(精品)2.3研究电场的能的性质.ppt

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1、电场能的性质电场能的性质如如图图所示，所示，电电荷沿直荷沿直线线AB、折、折线线ACB、曲、曲线线AB运运动动，静静电电力做的功力做的功为为多少？静多少？静电电力做功与路径是否有关？若力做功与路径是否有关？若B点点为为零零势势能点，能点，则则q在在A点的点的电势电势能能为为多少？多少？1静静电电力做功力做功(1)特点是什么特点是什么(2)计计算方法有哪些，各自适用范算方法有哪些，各自适用范围围？2电势电势能能(1)定定义义？（？（2）大小和什么有关？）大小和什么有关？3、电场力做功与电势能的关系、电场力做功与电势能的关系(1)电场力做功与电势能变化有什么关系？电场力做功与电势能变化有什么关系？

2、（2）如何从二者关系确定某点电势能的大小？）如何从二者关系确定某点电势能的大小？某静某静电场电场的的电场线电场线分布如分布如图图所示，所示，试试比比较图较图中中P、Q两两点的点的电场电场强强度的大小，及度的大小，及电势电势的高低。的高低。1电势电势(1)定义定义 (2)定义式定义式 (3)标矢性标矢性 (4)相对性相对性2等势面等势面 (1)定义定义 (2)四个特点四个特点 等势面一定与等势面一定与 垂直。垂直。在在 上移动电荷时电场力不做功。上移动电荷时电场力不做功。电场线方向总是从电场线方向总是从 的等势面指向的等势面指向 的等势面。的等势面。等差等势面越密的地方电场强度等差等势面越密的地

3、方电场强度 ，反之，反之 。几种常见电荷等势面的分布图几种常见电荷等势面的分布图电场中电势相同的各点构成的面叫做电场中电势相同的各点构成的面叫做等势面等势面如图所示，在如图所示，在xOy平面内有一个以平面内有一个以O为圆心、半径为圆心、半径R0.1 m的圆，的圆，P为圆周上的一点，为圆周上的一点，O、P两点连线与两点连线与x轴正方向的夹角为轴正方向的夹角为。若空。若空间存在沿间存在沿y轴负方向的匀强电场，场强大小轴负方向的匀强电场，场强大小E100 V/m，则如何，则如何表示表示O、P两点的电势差？两点的电势差？1电势电势差差 (1)定定义义：电电荷在荷在电场电场中，由一点中，由一点A移到另一

4、点移到另一点B时时，与移与移动动的的电电荷的荷的 的比的比值值。(2)定定义义式：式：UAB 。(3)电势电势差与差与电势电势的关系：的关系：UAB ，UABUBA。(4)影响因素：影响因素：电势电势差差UAB由由电场电场本身的性本身的性质质决定，与移决定，与移动动的的电电荷荷q及及电场电场力做的功力做的功WAB ，与零，与零电势电势点的点的选选取取 。2匀匀强强电场电场中中电势电势差与差与电场电场强强度的关系度的关系 (1)电势电势差与差与场场强强的关系式：的关系式：UABEd，其中，其中d为电为电场场中两点中两点间间 的距离。的距离。(2)电场电场强强度的方向和大小：度的方向和大小：电场电

5、场中，中，场场强强方向是方向是指指 最快的方向。在匀最快的方向。在匀强强电场电场中，中，场场强强在数在数值值上等于沿上等于沿 方向每方向每单单位距离上降低的位距离上降低的电势电势。考点一电势高低及电势能大小的判断与比较考点一电势高低及电势能大小的判断与比较【典例典例1 1】(2013(2013重庆卷，重庆卷，3)3)如图所示，高速运动的如图所示，高速运动的粒子被位粒子被位于于O O点的重原子核散射，实线表示点的重原子核散射，实线表示粒子运动的轨迹，粒子运动的轨迹，M M、N N和和Q Q为为轨迹上的三点，轨迹上的三点，N N点离核最近，点离核最近，Q Q点比点比M M点离核更远，则点离核更远，

