高中物理选修3-1-1.4电势能的理解与应用
文档属性
| 名称 | 高中物理选修3-1-1.4电势能的理解与应用 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 44.6KB | ||
| 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 | 2014-02-14 08:44:04 | ||
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文档简介
(共16张PPT)
基础知识回放
4
电势能的理解与应用
电场力做功的特点
电场力功与电势能的关系
电场力做功与路径无关，只与电荷在电场中初、末位置有关
电场力做正功，电势能减少
电场力做负功，电势能增加
W电 = -ΔEP
电势能
电荷在电场中某点的电势能，等于静电力把它从该点移到零势能位置时所做的功。
EPA = WA0
电势
电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值，叫做这一点的电势。
φA =
EPA
——
q
电场线指向电势降低的方向
等势面
电场中电势相同的各点构成的面
在等势面上移动电荷，电场力不做功
电场线跟等势面垂直
且由高等势面指向低等势面
若相邻等势面间电势差相等
则等势面密集处电场强，疏处电场弱
电势能及电势的理解
例1 如图所示，在场强为 E 的水平匀强电
场中，一根长为 l 的绝缘杆两端分别
固定着带有电荷量为 +q 和 – q 的小
球（不计大小）。现让绝缘杆绕杆中
点 O 逆时针转 α角，则转动过程中，
电场力对小球所做的功？
+q
- q
O
E
W = - qEl(1 - cosα)
例2 如果 q = 1.0×10－8 C 的电荷从
无穷远移到电场中 A 点，需要
克服电场力做功 W = 1.2×10－4
J。求：
(1) q 在 A 点的电势能和 A 点的电势
(2) q 未移入电场前 A 点的电势。
(1) EA = 1.2×10－4 J
φA = 1.2×104J
(2) φA = 1.2×104J
例3 比较电势高低
(1) +q 在 A 点的电势能比在 B 点大
那么，φA _____ φB
(2) - q 在 C 点的电势能比在 D 点大
那么， φC _____ φD
(3) +q 在 a 点的电势能为负， - q 在
b 点的电势能也为负值
那么， φa _____ φb
<
>
>
归纳总结：
在静电场中：
① 同一正电荷电势高的地方，电势能
大；在电势低的地方，电势能小
② 同一负电荷电势高的地方，电势能
小；在电势低的地方，电势能大
③ 正试探电荷电势能为负值的点的电
势小于负的试探电荷电势能为负值
点的电势
小于
负
小
负
正
高
大
低
高
小
低
大
正
负
负
例４图示是某电场中电场线的分布
图，试判断电势高低。
φM _____ φN、 φM _____ φP
N
M
P
E
>
>
体会：
① 比较同一电场线上电
势高低看电场线走向
② 比较不同一电场线上点
电势高低，先作等势面
或等势线，然后看走向
例5 取无穷远为零电势点，请点电荷
+Q、-Q电场中某一点P产生的电
势及试探电荷+q、-q 在 P 点的电
势能特点填入表格
场源 电势正负 +q电势能正负 -q电势能正负 P点移近场过程中
φP E+qP E-qP
+Q
-Q
正
正
正
负
负
负
升高
降低
变小
变大
变大
变小
例6 图示是某电场中等势线分布图。
试画出电场线的大致分布。并求
电量q = 2.0×10－6 C的电荷由 A
点分别移到B、C点和由B点分别
移到A、C点
电场力所做的功。
A
B
C
10V
6V
8V
例7 如图所示，电场中有A、B 两点，
则下列说法中正确的是 （ ）
A. 电势φA > φB，场强 EA > EB
B. 电势φA > φB，场强 EA < EB
C. +q在电场中电势能 EPA < EPB
D. - q在电场中电势能 EPA < EPB
B
A
BD
体会：
