高中物理 1.4 电势和电势差课件 粤教版选修31.ppt

目标导航 预习导引 目标导航 预习导引 一 二 三 一 电势差1 电场力做功的特点静电力做功与电荷移动的路径无关 只与电荷的初 末位置有关 可见电场力做功与重力做功相似 2 电场力做功与电势能的关系电场力做的功等于电势能的改变 用公式表示wab epa epb 3 电势差 1 定义 电荷在电场中a b两点间移动时电场力对电荷做的功与电荷所带电荷量的比值 3 单位 国际单位制中 电势差的单位是伏特 简称伏 符号是v 4 电势差可以是正值 也可以是负值 电势差也叫电压 目标导航 预习导引 一 二 三 请思考若a b两点间的电势差记为uab 则b a两点间的电势差记为什么 a b两点间的电势差与b a两点间的电势差存在什么关系 答案 1 b a两点间的电势差记为uba 2 a b两点与b a两点间的电势差存在的关系是uba b a a b uab 目标导航 预习导引 一 二 三 二 电势1 定义 单位正电荷从电场中的某点a移到参考点p时电场力做的功 就表示a点的电势 符号为 a 则2 单位 单位是伏特 符号是v 3 相对性 电场中某点的电势与参考点有关 常取离场源电荷无限远处电势为零 大地的电势为零 电场线指向电势低的方向 电势是标量 可以是正值 也可以是负值 只有大小 没有方向 4 电势和电势差的关系 uab a b 目标导航 预习导引 一 二 三 三 等势面1 定义 电场中电势相等的点构成的曲面 2 等势面与电场强弱的关系 等势面密的地方电场强 等势面疏的地方电场弱 知识精要 思考探究 典题例解 一 二 三 迁移应用 一 电场做功与电势能的关系1 电场力做功与路径无关 只与初 末位置有关 这是场力 重力 电场力 做功的一大特点 2 电场力做功伴随着电势能的变化 电势能的变化只有通过电场力做功才能实现 其他力做功不会引起电势能的变化 并且电场力做正功 电势能一定减少 电场力做负功 电势能一定增加 电场力做了多少正功 电势能就减少多少 电场力做了多少负功 电势能就增加多少 也就是说 静电力做的功是电势能与其他形式的能转化的量度 3 电荷在电场中某点的电势能的大小和零电势能点的选取有关 但电荷在某两点之间的电势能之差与零电势能点的选取无关 4 静电力做的功只能决定电势能的变化量 而不能决定电荷的电势能数值 一 二 三 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 电荷只在静电力的作用下运动 电势能一定降低吗 为什么 答案 不一定 如果静电力对电荷做正功 则电势能减小 若静电力对电荷做负功 则电势能增加 一 二 三 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 例1 2015广东理综 多选 如图所示的水平匀强电场中 将两个带电小球m和n分别沿图示路径移动到同一水平线上的不同位置 释放后 m n保持静止 不计重力 则 导学号51120019 a m的带电量比n的大b m带负电荷 n带正电荷c 静止时m受到的合力比n的大d 移动过程中匀强电场对m做负功 一 二 三 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 a错误 由于m n两球在彼此间库仑力和匀强电场给予的电场力作用下处于平衡状态 只能m带负电荷 n带正电荷 若两个都带正电 n不能受力平衡 若两个都带负电 m不能受力平衡 若m带正电 n带负电 两个都不能受力平衡 故选项b正确 静止时m n两球所受合力均为0 故选项c错误 移动m过程中匀强电场给的水平向左的电场力与速度方向成钝角 由w flcos cos 0 所以移动过程中匀强电场对m做负功 故选项d正确 答案 bd 一 二 三 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 一 二 三 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 多选 下列说法中正确的是 a 无论是正电荷还是负电荷 从电场中某点移到无穷远处时 电场力做的正功越多 电荷在该点的电势能越大b 无论是正电荷还是负电荷 从电场中某点移到无穷远处时 电场力做的正功越少 电荷在该点的电势能越大c 无论是正电荷还是负电荷 从无穷远处移到电场中某点时 克服电场力做功越多 电荷在该点的电势能越大d 无论是正电荷还是负电荷 从无穷远处移到电场中某点时 电场力做功越多 电荷在该点的电势能越大 一 二 三 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 答案 ac解析 选无穷远处的电势能为零 电荷从电场中某处移到无穷远处时 若电场力做正功 则电荷的电势能减小 到无穷远处时电势能减为零 电荷在电场中该点的电势能为正值 且等于移动过程中电荷电势能的变化 也就等于电场力做的功 因此电场力做的正功越多 电荷在该点电势能越大 a正确 b错误 电荷从无穷远处移到电场中某点时 若克服电场力做功 则电势能由零增大到某值 此值就是电荷在该点的电势能值 因此 电荷在该点的电势能等于电荷从无穷远处移到该点时克服电场力所做的功 故c正确 d错误 一 二 三 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 二 电势与电势差1 电场强度和电势的对比 一 二 三 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 2 电势与电势差的对比 一 二 三 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 