高中物理1 电势能和电势课堂教学ppt课件

这是一份高中物理1 电势能和电势课堂教学ppt课件，共48页。PPT课件主要包含了导学·掌握必备知识，共研·突破关键能力，精练·落实学科素养，静电力与位移方向，零势能，电势能，电荷量，答案C，答案A，答案AD等内容，欢迎下载使用。
一、静电力做功的特点1．静电力做功：在匀强电场中，静电力做功W＝qEl cs θ，其中θ为________________之间的夹角． 静电力可类比重力理解2．特点：在匀强电场中移动电荷时，静电力所做的功与电荷的起始位置和终止位置______，与电荷经过的路径________．
二、电势能　　　可类比重力势能理解1．电势能：电荷在______中具有的势能，可用Ep表示．　　　　　　　　　 与零电势能的选择无关2．静电力做功与电势能变化的关系：WAB＝EpA－EpB.3．电势能的大小：电荷在某点的电势能，等于把它从这点移动到________位置时静电力所做的功．4．零势能位置的规定：通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势能规定为0，或把电荷在大地表面上的电势能规定为0.
三、电势　　　　　　　　　 可类比重力场中的高度1．电场中某一点的电势：电荷在电场中某一点的________与它的________之比，即φ＝________．2．单位：伏特，符号为________．1 V的物理意义：在电场中的某一点，如果电荷量为________的电荷在这点的电势能是________，这一点的电势就是1 V，即1 V＝1 J/C.3．标矢性：电势只有大小，没有方向，是标量．4．沿着电场线方向电势逐渐________．
【情境思考】如图，医用口罩由多层织物材料构成，其中有一层熔喷布经过特殊工艺处理后成为驻极体材料，这层材料表面长期带有正电荷，能有效吸附细小的粉尘，而这些粉尘通常是细菌和病毒传播的载体．判断以下问题．(1)被吸附的粉尘带正电．(　　)(2)粉尘在靠近熔喷布的过程中电场力做正功．(　　)(3)粉尘在靠近熔喷布的过程中电势能增加．(　　)
拓展1　静电力做功与重力做功比较重力做正功，重力势能减小静电力做正功，电势能减小重力做负功，重力势能增加静电力做负功，电势能增加
目标一　 静电力做功的特点【导思】　当物体的高度发生变化时，重力会对物体做功，如图所示，把质量为m的物体沿着不同路径从A移到B，重力做功是否相等？重力做功有什么特点？那么静电力做功有什么特点呢？
　提示：质量为m的物体沿着不同路径从A移到B，重力做功是相等的．对同一物体，重力做功与路径无关，只与物体起点和终点的高度差有关．静电力做功与电荷的起始位置和终止位置有关，与电荷经过的路径无关．
【归纳】1．静电力做功的特点：静电力对电荷所做的功，与电荷在电场中的初、末位置有关，与电荷经过的路径无关．提醒：这个结论既适用于匀强电场，也适用于非匀强电场．2．静电力做功正、负的判断(1)电荷做直线运动：根据静电力和位移方向的夹角判断．若静电力和位移方向的夹角为锐角，静电力做正功；夹角为钝角，静电力做负功；静电力和位移方向垂直时，静电力不做功．(2)电荷做曲线运动：根据静电力和瞬时速度方向的夹角判断．静电力和瞬时速度方向的夹角为锐角时，静电力做正功；夹角为钝角时，静电力做负功；夹角为90°时，静电力不做功．(3)若物体只受静电力作用，可根据动能的变化情况判断．若物体的动能增加，则静电力做正功；若物体的动能减少，则静电力做负功．
A．把一个正电荷沿z轴从点2移动到点1，电场力先做正功再做负功B．把一个正电荷沿x轴从点4移动到点3，电场力先做正功再做负功C．把一个正电荷沿直线从点4移动到点6，电场力先做正功再做负功D．把一个正电荷沿直线从点5移动到点1，电场力先做正功再做负功
解析：由对称性分析可得z轴上各点电场强度都为零，在z轴上移动电荷都不做功，故A错误；x轴上各点电场强度方向相当于关于x轴对称的等量异种电荷电场的叠加，则电场强度方向都垂直于x轴，在x轴上移动电荷都不做功，故B错误；根据等量异种电荷电场分布特点可知，点4处电场强度方向沿y轴负方向，点6处电场强度方向沿x轴负方向，把一个正电荷沿直线从点4移动到点6，电场力与位移夹角先是锐角后是钝角，因此先做正功再做负功，故C正确；根据等量异种电荷电场分布特点可推出，yOz平面电场线方向垂直于平面，则电场力方向与运动方向垂直，把正电荷从点5移动到点1，电场力不做功，故D错误．
