箔为极板）
聚苯乙烯电容器及其符号
电解电容器及其符号
新知讲解
2.可变电容器：两极由两组铝片组成，固定的一组铝片叫做定片；可以转动的一组铝片叫做动片；空气为电介质。
通过改变两极间的正对面积或距离来改变电容。
二、常用电容器
可变电容器及其符号
新知讲解
1.电容器的击穿电压
三、电容器使用时应注意的问题
2.电容器的额定电压
3.电解电容器的极性
加在电容器两极板上的电压不能超过某一限度，超过这个限度，电介质将被击穿，电容器损坏，这个极限电压称为击穿电压。
电解电容器在使用时注意正负极，长引脚为正极。
电容器正常工作时两极板上的最大电压。
电容器外壳上标的就是额定电压，它比击穿电压要低。
新知讲解
某电容器上标有“1.5 μF 9 V”的字样，则（ ）
A. 该电容器所带电荷量不能超过1.5C
B. 该电容器所加电压不能超过9 V
C. 该电容器击穿电压为9 V
D. 当给该电容器加4.5 V的电压时，它的电容值变为0.75 μF
B
针对训练
四、电容器充放电
1.将电容器两个极板带上等量异种电荷的过程，叫电容器的充电。
＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
－ － － － － － － －
＋Q
－Q
正极板
负极板
有短暂的电流
两极间有电压
两板分别带等量异种电荷，每个极板带电量的绝对值叫电容器的带电量
E
新知讲解
四、电容器充放电
2.用导线将充电后的电容器两极接通，两极失去电荷的过程，叫电容器的放电。
＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
－ － － － － － － －
＋Q
－Q
在放电过程中导线上有短暂的电流产生
U=0
新知讲解
四、电容器充放电
充电
放电
新知讲解
五、电容
充电后的电容器两极间的电压，叫电容器的电压。
电容器的带电量Q越多，电压U越高。
＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
－ － － － － － － －
＋Q
－Q
两极间有电压
E
Q与U成正比，比值Q/U是常量。
新知讲解
五、电容
电容器带电与水桶盛水类比：
h=1cm
h=2cm
V=1Sdm3
V=2Sdm3
与成正比
是定值：水桶截面积
新知讲解
五、电容
电容器带电与水桶盛水类比：
h=1cm
V=1Sdm3
V=4Sdm3
水桶越大，容纳水的本领越强
与无关
h=1cm
新知讲解
五、电容
容纳储存水
容纳储存电荷
电荷量Q
水量V
电势差U
水位差h
横截面S
电容C
+ + + + + + + + +
- - - - - - - - -
电容器
水容器
新知讲解
五、电容
1.定义：电容器所带电荷量Q与电容器两极板间的电势差U的比值，叫电容器的电容。
＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
－ － － － － － － －
＋Q
－Q
容纳电荷的本领
与水桶截面积类比
新知讲解
五、电容
2.电容的单位：
法拉，简称法，符号F。
还有：微法（ F）、皮法（pF）
1F=1C/V
当一个电容器带1C电量时，两极间电压是1V，那么这个电容器的电容就是1F
新知讲解
六、平行板电容器的电容
两极板间距离
两极板正对面积
静电力常量
介电常数
真空
新知讲解
六、平行板电容器的电容
几种常用电介质的相对介电常数
电介质 空气 煤油 石蜡 陶瓷 玻璃 云母 水
1.0005 2 2.0~2.1 6 4~11 6~8 81
空气的相对介电常数与1十分接近，研究中，空气对电容的影响一般可以忽略。
新知讲解
如图所示，是一个由电池、电阻R与平行板电容器组成的串联电路，在增大电容器两极板间距离的过程中( )
A.电阻R中没有电流
B.电容器的电容变小
C.电阻R中有从a流向b的电流
D.电阻R中有从b流向a的电流
BC
典例探究
用两节相同的电池分别给两个原来不带电的电容器充电，已知C1A．Q1Q2
C．Q1=Q2 D．无法确定
A
平行板电容器充电平衡后仍与电源相连，两极板间的电压是U，电荷量为Q，两极板间场强为E，电容为C，现将两极板间距离减小，则（ ）
A ．Q变大 B ．C变大
C ．E不变 D ．U变小
A
针对训练
一、电容器：任何两个彼此绝缘又相距很近的导体组成一个电容器。
1. 固定电容器：电容固定不变。
二、常用电容器
2. 可变电容器：通过改变两极间的正对面积或距离来改变电容。
击穿电压、额定电压、电解电容器的极性
三、电容器使用时应注意的问题
五、电容：电容器所带电荷量Q与电容器两极板间的电势差U的比值，叫电容器的电容:
六、平行板电容器的电容
四、电容器充放电
1.将电容器两个极板带上等量异种电荷的过程，叫电容器的充电。
2.用导线将充电后的电容器两极接通，两极失去电荷的过程，叫电容器的放电。
课堂小结
随堂检测
有一个已充电的电容器，两极板之间的电压是6V，所带电荷量是4.5×10-4 C．将电容器的电压降为4V，电容器所带电荷量是（ ）
A．1.5×10-4C
B．3.0×10-4C
C．3.5×10-4C
D．4.0×10-4C
B
随堂检测
下列关于常用电容器，说法正确的是 ( )
A．电解电容器的极性固定，作用时极性不能错