6、则()A A粒子在粒子在M M点的速率比在点的速率比在Q Q点的大点的大B B三点中，三点中，粒子在粒子在N N点的电势能最大点的电势能最大C C在重核产生的电场中，在重核产生的电场中，M M点的电势比点的电势比Q Q点的低点的低D D粒子从粒子从M M点运动到点运动到Q Q点，电场力对它做的总功为负功点，电场力对它做的总功为负功 归纳电场力做功的求解方法归纳电场力做功的求解方法W=W=FSCOSFSCOS=EqSCOSEqSCOS=EqdEqd(匀强电场匀强电场)W WABAB=qUqUABAB（注意（注意q q、U UABAB的正负代入计算）的正负代入计算）功能关系：功能关系：W W电电=

7、-=-EEp p电电动能定理动能定理归纳比较电势高低的方法归纳比较电势高低的方法1 1、同一等势面上的各点电势相等、同一等势面上的各点电势相等 2 2、同一条电场线上，沿着电场线的方向电势降落、同一条电场线上，沿着电场线的方向电势降落 3 3、通过电荷的做功判断：、通过电荷的做功判断：（1 1）正电荷电场力做正功，电势降落；电场力做）正电荷电场力做正功，电势降落；电场力做负功，电势上升负功，电势上升（2 2）负电荷电场力做正功，电势上升；电场力做）负电荷电场力做正功，电势上升；电场力做负功，电势降落负功，电势降落归纳比较电势能高低的方法归纳比较电势能高低的方法1 1、公式判断法、公式判断法:电

8、荷在电场中某点电荷在电场中某点P P的电势能的电势能E EP P=qqP P,将将q q、p p的大小、正负代入公式的大小、正负代入公式,E,EP P的正的正值越大值越大,电势能越大电势能越大;E;EP P负值绝对值越大负值绝对值越大,电势能越小。电势能越小。2 2、做功判断法、做功判断法:无论正、负电荷无论正、负电荷,电场力做正功电场力做正功,电荷电荷从电势能较大的地方移向电势能较小的地方从电势能较大的地方移向电势能较小的地方;反之电反之电荷克服电场力做功荷克服电场力做功,电荷从电势能较小的地方移向电电荷从电势能较小的地方移向电势能较大的地方。势能较大的地方。3 3、根据能量守恒定律判断、根

9、据能量守恒定律判断:在电场中在电场中,若只有电场力若只有电场力做功时做功时,电荷的动能和电势能相互转化。若动能增加电荷的动能和电势能相互转化。若动能增加,电势能减小。反之电势能减小。反之,电势能增加电势能增加【变式训练变式训练】如图所示，如图所示，xOyxOy平面内有一匀强电场，场强为平面内有一匀强电场，场强为E E，方，方向未知，电场线跟向未知，电场线跟x x轴的负方向夹角为轴的负方向夹角为，电子在坐标平面，电子在坐标平面xOyxOy内，内，从原点从原点O O以大小为以大小为v v0 0、方向沿、方向沿x x轴正方向的初速度射入电场，最后轴正方向的初速度射入电场，最后打在打在y y轴上的轴上

10、的M M点电子的质量为点电子的质量为m m，电荷量为，电荷量为e e，重力不计则，重力不计则()A AO O点电势高于点电势高于M M点电势点电势B B运动过程中，电子在运动过程中，电子在M M点电势能最大点电势能最大C C运动过程中，电子的电势能先减少后增加运动过程中，电子的电势能先减少后增加D D电场力对电子先做负功，后做正功电场力对电子先做负功，后做正功 效果效果检测检测(2012福建高考福建高考)如如图图所示，在点所示，在点电电荷荷Q产产生的生的电场电场中，中，将两个将两个带带正正电电的的试试探探电电荷荷q1、q2分分别别置于置于A、B两点，虚两点，虚线为线为等等势线势线。取无取无穷远