例2. 图中的虚线为真空中两个半径相同的带电金属球体之间的部分电场线，电场线关于两球心连线的垂直平分线OO′对称，a和a′、b和b′分别关于OO′对称．下列说法正确的是(　　)A．两个金属球一定带同种电荷B．a、a′两点的电场强度相同C．b、b′两点的电场强度相同D．将一电荷量为q的负电荷从a移动到a′，静电力不做功
解析：该电场与等量异种点电荷形成的电场类似，由点电荷的电场强度特点及电场强度叠加原理可知，两个带电金属球一定带异种电荷，故A错误；a、a′两点的电场强度大小相等，方向不同，b、b′两点的电场强度相同，故B错误，C正确；若左侧的金属球带负电，电场强度方向指向左侧，则将一带电荷量为q的负电荷从a移动到a′，静电力做正功，反之静电力做负功，故D错误．
[训练1]　如图所示，在匀强电场中有A、B两点，将一电荷量为q的正电荷从A点移到B点，第一次沿直线AB移动该电荷，电场力做功为W1；第二次沿路径ACB移动该电荷，电场力做功为W2；第三次沿曲线ADB移动该电荷，电场力做功为W3，则(　　)A．W1>W2>W3 B．W1EpCB．放上带电荷量为＋q的点电荷时，它们的电势能大小关系为EpAEpCD．放上带电荷量为－q的点电荷时，它们的电势能大小关系为EpAEpC，A正确，B错误；负电荷在电势越高的地方电势能越小，故放上带电荷量为－q的点电荷时，它们的电势能大小关系为EpA0，根据Ep＝qφ，可知，当q>0时，有Epa>Epb.
目标三　电势的理解及电势高低的判断【导思】 在如图所示的匀强电场中，如果A板接地，M、N两点中，哪一点的电势高？电势是正值还是负值？如果B板接地，哪一点的电势高？电势是正值还是负值？取大地的电势为零．
提示：根据顺着电场线方向电势逐渐降低，知M点的电势高于N点的电势；A板的电势为零时，则M、N两点的电势均为负值；如果B板接地，B板电势为零，M点的电势高于N点的电势，M、N两点的电势均为正值．
【归纳】1．电势的性质(1)相对性：电势是相对的，电场中某点的电势高低与零电势点的选取有关．通常将离场源电荷无限远处或大地选为零电势点．(2)固有性：电场中某点的电势大小是由电场本身的性质决定的，与在该点是否放有电荷及所放电荷的电荷量和电势能均无关．(3)标矢性：电势是只有大小、没有方向的物理量，在规定了零电势点后，电场中各点的电势可能是正值，也可能是负值．正值表示该点的电势高于零电势；负值表示该点的电势低于零电势．
【典例】例5. (多选)真空中有两个固定的带正电的点电荷，电荷量不相等．一个带负电的试探电荷置于二者连线上的O点时，仅在电场力的作用下恰好保持静止状态．过O点作两正电荷连线的垂线，以O点为圆心的圆与连线和垂线分别交于a、c和b、d，如图所示．以下说法正确的是(　　)A.a点电势低于O点B．b点电势低于c点C．该试探电荷在a点的电势能大于在b点的电势能D．该试探电荷在c点的电势能小于在d点的电势能 
解析：由题意可知O点合场强为零，根据同种电荷之间电场线的分布可知aO之间电场线由a到O，故a点电势高于O点电势，A错误；根据同种电荷间电场线的分布情况可知b点电势低于c点电势，B正确；根据电场线分布可知负电荷从a到b电场力做负功，电势能增加，即该试探电荷在a点的电势能小于在b点的电势能，C错误；同理可知负电荷从c点到d点电场力做负功，电势能增加，即该试探电荷在c点的电势能小于在d点的电势能，D正确．
例6. 如图所示，某区域电场线左右对称分布，M、N为对称线上的两点．下列说法正确的是(　　)A．M点电势一定低于N点电势B．M点电场强度一定大于N点电场强度C．正电荷在M点的电势能大于在N点的电势能D．将电子从M点移动到N点，电场力做正功 
解析：沿电场线方向，电势降低，所以M点电势一定高于N点电势，A错误；电场线的疏密程度表示电场的强弱，由图可知，M点电场强度一定小于N点电场强度，B错误；正电荷q在M点的电势能EpM＝qφM，在N点的电势能EpN＝qφN，由于φM>φN，所以EpM>EpN，C正确；电子在电场中所受电场力的方向沿NM指向M，故从M移动到N，电场力做负功，D错误．
[训练4]　将带电荷量为6×10－6 C的负电荷从电场中的A点移到B点，克服静电力做了3×10－5 J的功，再从B点移到C点，静电力做了1.2×10－5 J的功．(1)该电荷从A点移到B点，再从B点移到C点的过程中电势能共改变了多少？
解析：WAC＝WAB＋WBC＝－3×10－5 J＋1.2×10－5 J＝－1.8×10－5 J.所以该电荷的电势能增加了1.8×10－5 J.