① 电势高低，看电场线走向
② 场强大小，看电场线疏密
③ 电势能高低，看电场力做功
例 8 下列关于电场性质的说法中正确
的是 （ ）
A. 电场强度大的地方，电场线一定
密，电势也一定高
B. 电场强度大的地方，电场线一定
密，电势却不一定高
C. 电荷在电势高的地方，电势能也
一定高
D. 电场强度为零的地方，电势一定
也为零
B
电势能、电势综合应用
例9 图中实线表示某匀强电场的电场线，虚线
是一个带负电了检验电荷在该电场中的运
动轨迹，a、b是轨迹上的两点，不计重力
下列判断中正确的是 （ ）
A. 电场线方向向下
B. a 点电势低于 b 点电势
C. 检验电荷在 a 点的电势能
大于在 b 点的电势能
D. 检验电荷在 a 点的动能大于在 b 点的动能
b
a
BC
例10 如图所示，空间水平匀强电场，在竖直平面内，有一个带电微粒以初速度 v0 飞入电场中，并沿直线由 A 运动到 B，那么这个微粒的能量变化情况是 （ ）
A. 动能减少，重力势能增加，电势能减少
B. 动能减少，重力势能增加，电势能增加
C. 动能不变，重力势能增加，电势能减少
D. 动能增加，重力势能增加，电势能减少
E
A
B
v0
B
体会：
① 物体做直线的条件
② 受力分析
③ 各力做功情况
例11 如图所示，a、b 带等量异种电荷，MN 为 ab 连线的中垂线。现有一个带电粒子从M点以速度 v0 射入电场中，图中实线为其运动轨迹，不计重力的影响，下列判断中正确的是 （ ）
A. 该粒子带负电
B. 该粒子动能先增大，后减小
C. 该粒子电势能先减小，后增大
D. 该粒子运动到无穷远处后，速
度大小一定仍为v0
+
-
N
v0
a
b
M
ABCD
体会：仅受电场力作用，动能与电势总和守恒
例12 如图所示，一绝缘细圆环半径为 r，其环面固定在水平面上，场强为 E 的匀强电场圆环平面平行，环上穿一带电量为 +q、质量为 m 的小球。小球可沿圆环做无摩擦的圆周运动，若小球经过 A 点时速度方向恰好垂直于电场，且圆环与小球间沿水平方向无力的作用。求：
(1) 小球在 A 点的速度大小；
(2) 小球运动到A点对称点B时，
小球对圆环的作用力大小。
A
E
B
v
v =
qEr
——
m
FB = 6qE
体会：抓受力分析，正确理解牛顿第二定律，准确应用动能定理
基础知识回放
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电势能的理解与应用
电场力做功的特点
电场力功与电势能的关系
电场力做功与路径无关，只与电荷在电场中初、末位置有关
电场力做正功，电势能减少
电场力做负功，电势能增加
W电 = -ΔEP
电势能
电荷在电场中某点的电势能，等于静电力把它从该点移到零势能位置时所做的功。
EPA = WA0
电势
电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值，叫做这一点的电势。
φA =
EPA
——
q
电场线指向电势降低的方向
等势面
电场中电势相同的各点构成的面
在等势面上移动电荷，电场力不做功
电场线跟等势面垂直
且由高等势面指向低等势面
若相邻等势面间电势差相等
则等势面密集处电场强，疏处电场弱
电势能及电势的理解
例1 如图所示，在场强为 E 的水平匀强电
场中，一根长为 l 的绝缘杆两端分别
固定着带有电荷量为 +q 和 – q 的小
球（不计大小）。现让绝缘杆绕杆中
点 O 逆时针转 α角，则转动过程中，
电场力对小球所做的功？
+q
- q
O
E
W = - qEl(1 - cosα)
例2 如果 q = 1.0×10－8 C 的电荷从
无穷远移到电场中 A 点，需要
克服电场力做功 W = 1.2×10－4
J。求：
(1) q 在 A 点的电势能和 A 点的电势
(2) q 未移入电场前 A 点的电势。
(1) EA = 1.2×10－4 J
φA = 1.2×104J
(2) φA = 1.2×104J
例3 比较电势高低
(1) +q 在 A 点的电势能比在 B 点大
那么，φA _____ φB
