2022屆湖南人教版學(xué)海導(dǎo)航新課標(biāo)高中總復(fù)習(xí)（第1輪）物理 說課一等獎(jiǎng)-課件

第3講電場(chǎng)的能的性質(zhì)

1．電場(chǎng)力做功特點(diǎn)及其與電勢(shì)能變化的關(guān)系

(1)電場(chǎng)力做功只與始末位置

有關(guān)

，與路徑

無關(guān)

.(2)電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系：電勢(shì)能的變化由電場(chǎng)力做功唯一決定．電場(chǎng)力做功等于電荷電勢(shì)能增量的

負(fù)值

.電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能

減小

；克服電場(chǎng)力做功，電勢(shì)能

增大

.在只有電場(chǎng)力做功的情況下，電場(chǎng)力做功的過程是

電勢(shì)能

和

動(dòng)能

相互轉(zhuǎn)化的過程．WAB＝－ΔEp＝ΔEk2．電勢(shì)能Ep(1)定義：因電場(chǎng)對(duì)電荷有

作用力

而產(chǎn)生的由電荷

相對(duì)位置

決定的能量叫電勢(shì)能．

(2)電勢(shì)能是

標(biāo)量

，具有

相對(duì)性

，通常取無窮遠(yuǎn)處或

大地為電勢(shì)能的零點(diǎn)．

(3)電勢(shì)能大小的計(jì)算①電荷在電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電勢(shì)能在數(shù)值上等于把電荷從這點(diǎn)移到電勢(shì)能為

零

處電場(chǎng)力所做的功．②用電場(chǎng)力做功是電勢(shì)能變化的量度來計(jì)算：電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減少；電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加；電場(chǎng)力做功的多少和電勢(shì)能的變化數(shù)值

相等，這是判斷電荷電勢(shì)能如何變化的最有效方法．③用EpA＝qφA來計(jì)算，計(jì)算時(shí)務(wù)必嚴(yán)格帶符號(hào)運(yùn)算，Ep的正、負(fù)表示電勢(shì)能的大小，不代表方向，Ep沒有方向．

(4)正電荷在電勢(shì)

高

處電勢(shì)能大；負(fù)電荷在電勢(shì)

高處電勢(shì)能?。?4)電勢(shì)具有相對(duì)性，是標(biāo)量，其正負(fù)只表示比零電勢(shì)高還是低．通常取無限遠(yuǎn)或地球的電勢(shì)為零．

(5)電勢(shì)高低判斷：順著電場(chǎng)線方向電勢(shì)越低，電場(chǎng)線方向是電勢(shì)降低最快的方向．

(6)電勢(shì)的唯一性和固定性：電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)在選取零勢(shì)面前提下是唯一的，與是否放入電荷無關(guān)

.它決定于電場(chǎng)的源電荷及空間位置．4．等勢(shì)面

(1)定義：電場(chǎng)中電勢(shì)相等的點(diǎn)構(gòu)成的面．

(2)意義：用等勢(shì)面來表示電勢(shì)的高低．

(3)等勢(shì)面的特點(diǎn)：①同一等勢(shì)面上的任意兩點(diǎn)間移動(dòng)電荷電場(chǎng)力不做功；②等勢(shì)面一定跟電場(chǎng)線垂直；③電場(chǎng)線總是從電勢(shì)較高的等勢(shì)面指向電勢(shì)較低的等勢(shì)面；④等勢(shì)面密的地方電場(chǎng)線強(qiáng)度較大

.

1．電場(chǎng)強(qiáng)度，電勢(shì)，電場(chǎng)線，等勢(shì)面之間有什么聯(lián)系？解答：(1)電場(chǎng)線與電勢(shì)的聯(lián)系：沿著電場(chǎng)線方向，電勢(shì)越來越低；電場(chǎng)線方向是電勢(shì)降低最快的方向．

(2)電場(chǎng)線與等勢(shì)面的聯(lián)系：電場(chǎng)線越密的地方，等勢(shì)面也越密，電場(chǎng)線與通過該處的等勢(shì)面垂直．

