2021年高中物理人教版选修3-1导学案:第一章第4节电势能和电势-.docx
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1、第四节电势能和电势1.知道静电力做功的特点,把握静电力做功与电势能变化的关系2理解电势能、电势的概念,知道参考点的选取原则3知道什么是等势面,并能理解等势面的特点一、静电力做功的特点在电场中把点电荷q从A点移动到B点,不管走什么路径,静电力所做的功都相同说明静电力做功与电荷经过的路径无关,与电荷的起始位置和终止位置有关(如图所示)二、电势能1概念:电荷在电场中具有的势能2静电力做功与电势能变化的关系静电力做的功等于电势能的削减量,WABEpAEpB.3电势能的确定(1)先确定零电势能位置(2)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的电势能规定为零,电荷在某点的电势
2、能,等于静电力把它从该点移动到零势能位置时所做的功电势能是相对的想一想1.当正电荷顺着电场线运动时,电势能是增加还是削减?当负电荷顺着电场线运动时呢?提示:正电荷顺着电场线运动时,电场力做正功,电势能削减;负电荷顺着电场线运动时,电场力做负功,电势能增加.三、电势1概念:电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值2公式和单位:电势的定义公式为,单位是伏特,符号是V.3相对性:电势也是相对的,常取离场源电荷无限远处的电势为零,大地的电势为零,电势可以是正值,也可以是负值,没有方向,因此是标量4与电场线关系:沿电场线的方向电势降低 想一想2.电荷处在电场中,在电势越高的位置电势能越大吗?提示:不
3、愿定.正电荷在电势越高处电势能越大,负电荷在电势越高处电势能越小.四、等势面1定义:电场中电势相等的各点构成的面2特点(1)等势面确定跟电场线垂直,即跟场强方向垂直(2)电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面,两个不同的等势面永不相交(3)两个等势面间的电势差是恒定的,但在非匀强电场中,两个等势面间的距离并不恒定,场强大的地方,两等势面间的距离小,场强小的地方,两等势面间的距离大3应用(1)由等势面可以推断电场中各点电势的凹凸及差别(2)由等势面可以推断电荷在电场中移动时静电力做功状况(3)已知等势面的分布和其外形,再依据电场线与等势面相互垂直的特点,就能描绘出电场线的分布状况,确定电场
4、的分布想一想3.电势不相等的两个等势面能相交吗?提示:不同等势面电势不相等,若两等势面相交,则在交点处电势就有两个值,这与实际相冲突,所以两等势面不相交.电场力做功特点和做功正负的推断1对电场力做功特点的理解(1)电场力对电荷所做的功,与电荷的初末位置有关,与电荷经过的路径无关该结论适用于任何静电场(2)无论带电体在电场中做直线运动还是做曲线运动,无论带电体只受电场力作用还是受多个力作用,无论电场力做正功还是做负功,电场力做功的特点不变2电场力做功正负的推断(1)依据电场力和位移的方向夹角推断夹角为锐角电场力做正功,夹角为钝角电场力做负功,夹角等于90,电场力不做功(2)依据电场力和瞬时速度方
5、向的夹角推断夹角是锐角电场力做正功,夹角是钝角电场力做负功,电场力和瞬时速度方向垂直时电场力不做功(3)依据电势能的变化状况推断若电势能增加,则电场力做负功;若电势能减小,则电场力做正功,若电势能不变,则电场力不做功(4)若物体只受静电力作用,可依据动能的变化状况推断若物体的动能增加,则电场力做正功,若物体的动能削减,则电场力做负功,若动能不变,则电场力不做功特殊提示:计算电场力的功时要留意电荷的电性,移动的方向,场强的方向等,以便正确确定功的正负(2022芜湖一中高二检测)如图所示为方向向下的匀强电场两粒子M、N质量相等,所带电荷的确定值也相等现将M、N从O点以相同速度射出,两粒子在电场中运
6、动的轨迹分别如图中两条曲线所示a、b、c为曲线上的三个点,其中b点与O点连线与电场线垂直若不计重力,则()AM带负电荷,N带正电荷BM带正电荷,N带负电荷CN在从O点运动至a点的过程中克服电场力做功DM在从O点运动至b点的过程中,电场力对它做的功等于零思路探究(1)物体做曲线运动的条件是什么?(2)推断力做正、负功的方法是什么?解析依据两粒子的运动轨迹可推断,M受向下的静电力,N受向上的静电力,分别与电场方向同向、反向,故M带正电,N带负电,A错误B正确N粒子从O到a,电场力与位移Oa的夹角小于90,做正功,C错误;M粒子从O到b,电场力与位移Ob垂直,故电场力做功等于零,D正确故选BD.答案
7、BD借题发挥带电体只在电场力作用下的能量转化规律(1)从动能定理角度考虑,带电体动能的变化量等于电场力对它做的功(2)从电场力做功与带电体的电势能变化的关系考虑,带电体的电势能的削减量等于电场力对它做的功(3)从能量守恒角度考虑,带电体动能的增加量等于它的电势能的削减量1.(2022广州毕业班测试)如图所示表示某静电场等势面的分布,电荷量为1.6109 C的正电荷从A经B、C到达D点从A到D,静电力对电荷做的功为()A4.8108 JB4.8108 JC8.0108 J D8.0108 J解析:选B.静电力做功与电荷运动的路径无关,只与电荷的起始位置和终止位置有关从A到D,静电力对电荷做的功为
8、WUADq(AD)q(4010)1.6109 J4.8108 J,A、C、D错误,B正确电势能及其变化状况的推断1电势能(1)电势能是由电场和电荷共同打算的,属于电荷和电场所共有的,我们习惯上说成电荷的电势能(2)电势能是标量,有正负但没有方向,其正负表示大小(3)电势能是相对的,其大小与选定的参考点有关确定电荷的电势能,首先应先确定参考点,也就是零势能点的位置(4)电势能和重力势能很类似,可作如下对比:静电场重力场电场中的电荷具有势能电势能重力场中的物体具有势能重力势能电场中同一位置上不同电量电荷的电势能不同重力场中同一位置上不同质量物体的重力势能不同电场力做正功时,电势能削减;电场力做负功
9、时,电势能增加重力做正功时,重力势能削减;重力做负功时,重力势能增加2电势能增减的推断方法(1)做功推断法无论正、负电荷,只要电场力做正功,电荷的电势能确定减小;只要电场力做负功,电荷的电势能确定增大(2)电场线推断法正电荷顺着电场线的方向移动时,电势能渐渐减小;逆着电场线的方向移动时,电势能渐渐增大负电荷顺着电场线的方向移动时,电势能渐渐增大;逆着电场线的方向移动时,电势能渐渐减小(3)电势推断法由公式Epq,正电荷在电势高的地方电势能大,负电荷在电势高的地方电势能小有一带负电的点电荷,从电场中的A点移到B点时,克服电场力做功6104 J从B点移到C点,电场力做功9104 J,问:(1)若以
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