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当前位置:首页 > 行业资料 > 能源与动力工程 > 【优化方案】2012高二物理 第1章第四节电势能 电势与电势差课件 教科版
第四节电势能电势与电势差课标定位学习目标:1.知道电场力做功的特点和电势能的概念.2.理解电场力做功与电势能变化的关系.3.知道电势的定义方法及其相对性.4.理解电势差的概念及正值、负值的含义,知道电势差与零电势点的选择无关.5.会用公式UAB=φA-φB及UAB=WABq进行有关计算.重点难点:1.电场力做功与电势能变化的关系.2.利用公式UAB=WABq解决问题.核心要点突破课堂互动讲练知能优化训练第四节电势能电势与电势差课前自主学案课前自主学案一、电场力做功的特点在匀强电场中,电场力做功只与移动电荷的________以及____________的位置有关,而与_____无关,该结论也适用于任意静电场.二、电势能1.电势能:电荷在______中具有的势能叫做电势能.电荷量起点和终点路径电场2.静电力做的功与电势能变化的关系:静电力做的功等于电势能的_____量.若用WAB表示电荷从A点移动到B点的过程中静电力做的功,EpA和EpB分别表示电荷在A点和B点的电势能,公式表达为:________________.减少WAB=EpA-EpB3.电势能等于什么:电荷在某点的电势能,等于静电力把它从该点移动到________位置时所做的功.4.电势能零点的规定:通常把电荷在离场源电荷________处的电势能规定为零,或把电荷在___________上的电势能规定为零.零势能无限远大地表面三、电势与电势差1.电势(1)定义:场中某点的电势数值上等于____________由_____移动到__________________时电场力所做的功.(2)定义式:________,单位:______,符号为V,即1V=1J/C.(3)物理意义:描述电场____的性质的物理量.能单位正电荷该点参考点(零电势点)伏特φ=Epq(4)相对性:与电势能一样具有相对性,规定了零势点之后,才能确定电场中各点的电势.在物理学的理论研究中常取离场源__________或________的电势为零.(5)标量:只有大小没有方向,但有正负值,比零点高为____值,比零点低为____值.(6)判断电势高低的方法:________指向电势降低的方向.无限远处大地上正负电场线2.电势差(1)定义:电场中两点间______的差值.(2)电场中两点间的电势差与零电势点的选择______.(3)公式UAB=φA-φB,UBA=φB-φA,可见UAB=-UBA(4)电势差是______,可以是正值,也可以是负值,也叫______.(5)电势差的单位是______,符号是____.电势无关标量电压伏特V四、静电力做功与电势差的关系1.WAB=qUAB,知道了电场中两点的________,就可以计算在这两点间移动电荷时静电力做的功,而不必考虑静电力的大小和方向以及电荷移动的_____.2.UAB=WABq是确定电势差常用的公式.电势差路径核心要点突破一、电势能和重力势能的对比理解两种势能比较内容电势能重力势能系统电荷和电场物体和地球大小的相对性电荷在某点的电势能等于把电荷从该点移到零势能位置时静电力做的功物体在某点的重力势能等于把物体从该点移到零势能位置时重力做的功两种势能比较内容电势能重力势能变化大小的量度静电力的功是电势能变化大小的量度,静电力做的功等于电势能的减少量重力的功是重力势能变化大小的量度,重力做的功等于重力势能的减少量对应力做功特点做功多少只与始末位置有关,与经过的路径无关,且功等于势能的减少量特别提醒:静电力做功和重力做功尽管有很多相似特点,但因地球产生的重力场只会对物体产生引力,但电场对电场中的电荷既可产生引力,也可产生斥力,所以计算电场力的功时要注意电荷的电性、移动的方向、场强的方向等,以便确定功的正负和电势能的变化情况.即时应用(即时突破,小试牛刀)1.带电粒子以速度v0沿竖直方向垂直进入匀强电场E中,如图1-4-1所示,经过一段时间后,其速度变为水平方向,大小仍为v0,则一定有()图1-4-1A.电场力与重力大小相等B.粒子运动的水平位移大小等于竖直位移大小C.电场力所做的功一定等于重力所做的功D.电势能的减少量一定等于重力势能的增加量解析:选ABD.带电粒子在竖直方向只受重力作用,向上做匀减速直线运动,水平方向上受电场力作用,向右做匀加速直线运动,由于速度变化量和时间相等,故位移和力的大小相等,A、B正确.电场力做正功,重力做负功,大小相等,所以C错.电场力做正功时,电势能减少;重力做负功时,重力势能增加,且变化量大小相等,D正确.可知应选A、B、D.二、对电势的理解1.电势的相对性(1)电势是相对的,只有先确定了零电势的位置,才能确定其他点的电势.(2)电场中某点的电势跟零电势位置的选择有关.(3)实际问题中,常选取无限远处电势为零,还常取大地电势为零.2.电势是标量(1)电势是标量,只有大小,没有方向.(2)电势有正、负,正值表示该点电势比零电势高,负值表示该点电势比零电势低.(3)当规定了无限远处为零电势时,正电荷产生的电场中各点的电势均为正值,且越靠近正电荷的地方电势越高.负电荷形成的电场则相反.3.电势和电场强度的关系电势φ电场强度E物理意义描述电场的能的性质描述电场的力的性质大小(1)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(2)φ=Ep/q,φ在数值上等于单位正电荷在电场中该点具有的电势能(1)电场中某点的场强等于放在该点的点电荷所受到的电场力F跟点电荷电荷量q的比值(2)E=F/q,E在数值上等于单位正电荷在该点所受到的静电力电势φ电场强度E矢标性标量矢量单位V/mN/C联系(1)电势沿着电场强度的方向降低(2)大小之间不存在任何关系,电势为零的点,场强不一定为零;电势高的地方,场强不一定大;场强为零的地方,电势不一定为零;场强大的地方,电势不一定高特别提醒:当涉及φ、Ep、q三者关系的问题时,一定要考虑三者的正负号问题.4.