(3)電場(chǎng)強(qiáng)度數(shù)值與電勢(shì)數(shù)值無直接關(guān)系，場(chǎng)強(qiáng)大的地方電勢(shì)不一定高；場(chǎng)強(qiáng)大小相等的各點(diǎn)電勢(shì)不一定相等，場(chǎng)強(qiáng)為零的電勢(shì)不一定為零；反之也一樣．

2．如何判斷電勢(shì)的高低，電勢(shì)能的大小、正負(fù)？

解答：(1)根據(jù)場(chǎng)源電荷判斷：離正的場(chǎng)源電荷越近，電勢(shì)越高，正檢驗(yàn)電荷的電勢(shì)能(為正值)越大，負(fù)檢驗(yàn)電荷的電勢(shì)能(為負(fù)值)越??；離負(fù)的場(chǎng)源電荷越近，電勢(shì)越低，正檢驗(yàn)電荷的電勢(shì)能(為負(fù)值)越小，負(fù)檢驗(yàn)電荷的電勢(shì)能(為正值)越大．

(2)根據(jù)電場(chǎng)線判斷：順著電場(chǎng)線的方向，電勢(shì)逐漸降低，正檢驗(yàn)電荷(或負(fù)檢驗(yàn)電荷)的電勢(shì)能減少(增加)；逆著電場(chǎng)線方向，電勢(shì)逐漸升高，正檢驗(yàn)電荷(負(fù)檢驗(yàn)電荷)的電勢(shì)能增加(減少)．

(3)根據(jù)電場(chǎng)力做功判斷：電場(chǎng)力對(duì)正電荷做正功時(shí)，正電荷由高電勢(shì)(電勢(shì)能大)的點(diǎn)移向低電勢(shì)(電勢(shì)能小)的點(diǎn)；電場(chǎng)力對(duì)負(fù)電荷做正功時(shí)，負(fù)電荷由低電勢(shì)(電勢(shì)能大)的點(diǎn)移向高電勢(shì)(電勢(shì)能小)的點(diǎn)．電場(chǎng)力做負(fù)功時(shí)，與上述情況相反．3．怎樣計(jì)算電場(chǎng)力做功？解答：(1)由功的定義式W＝F·l來計(jì)算，式中F為恒力，僅在勻強(qiáng)電場(chǎng)中使用．

(2)用電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系來計(jì)算，即WAB＝EpA－EpB或者WAB＝－ΔEp.(3)用WAB＝qUAB來計(jì)算，只與始末位置的電勢(shì)差有關(guān)，該式適用于一切電場(chǎng)．計(jì)算時(shí)：一是嚴(yán)格帶符號(hào)運(yùn)算，功的正、負(fù)表示電場(chǎng)力做功的正、負(fù)；二是只取絕對(duì)值進(jìn)行計(jì)算，功的正、負(fù)借助于力與移動(dòng)方向間關(guān)系確定．

(4)用動(dòng)能定理來計(jì)算，W電＋W其他＝ΔEk.

1．電場(chǎng)線與等勢(shì)面的應(yīng)用

例1：(2010·山東)某電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布如圖6-3-1所示，以下說法正確的是(

)

A．c點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大于b點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)

B．a(chǎn)點(diǎn)電勢(shì)高于b點(diǎn)電勢(shì)

C．若將一試探電荷＋q

由a點(diǎn)釋放，它將沿電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)

D．若在d點(diǎn)再固定一點(diǎn)電荷－Q，將一試探電荷＋q由a移至b的過程中，電勢(shì)能減小

解析：根據(jù)電場(chǎng)線的疏密和方向可判斷，A錯(cuò)，選項(xiàng)B正確；若將一試探電荷＋q由a點(diǎn)釋放，由力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系可知，它的運(yùn)動(dòng)軌跡不會(huì)與電場(chǎng)線重合，選項(xiàng)C錯(cuò)；將試探電荷＋q由a移至b的過程中，原電場(chǎng)對(duì)試探電荷的作用力與在d點(diǎn)固定的點(diǎn)電荷－Q對(duì)試探電荷的作用力均做正功，試探電荷的電勢(shì)能減小，D正確．答案：BD答案：B