我们知道 一个物体所处的高度与测量的起点有关 但两个物体间的高度差却与测量的起点无关 想一想 某点电势的高低与零电势点的选取是否有关 电场中两个点间电势的差值与零电势点的选取是否有关 答案 有关无关 一 二 三 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 例2 2015全国理综 如图所示 直线a b和c d是处于匀强电场中的两组平行线 m n p q是它们的交点 四点处的电势分别为 m n p q 一电子由m点分别运动到n点和p点的过程中 电场力所做的负功相等 则 导学号51120020 a 直线a位于某一等势面内 m qb 直线c位于某一等势面内 m nc 若电子由m点运动到q点 电场力做正功d 若电子由p点运动到q点 电场力做负功解析 根据题意知 n p 且 m n 故直线c d分别位于两不同的等势面上 电场方向由m n 选项a错误 b正确 由上述分析知 m q 电子由m点运动到q点 电场力不做功 选项c错误 电子从p点运动到q点 电场力做正功 选项d错误 答案 b 一 二 三 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 一 二 三 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 在电场中 若取m点电势为零 则a点电势 a 5v b点电势 b 2v 若取n点电势为零电势 a点电势为 a 2v 则此时b点电势 b v 答案 9解析 a b两点的电势差与零电势点的选取无关 uab a b 5v 2v 7v 则 a b 7v所以 b a 7v 2v 7v 9v 一 二 三 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 三 等势面1 等势面就是在电场中电势相等的点所构成的面 我们可以用每隔相等的电势画等势面 也就是我们通常所说的等差等势面 来比较形象 完整地描述电场了 2 等势面的特点 1 在同一等势面上移动电荷时 电场力不做功 2 两个不同的等势面不相交 不相切 3 等势面的分布与零电势点的选取无关 3 等势面的应用 1 知道等势面的分布就知道电场中各点电势的高低差别 2 能求出电荷在不同等势面间移动时电场力做的功 即wab quab q a b 一 二 三 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 学生讨论 电势是从能量角度描述电场的一个重要物理量 电场中的不同位置的电势有的相同 有的不同 那么我们能否用更直观的方法来表示各点电势的分布情况呢 答案 可以 用等势面 一 二 三 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 例3 如图所示 某电场的等势面用实线表示 各等势面的电势分别为10v 6v和 2v 则uab ubc uca 导学号51120021 解析 由电势差的基本定义可知 因a b两点在图中同一等势面上 故有 a b 所以uab a b 10v 10v 0 b c间的电势差为ubc b c 10v 2v 12v c a间的电势差为uca 2v 10v 12v 答案 012v 12v 一 二 三 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 一 二 三 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 1 多选 关于等势面的说法 正确的是 a 电荷在等势面上移动时不受电场力作用 所以不做功b 等势面上各点的电场强度相等c 点电荷在真空中形成的电场的等势面是以点电荷为球心的一簇球面d 匀强电场中的等势面是相互平行的垂直电场线的一簇平面答案 cd解析 在等势面上移动电荷 电场力不做功并不是电荷不受电场力的作用 而是电场力和电荷的移动方向垂直 电场力做功为零 因此a项错误 等势面上各点的电势相等 但是电场强度是否相等则不一定 如在点电荷形成的电场中 等势面上各点的电场强度的大小相等 但是方向却不同 因此b项错误 根据所学各种等势面的分布情况可知 c d两项是正确的 一 二 三 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 2 多选 一带电粒子只在电场力的作用下沿图中曲线jk穿过一匀强电场 a b c d为该电场的等势面 其中有 a b c d 若不计粒子的重力 可以确定 导学号51120022 a 粒子带正电b 从j到k粒子的电势能减少c 该粒子带负电d 粒子从j到k运动过程中的动能与电势能之和可能增加 一 二 三 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 答案 bc解析 由题意可知 带电粒子从j移动到k点 电势逐渐升高 该粒子只受电场力作用 由带电粒子的运动曲线可知 电场力向右 所以该粒子必定带负电 从j到k 电场力做正功 所以电势能减少 整个过程能量变化情况是 电势能转化为动能 根据能量守恒定律 动能和电势能的总和是不变的 所以b c对 a d错 知识链接 案例探究 类题试解 力电综合问题处理静电力做功 电势能的变化及与力学知识综合问题的过程中 要注意在受力分析的基础上 正确判断物体的运动过程 然后根据相关的力学规律求解 知识链接 案例探究 类题试解 例题 2015全国理综 如图所示 一质量为m 电荷量为q q 0 的粒子在匀强电场中运动 a b为其运动轨迹上的两点 已知该粒子在a点的速度大小为v0 方向与电场方向的夹角为60 它运动到b点时速度方向与电场方向的夹角为30 不计重力