B．可变电容器是通过改变铝片正对面积来改变电容
C．电容器的额定电压就是击穿电压
D．额定电压是长期工作所承受电压，比击穿电压小
ABC
随堂检测
一充电后的平行板电容器保持两极板的正对面积、间距和电荷量不变，在两极板间插入一电介质，其电容C和两极板间的电势差U的变化情况是（ ）
A．C和U均增大
B．C和U均减小
C．C减小，U增大
D．C增大，U减小
D
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10.3电势差与电场强度的关系
学习目标
理解匀强电场中电势差与电场强度的关系U=Ed，并且能够推导出这个关系式。
理解电势与场强无直接的关系。
会用关系式U=Ed进行有关的计算。
温故知新
1.电势差：两点的电势之差，也叫电压。
2.电势差的单位：伏特 符号V 1V=1J/C
3.电势差是标量。
4.静电力做功与电势差的关系：
5.电势差UAB与q、WAB均无关，仅与电场中A、B两位置有关。故电势差反映了电场本身的性质。
6.电势的高低与参考点的选取有关，但电势差与参考点的选取无关。
电场力做功与路径无关
电势
电势差
电场强度
电场力的功
电场力
电势能
？
新知导入
+
问题一
新知导入
问题二
在场强为E的匀强电场中，将一个带电量为q的正电荷由A点移动到B点，电场力做了多少功？A、B两点间的电势差是多少？从A到C呢？其中AB=S，AC=d；AB和AC的夹角为。
解：
从A到B与从A到C相同！
新知导入
在匀强电场中，沿场强方向的两点间的电势差等于场强与这两点的距离的乘积。
一、电势差与电场强度的关系
在匀强电场中，场强在数值上等于沿场强方向每单位距离上的电势差
适用条件：
1.匀强电场
2.d为沿场强方向电荷移动的距离
U—表示两点电势差(取绝对值)
E—表示匀强电场的场强
d—表示两点间沿电场线方向的距离
单位:1V/m=1N /C
新知讲解
二、探究电势与电场强度的关系
问题1：电场强度大电势是否一定高？反之又如何？
大处不一定高；高处不一定大
新知讲解
二、探究电势与电场强度的关系
问题2：电场强度为零的点电势一定为零吗？反之又如何呢？
（若规定无穷远处为零电势点）
为零处不一定为零；为零处不一定为零
对O点：
对O点：
新知讲解
三个场强公式的区别
物理意义 适用范围
区别
公式
是电场强度大小的
定义式
适用于一切电场
是真空中点电荷场强的
决定式
在真空中，
场电荷Q是点电荷
匀强电场中
场强与电势差的关系式
匀强电场
新知讲解
电场强度E 电势
1 描述电场的力的性质 描述电场的能的性质
2 电场中某点的场强等于放在该点的点电荷所受的电场力F跟点电荷电量q的比值， ，在数值上等于单位正电荷所受的电场力 电场中某点的电势等于该点跟选定的标准位置（零电势点）间的电势差。 ，在数值上等于单位正电荷所具有的电势能
3 矢量 标量
4 单位：N/C；V/m 伏（1V＝1J/C)
5 电势沿着电场强度的方向降落 场强与电势的比较
新知讲解
如图所示的电场，E=1000V/C，ab=3cm，bc=2cm。将电荷量为q=5×10-8C的点电荷沿矩形abcda移动一周。
（1）则电场力做的总功为 ；
（2）a、b两点间的电势差Uab为 ；
（3）a、c两点的电势差Uac为 。
0
30V
30V
针对训练
如图，在匀强电场中的M、N两点距离为2cm，两点间的电势差为5 V，M、N连线与场强方向成60°角，则此电场的电场强度多大？
解：
针对训练
如图所示，两块相对的平行金属板Ｍ、Ｎ与电池相连接，Ｎ板接地，在距两板等远的一点Ｐ固定一个带正电的点电荷，如果将Ｍ板向上平移一小段距离，则（ ）
Ａ.点电荷受到的电场力减小
Ｂ.点电荷受到的电场力增大
Ｃ.点电荷的电势能减小
Ｄ.点电荷的电势能保持不变
AC
M
N
P
针对训练
如图，在光滑绝缘竖直细杆上,套有一小孔的带电小球，小球质量为m，带电荷量为-q，杆与以正电荷Q为圆心的某一圆周交于BC两点，小球从A点无初速释放，AB=BC=h，小球滑到B点时速度大小为，求小球滑到C点时速度的大小及AC两点间的电势差。
A
B
C
Q
解：因B、C为同一等势面上的两点，所以小球从B运动到C点的过程中，电场力做功为零，由动能定理得
小球从A运动到C的过程中，由动能定理得
针对训练
电场力
电场力做功与路径无关
电势
电势差
电场强度
电势能
？
课堂小结
随堂检测
1．下列关于U=Ed说法正确的是 ( )
A．在电场中，E跟U成正比，跟d成反比
B．对于任何电场，U=Ed均成立
C．U=Ed仅适用于匀强电场，d是电场中任意两点间的距离
D．U=Ed仅适用于匀强电场，d是场强方向上两点间的距离
D
随堂检测
2．如图所示，a、b、c是一条电场线上三点，电场线方向由a到c，a、b间距离等于b、c 间距离，用φa、φb、 φc和Ea、Eb、Ec表示三点的电势和场强，可以判定 ( )
A．φa＞φb> φc
B．φa-φb=φb-φc
C．Ea>Eb>Ec
D．Ea=Eb=Ec
A
E
a b c
随堂检测
3．下列关于匀强电场结论错误的是 ( )
A．公式E=F／q适用于匀强电场
B．根据U=Ed可知, 任意两点间电势差与这两点距离成正比
C．匀强电场的场强等于沿场强方向每单位长度上的电势差值
D．匀强电场的场强方向跟电荷所受电场力方向一致
BD
感谢观看