方法點(diǎn)撥：在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，沿任意一條直線方向，電勢(shì)的降落都是均勻的．換一句話說，在同一條直線上任意等距的兩點(diǎn)之間的電勢(shì)差都相等．依據(jù)這一規(guī)律可以很方便地尋找等勢(shì)點(diǎn)，確定等勢(shì)面．D3．圖象問題

例3：(2010·江蘇卷)空間有一沿x軸對(duì)稱分布的電場(chǎng)，其電場(chǎng)強(qiáng)度E隨x變化的圖象如圖6-3-5所示．下列說法正確的是(

)A．O點(diǎn)的電勢(shì)最低

B．x2點(diǎn)的電勢(shì)最高

C．x1和－x1兩點(diǎn)的電勢(shì)相等

D．x1和x3兩點(diǎn)的電勢(shì)相等

解析：可畫出電場(chǎng)線，如下：沿電場(chǎng)線電勢(shì)降落(最快)，所以O(shè)點(diǎn)電勢(shì)可能最高，也可能最低，A、B錯(cuò)誤；根據(jù)U＝Ed，電場(chǎng)強(qiáng)度是變量，U可用圖象面積表示，所以C正確；x1、x3兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等，電勢(shì)不相等，D錯(cuò)誤．答案：C

方法點(diǎn)撥：對(duì)于圖象類問題，關(guān)鍵是理解圖象的物理意義，挖掘圖象的物理內(nèi)涵．例如，電場(chǎng)強(qiáng)度E隨x變化的圖象反映了x軸上任意一點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向．其中E的絕對(duì)值反映了電場(chǎng)強(qiáng)度的大小，E的正負(fù)反映了電場(chǎng)強(qiáng)度的方向；電勢(shì)隨x變化的圖象反映了x軸上任意一點(diǎn)電勢(shì)的大?。妱?shì)的正負(fù)也是反映電勢(shì)的大小(電勢(shì)沒有方向)，圖象上某一點(diǎn)的切線的斜率則反映了該點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向．

變式訓(xùn)練3：(2009·江蘇)空間某一靜電場(chǎng)的電勢(shì)φ在x軸上分布如圖6-3-6所示，x軸上B、C兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度在x方向上的分量分別是EBx、ECx，下列說法中正確的有()A．EBx的大小大于ECx的大小

B．EBx的方向沿x軸正方向

C．電荷在O點(diǎn)受到的電場(chǎng)力在x方向上的分量最大

D．負(fù)電荷沿x軸從B移到C的過程中，電場(chǎng)力先做正功，后做負(fù)功AD

4．電場(chǎng)力做功與帶電體的能量問題例4：如圖6-3-7所示，固定于同一條豎直線上的A、B是兩個(gè)帶等量異種電荷的點(diǎn)電荷，電荷量均為Q，其中A帶正電，B帶負(fù)電，DC是它們連線的垂直平分線，A、B、C三點(diǎn)構(gòu)成一邊長(zhǎng)為d的等邊三角形，另有一個(gè)帶電小球E，質(zhì)量為m，電荷量為＋q(可視為質(zhì)點(diǎn))，被長(zhǎng)為L(zhǎng)的絕緣輕質(zhì)細(xì)線懸掛于O點(diǎn)，O點(diǎn)在C點(diǎn)的正上方，現(xiàn)把小球E拉起到M點(diǎn)，使細(xì)線水平繃直且與A、B、C處于同一豎直面內(nèi)，并由靜止開始釋放，小球向下做圓周運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)C時(shí)，速度為v，已知靜電力恒量為k，若取D點(diǎn)的電勢(shì)為零，求：(1)在A、B所形成的電場(chǎng)中，M點(diǎn)的電勢(shì)．(2)絕緣細(xì)線在C點(diǎn)所受到的拉力FT.

方法點(diǎn)撥：電場(chǎng)力做功的特點(diǎn)是與路徑無關(guān)，公式W＝qU對(duì)任何電場(chǎng)都適用．帶電體在電場(chǎng)中的能量主要包括動(dòng)能、重力勢(shì)能和電勢(shì)能．要明確各類能量變化的決定因素：動(dòng)能的變化由外力做的總功決定；重力勢(shì)能的變化由重力做功決定；電勢(shì)能的變化由電場(chǎng)力做功決定．在只有電場(chǎng)力做功的情況下，帶電體的動(dòng)