11、处为穷远处为零零电势电势点，若将点，若将q1、q2移移动动到无到无穷远穷远的的过过程中外力克服程中外力克服电场电场力做的功相等，力做的功相等，则则下列下列说说法正确的是法正确的是 ()AA点点电势电势大于大于B点点电势电势BA、B两点的两点的电场电场强强度相等度相等Cq1的的电电荷量小于荷量小于q2的的电电荷量荷量Dq1在在A点的点的电势电势能小于能小于q2在在B点的点的电势电势能能考点二电场线、等势面及带电粒子的运动轨迹的综合问题考点二电场线、等势面及带电粒子的运动轨迹的综合问题【典例典例2 2】(2011(2011江苏单科江苏单科8)8)一粒子从一粒子从A A点射入电场，从点射入电场，从B

12、 B点射点射出，电场的等势面和粒子的运动轨迹如图所示，图中左侧前三个出，电场的等势面和粒子的运动轨迹如图所示，图中左侧前三个等势面彼此平行，不计粒子的重力下列说法正确的有等势面彼此平行，不计粒子的重力下列说法正确的有()A A粒子带负电荷粒子带负电荷B B粒子的加速度先不变，后变小粒子的加速度先不变，后变小C C粒子的速度不断增大粒子的速度不断增大D D粒子的电势能先减小，后增大粒子的电势能先减小，后增大 方法总结：方法总结：分析此类问题的主要手段是依据等势面与电场线间的关系，做出该电场电场线的大致方向，然后根据粒子运动轨迹的特点分析出所受电场力的方向，从而判断出粒子的电性以及运动过程中相应能

13、量的变化情况【变式训练变式训练】如图所示，在如图所示，在正点电荷正点电荷Q Q形成的电场形成的电场中，已知中，已知abab两两点在同一等势面上点在同一等势面上，重力不计重力不计的甲、乙两个带电粒子的运动轨迹的甲、乙两个带电粒子的运动轨迹分别为分别为acbacb和和adbadb曲线，两个粒子经过曲线，两个粒子经过a a点时具有相同的动能点时具有相同的动能，下，下列判断列判断错误错误的是（的是（）A A、甲粒子经过、甲粒子经过c c点时与乙粒子经过点时与乙粒子经过d d点时具有相同动能点时具有相同动能B B、甲、乙两个粒子带异号电荷、甲、乙两个粒子带异号电荷C C、若取无穷远处为零电势，则甲粒子经

14、过、若取无穷远处为零电势，则甲粒子经过c c点时的电势能小于乙点时的电势能小于乙粒子经过粒子经过d d点时的电势能点时的电势能D D、两粒子经过、两粒子经过b b点时具有相同的动能点时具有相同的动能 考点三考点三 电势差与电场强度的关系电势差与电场强度的关系 导学案导学案【典例典例3 3】公式公式U UEdEd可以得到下面的结论：可以得到下面的结论：结论：结论：匀强电场中的任一线段匀强电场中的任一线段ABAB的中点的中点C C的电势的电势C C ，如，如图所示图所示 【变式训练变式训练】a a、b b、c c、d d是匀强电场中的四个点，它们正好是是匀强电场中的四个点，它们正好是一个矩形的四个

15、顶点电场线与矩形所在平面平行已知一个矩形的四个顶点电场线与矩形所在平面平行已知a a点的点的电势为电势为20 V20 V，b b点的电势为点的电势为24 V24 V，d d点的电势为点的电势为4 V4 V，如图所示，如图所示，由此可知由此可知c c点的电势为点的电势为()A A4 V 4 V B B8 V8 VC C12 V 12 V D D24 V24 V 方法总结：方法总结：分析此类问题的主要手段是依据提供的电势，找出等势点，作出等势面，如果需要，还可以作出匀强电场的电场线帮助分析考点四考点四 电场中的功能关系电场中的功能关系 导学案导学案【典例典例4 4】功功能量能量功能关系功能关系合外

16、力合外力重力重力弹簧的弹力弹簧的弹力除重力以外除重力以外其它力其它力摩擦力摩擦力动能动能重力势能重力势能弹性势能弹性势能机械能机械能内能（摩擦生热）内能（摩擦生热）W合合=EKWG=-EPW弹弹=-EPW其他其他=EW摩擦力摩擦力=-fS相对相对=-Q回顾：几种常见的功能关系回顾：几种常见的功能关系在解决电场中的能量问题时常用到的基本规律有动能定理、在解决电场中的能量问题时常用到的基本规律有动能定理、能量守恒定律，有时也会用到功能关系能量守恒定律，有时也会用到功能关系(1)(1)应用动能定理解决问题需研究合外力的功应用动能定理解决问题需研究合外力的功(或总功或总功)(2)(2)应用能量守恒定律