(2) - q 在 C 点的电势能比在 D 点大
那么， φC _____ φD
(3) +q 在 a 点的电势能为负， - q 在
b 点的电势能也为负值
那么， φa _____ φb
<
>
>
归纳总结：
在静电场中：
① 同一正电荷电势高的地方，电势能
大；在电势低的地方，电势能小
② 同一负电荷电势高的地方，电势能
小；在电势低的地方，电势能大
③ 正试探电荷电势能为负值的点的电
势小于负的试探电荷电势能为负值
点的电势
小于
负
小
负
正
高
大
低
高
小
低
大
正
负
负
例４图示是某电场中电场线的分布
图，试判断电势高低。
φM _____ φN、 φM _____ φP
N
M
P
E
>
>
体会：
① 比较同一电场线上电
势高低看电场线走向
② 比较不同一电场线上点
电势高低，先作等势面
或等势线，然后看走向
例5 取无穷远为零电势点，请点电荷
+Q、-Q电场中某一点P产生的电
势及试探电荷+q、-q 在 P 点的电
势能特点填入表格
场源 电势正负 +q电势能正负 -q电势能正负 P点移近场过程中
φP E+qP E-qP
+Q
-Q
正
正
正
负
负
负
升高
降低
变小
变大
变大
变小
例6 图示是某电场中等势线分布图。
试画出电场线的大致分布。并求
电量q = 2.0×10－6 C的电荷由 A
点分别移到B、C点和由B点分别
移到A、C点
电场力所做的功。
A
B
C
10V
6V
8V
例7 如图所示，电场中有A、B 两点，
则下列说法中正确的是 （ ）
A. 电势φA > φB，场强 EA > EB
B. 电势φA > φB，场强 EA < EB
C. +q在电场中电势能 EPA < EPB
D. - q在电场中电势能 EPA < EPB
B
A
BD
体会：
① 电势高低，看电场线走向
② 场强大小，看电场线疏密
③ 电势能高低，看电场力做功
例 8 下列关于电场性质的说法中正确
的是 （ ）
A. 电场强度大的地方，电场线一定
密，电势也一定高
B. 电场强度大的地方，电场线一定
密，电势却不一定高
C. 电荷在电势高的地方，电势能也
一定高
D. 电场强度为零的地方，电势一定
也为零
B
电势能、电势综合应用
例9 图中实线表示某匀强电场的电场线，虚线
是一个带负电了检验电荷在该电场中的运
动轨迹，a、b是轨迹上的两点，不计重力
下列判断中正确的是 （ ）
A. 电场线方向向下
B. a 点电势低于 b 点电势
C. 检验电荷在 a 点的电势能
大于在 b 点的电势能
D. 检验电荷在 a 点的动能大于在 b 点的动能
b
a
BC
例10 如图所示，空间水平匀强电场，在竖直平面内，有一个带电微粒以初速度 v0 飞入电场中，并沿直线由 A 运动到 B，那么这个微粒的能量变化情况是 （ ）
A. 动能减少，重力势能增加，电势能减少
B. 动能减少，重力势能增加，电势能增加
C. 动能不变，重力势能增加，电势能减少
D. 动能增加，重力势能增加，电势能减少
E
A
B
v0
B
体会：
① 物体做直线的条件
② 受力分析
③ 各力做功情况
例11 如图所示，a、b 带等量异种电荷，MN 为 ab 连线的中垂线。现有一个带电粒子从M点以速度 v0 射入电场中，图中实线为其运动轨迹，不计重力的影响，下列判断中正确的是 （ ）
A. 该粒子带负电
B. 该粒子动能先增大，后减小
C. 该粒子电势能先减小，后增大
D. 该粒子运动到无穷远处后，速
度大小一定仍为v0
+
-
N
v0
a
b
M
ABCD
体会：仅受电场力作用，动能与电势总和守恒
例12 如图所示，一绝缘细圆环半径为 r，其环面固定在水平面上，场强为 E 的匀强电场圆环平面平行，环上穿一带电量为 +q、质量为 m 的小球。小球可沿圆环做无摩擦的圆周运动，若小球经过 A 点时速度方向恰好垂直于电场，且圆环与小球间沿水平方向无力的作用。求：
(1) 小球在 A 点的速度大小；
(2) 小球运动到A点对称点B时，
小球对圆环的作用力大小。
A
E
B
v
v =
qEr
——
m
FB = 6qE
体会：抓受力分析，正确理解牛顿第二定律，准确应用动能定理