电势和电势能的区别和联系电势φ电势能Ep物理意义反映电场的能的性质的物理量电荷在电场中某点所具有的电势能相关因素电场中某一点的电势φ的大小,只跟电场本身有关,跟点电荷q无关电势能大小是由点电荷q和该点电势φ共同决定的大小电势沿电场线逐渐下降,取定零电势点后,某点的电势高于零者,为正值;某点的电势低于零者,为负值正点电荷(+q)电势能的正负跟电势的正负相同;负点电荷(-q)电势能的正负跟电势的正负相反即时应用(即时突破,小试牛刀)2.如图1-4-2所示,关于电场中的A、B两点,下列说法中正确的是()图1-4-2A.电势φA>φB,场强EA>EBB.电势φA>φB,场强EA<EBC.将+q电荷从A点移到B点静电力做了正功D.将-q电荷分别放在A、B两点时具有的电势能EpA>EpB解析:选BC.由于B处电场线密集,所以场强EAEB;沿电场线电势降低,所以电势φA>φB.B选项正确.将+q电荷从A点移到B点静电力做了正功.C选项正确.负电荷在电势高的A点具有的电势能反而少,所以EpA<EpB,D选项错误.三、对电势能的理解1.静电力做功与电势能变化的关系静电力对电荷做了功,电势能就发生变化,静电力对电荷做了多少功,就有多少电势能转化为其他形式的能,电荷克服静电力做了多少功,就有多少其他形式的能转化为电势能,也就是说,静电力做的功是电势能转化为其他形式的能的量度,静电力做的功等于电势能的减少量,即WAB=EpA-EpB.即静电力做正功,电荷电势能一定减少,静电力做负功,电荷电势能一定增加.2.电势能的大小和计算重力势能一样,必须取参考点,也就是说,电势能的数值是相对于参考位置来说的,所谓参考位置,就是电势能为零的位置,参考位置的选取是人为的,通常取无限远处或大地为参考点.设电荷在电场中某点A的电势能为EpA,移到参考点O电场力做功WAO,即WAO=EpA-EpO,规定O为参考点时,就有EpO=0,所以EpA=WAO.即电荷在电场中某点的电势能的大小等于把电荷从该点移到电势能为零的点的过程中电场力所做的功.3.电势能是标量,有正负,无方向,电势能为正值表示高于零电势能,负值表示低于零电势能.即时应用(即时突破,小试牛刀)3.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就越大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解析:选AC.无穷远处的电势能为零,电荷从电场中某处移到无穷远时,若电场力做正功,电势能减少,到无穷远处时电势能减为零,电荷在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,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,所以C正确,D错误.四、对电势差与电势关系的理解电势φ电势差U区别定义电势能与电量比值:φ=Epq电场力做功与电量比值:U=Wq决定因素由电场和在电场中的位置决定由电场和场内两点位置决定相对性有,与零势能点选取有关无,与零势能点选取无关电势φ电势差U联系数值关系UAB=φA-φB,当φB=0时,UAB=φA单位相同,均是伏特(V),常用还有kV,mV等标矢性都是标量,但均具有正负物理意义均是描述电场能的性质的物理量特别提醒:(1)讲电势差,必须明确是哪两点的电势差.A、B间的电势差记为UAB,而B、A间的电势差记为UBA,UBA=φB-φA=-(φA-φB)=-UAB.(2)电势差的正负表示电场中两点电势的相对高低,若UAB0,则φA>φB,若UAB0,则φA<φB;电势的正负表示比零电势点的电势高还是低,φA>0,说明A点电势高于零电势点电势.即时应用(即时突破,小试牛刀)4.在电场中,A、B两点间的电势差UAB=75V,B、C两点间的电势差为UBC=-200V,则A、B、C三点电势高低关系为()A.φAφBφCB.φAφCφBC.φCφAφBD.φCφBφA解析:选C.因为UAB=φA-φB=75V>0,所以φA>φB.又UBC=φB-φC=-200V<0,所以φB<φC.又UAC=UAB+UBC=75V+(-200V)=-125V<0,所以φA<φC.则φC>φA>φB.故正确答案为C.五、对电场力做功与电势差关系的理解1.正确理解电势差UAB=WABq(1)定义式UAB=WABq,式中UAB为A、B两点间的电势差,WAB为q从初位置A运动到末位置B时静电力做的功,计算时W与U的角标要对应.(2)决定因素:由电场本身性质决定,与WAB、q无关.2.电场力做功的求解方法(1)WAB=qUAB,既适用于匀强电场,又适用于非匀强电场.(2)W=qEd适用于匀强电场,公式中d表示初末位置间沿电场线方向的距离.(3)WAB=EpA-EpB=-ΔEp,适用于任何电场.以上三个公式可以互相导出,应用时注意它们的适用条件,根据具体情况灵活选用公式.3.各物理量的符号问题:(1)WAB、UAB、q均可正可负,WAB取正号表示静电力做正功,UAB取正号表示φA>φB,q取正号表示试探电荷为正电荷.WAB取负号表示静电力做负功,UAB0表示φA<φB,q取负号表示试探电荷为负电荷.(2)涉及W、U、q三者关系的计算时,可将各量的正负号及数值一并代入进行计算,也可以各物理量都取绝对值,电场力做功的正负要根据电荷的移动方向及所受电场力的方向的具体情况来确定,电势差的正负要看在电场中的始末位置及场强方向.即时应用(即时突破,小试牛刀)5.对于电场中的A、B两点,下列说法正确的是()A.电势差的定义式UAB=WABq,说明两点间的
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