17、解决问题需注意电势能和其他形式能应用能量守恒定律解决问题需注意电势能和其他形式能之间的转化之间的转化(3)(3)应用功能关系解决该类问题需明确电场力做功与电势能应用功能关系解决该类问题需明确电场力做功与电势能变化之间的对应关系变化之间的对应关系 电场中的功能关系电场中的功能关系问题解题方法归纳问题解题方法归纳【变式训练变式训练】在电场和重力场都存在的空间中，一带电小球从在电场和重力场都存在的空间中，一带电小球从A A点运动到点运动到B B点，电场力做了点，电场力做了10 J10 J的功，重力做了的功，重力做了6 J6 J的功，克服的功，克服阻力做了阻力做了7 J7 J的功，则此过程中带电小球的

18、的功，则此过程中带电小球的()A A机械能增加了机械能增加了10 J10 J，动能减少了，动能减少了7 J7 JB B机械能减少了机械能减少了7 J7 J，动能增加了，动能增加了10 J10 JC C电势能增加了电势能增加了10 J10 J，动能增加了，动能增加了9 J9 JD D电势能减少了电势能减少了10 J10 J，重力势能减少了，重力势能减少了6 J 6 J 知识补充：静电场中涉及图象问题的处理方法和技巧知识补充：静电场中涉及图象问题的处理方法和技巧 1 1主要类型：主要类型：(1)(1)v vt t图象；图象；(2)(2)x x图象；图象；(3)(3)E Et t图象图象 2 2应对

19、策略：应对策略：例题：例题：(2010(2010江苏单科江苏单科5)5)空间有一沿空间有一沿x x轴对称分布的电场，其轴对称分布的电场，其电场强度电场强度E E随随x x变化的图象如图所示下列说法中正确的是变化的图象如图所示下列说法中正确的是()A AO O点的电势最低点的电势最低B Bx x2 2点的电势最高点的电势最高C Cx x1 1和和x x1 1两点的电势相等两点的电势相等D Dx x1 1和和x x3 3两点的电势相等两点的电势相等 变式训练变式训练1 1：两电荷量分别为两电荷量分别为q q1 1和和q q2 2的点电荷放在的点电荷放在x x轴上的轴上的O O、M M两两点，两电荷

20、连线上各点电势点，两电荷连线上各点电势随随x x变化的关系如图所示，其中变化的关系如图所示，其中A A、N N两点的电势为零，两点的电势为零，NDND段中段中C C点电势最高，则点电势最高，则 ()A AC C点的电场强度大小为零点的电场强度大小为零B BA A点的电场强度大小为零点的电场强度大小为零C CNCNC间场强方向沿间场强方向沿x x轴正方向轴正方向D D将一负点电荷从将一负点电荷从N N点移到点移到D D点，电场力先做正功后做负功点，电场力先做正功后做负功变式训练变式训练2 2：a a、b b是是x x轴上两个点电荷，电荷量分别为轴上两个点电荷，电荷量分别为q q1 1和和q q2 2，沿，沿x x轴轴a a、b b之间各点对应的电势高低如图中曲线所示，之间各点对应的电势高低如图中曲线所示，a a、p p间距离大间距离大于于p p、b b间距离从图中可以判断以下说法正确的是间距离从图中可以判断以下说法正确的是 ()A Aa a和和b b均为负电荷且均为负电荷且q q1 1一定大于一定大于q q2 2B B电势最低的电势最低的p p点的电场强度为零点的电场强度为零C C将一负的检验电荷从将一负的检验电荷从b b处移到处移到p p处，电荷电势能增加处，电荷电势能增加D Da a、p p间的电场方向都指向间的电场方向都指向a a点点