(2)如果规定A点的电势能为零，则该电荷在B点和C点的电势能分别为多少？B点和C点的电势分别为多少？
(3)如果规定B点的电势能为零，则该电荷在A点和C点的电势能分别为多少？A点和C点的电势分别为多少？
1．如图所示，带箭头的直线是某一电场中的一条电场线，在这条线上有A、B两点．用EA、EB表示A、B两处的场强，φA、φB表示A、B两处的电势，则下列说法正确的是(　　)A．A、B两处的场强方向相同B．因为A、B在一条电场线上，且电场线是直线，所以EA＝EBC．电场线从A指向B，所以EA>EBD．沿着电场线方向，电势升高，所以φAφB，D错误．
2．某电场的电场线分布如图所示，则(　　)A．电荷P带负电B．c点的电势低于d点的电势C．同一正试探电荷在c点受到的电场力大于在d点受到的电场力D．a点的电场强度大于b点的电场强度
解析：电场线从正电荷出发，由电场线分布可知，电荷P带正电，故A错误；由沿着电场线的方向电势逐渐降低，可知c点的电势高于d点的电势，故B错误；因c点的电场线较d点密集，可知c点的场强较大，同一正试探电荷在c点受到的电场力大于在d点受到的电场力，故C正确；a点的电场线比b点较稀疏，则a点的电场强度小于b点的电场强度，故D错误．
3．将一正电荷从无限远处移入电场中的M点，电势能减少了8.0×10－9 J，若将另一等量的负电荷从无限远处移入电场中的N点，电势能增加了9.0×10－9 J，则下列判断中正确的是(　　)A．φM＜φN＜0 B．φN＞φM＞0C．φN＜φM＜0 D．φM＞φN＞0
4．图中的实线表示电场线，虚线表示只受电场力作用的带正电粒子的运动轨迹，粒子先经过M点，再经过N点，可以判定(　　)A．M点的场强大于N点的场强B．M点的电势低于N点的电势C．粒子在M点的电势能大于在N点的电势能D．粒子在M点的动能大于在N点的动能
解析：电场线密集的地方电场强度大，M点的场强小于N点的场强，A错误；沿着电场线方向电势降低，M点的电势高于N点的电势，B错误；正电荷在电势高的地方电势能大，粒子在M点的电势能大于在N点的电势能，C正确；粒子由M到N电场力做正功，动能增加，故粒子在M点的动能小于在N点的动能，D错误．
5．如图所示，在水平向右、大小为E的匀强电场中，在O点固定一电荷量为Q的正电荷，A、B、C、D为以O为圆心、半径为r的同一圆周上的四点，B、D连线与电场线平行，A、C连线与电场线垂直，则下列说法正确的是(　　)A．A点和C点的电场强度相同B．D点电场强度大小可能为0C．将一正电荷q从A沿圆周移动到B，电势能不变D．A、B、C、D四个点中B点电势最高
解析：点电荷在A、C两点产生的电场强度大小相等、方向相反，根据电场强度的叠加法则可知A点和C点的电场强度大小相同但方向不同，故A错误；点电荷在D点产生的电场强度与匀强电场的电场强度方向相反，若两者大小相等，则D点电场强度大小为0，故B正确；将一正电荷q从A沿圆周移动到B，点电荷的电场对正电荷q做功为零，匀强电场对正电荷q做正功，所以正电荷q的电势能减小，故C错误；在点电荷的电场中，A、B、C、D四点电势相等，在匀强电场中，沿电场线电势降低，所以A、B、C、D四个点中B点电势最低，D点电势最高，故D错误．
6．如图所示，两对等量异种电荷固定在正方形的四个顶点上，K、L、M、N是正方形四边的中点，用一个小型金属箱将其中一个正电荷封闭，并将金属箱外壳接地．则下列说法正确的是(　　)A．M、N两点处电场强度相等B．O点处电场强度为0C．将一带正电的试探电荷从K点移动至L点，电场力做功为0D．将一带负电的试探电荷从K点移动至L点，电场力做正功