(新教材)2022版高中物理人教版必修第三冊(cè)靜電場(chǎng)中的能量全章課件(共5節(jié))

(新教材)2022版高中物理人教版必修第三冊(cè)靜電場(chǎng)中的能量全章課件(共5節(jié))靜電場(chǎng)中的能量概述電勢(shì)能及電勢(shì)差電場(chǎng)力做功與路徑無(wú)關(guān)性質(zhì)帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)規(guī)律平行板電容器儲(chǔ)存能量問(wèn)題探討總結(jié)回顧與拓展延伸contents目錄01靜電場(chǎng)中的能量概述靜電場(chǎng)是一種特殊的物質(zhì)形態(tài)，具有能量。靜電場(chǎng)中的電荷分布和電場(chǎng)強(qiáng)度決定了其能量的大小和分布。靜電場(chǎng)的能量可以通過(guò)電場(chǎng)力做功或電勢(shì)能的變化來(lái)體現(xiàn)。靜電場(chǎng)與能量關(guān)系電荷在靜電場(chǎng)中具有的勢(shì)能，與電荷的電量和電勢(shì)有關(guān)。電勢(shì)能電場(chǎng)能電場(chǎng)力做功靜電場(chǎng)本身具有的能量，與電場(chǎng)強(qiáng)度和電場(chǎng)分布有關(guān)。電荷在靜電場(chǎng)中移動(dòng)時(shí)，電場(chǎng)力對(duì)其做功，從而改變電荷的電勢(shì)能。030201靜電場(chǎng)中能量形式能量守恒定律是自然界的基本定律之一，適用于靜電場(chǎng)。在靜電場(chǎng)中，電荷的移動(dòng)和電場(chǎng)的變化都遵循能量守恒定律。通過(guò)分析靜電場(chǎng)中的能量轉(zhuǎn)化和守恒，可以深入理解靜電場(chǎng)的本質(zhì)和規(guī)律。能量守恒定律在靜電場(chǎng)中應(yīng)用02電勢(shì)能及電勢(shì)差電勢(shì)能定義電荷在電場(chǎng)中具有的勢(shì)能，稱為電勢(shì)能。它是標(biāo)量，具有相對(duì)性，與零電勢(shì)能點(diǎn)的選擇有關(guān)。電勢(shì)能性質(zhì)電勢(shì)能的大小與電場(chǎng)強(qiáng)度、電荷量及電荷在電場(chǎng)中的位置有關(guān)。在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，電勢(shì)能與電荷量的比值為常數(shù)；在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中，電勢(shì)能與電荷量的比值隨位置變化。電勢(shì)能概念及性質(zhì)電場(chǎng)中兩點(diǎn)的電勢(shì)之差，稱為這兩點(diǎn)間的電勢(shì)差。它是標(biāo)量，與零電勢(shì)點(diǎn)的選擇無(wú)關(guān)。在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，兩點(diǎn)間的電勢(shì)差等于電場(chǎng)強(qiáng)度與這兩點(diǎn)間沿電場(chǎng)線方向的距離的乘積；在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中，需通過(guò)積分計(jì)算兩點(diǎn)間的電勢(shì)差。電勢(shì)差定義及計(jì)算方法電勢(shì)差計(jì)算方法電勢(shì)差定義電場(chǎng)中電勢(shì)相等的各個(gè)點(diǎn)構(gòu)成的面，稱為等勢(shì)面。等勢(shì)面與電場(chǎng)線處處垂直。等勢(shì)面定義在同一等勢(shì)面上移動(dòng)電荷時(shí)，電場(chǎng)力不做功，即等勢(shì)面上各點(diǎn)間不存在電勢(shì)差。不同等勢(shì)面間的電勢(shì)差等于這兩等勢(shì)面的電勢(shì)之差。等勢(shì)面與電勢(shì)差關(guān)系等勢(shì)面與電勢(shì)差關(guān)系03電場(chǎng)力做功與路徑無(wú)關(guān)性質(zhì)電場(chǎng)力做功與路徑無(wú)關(guān)只與電荷的初末位置有關(guān)，與電荷經(jīng)過(guò)的路徑無(wú)關(guān)。電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能的關(guān)系電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減??；電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加。電場(chǎng)力做功特點(diǎn)保守力做功只與質(zhì)點(diǎn)的始末位置有關(guān)，而與質(zhì)點(diǎn)所經(jīng)過(guò)的路徑無(wú)關(guān)。保守力做功特點(diǎn)因?yàn)殡妶?chǎng)力做功與路徑無(wú)關(guān)，只與電荷的初末位置有關(guān)，所以電場(chǎng)力是保守力。電場(chǎng)力是保守力路徑無(wú)關(guān)性質(zhì)證明電荷在電場(chǎng)中移動(dòng)時(shí)，電場(chǎng)力做功情況分析。例題1利用電場(chǎng)力做功特點(diǎn)求解電勢(shì)能的變化。例題2結(jié)合路徑無(wú)關(guān)性質(zhì)，分析電荷在復(fù)雜電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)情況。例題3典型例題分析04帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)規(guī)律重力對(duì)于微觀粒子，如電子、質(zhì)子等，重力通?？梢院雎圆挥?jì)。但對(duì)于帶電液滴、塵埃等宏觀粒子，重力不能忽略。電場(chǎng)力帶電粒子在電場(chǎng)中受到的電場(chǎng)力$F=qE$，方向與電場(chǎng)強(qiáng)度方向相同或相反。洛倫茲力當(dāng)帶電粒子垂直于磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)受到洛倫茲力的作用。但在本章節(jié)中，我們主要討論電場(chǎng)對(duì)帶電粒子的作用，因此洛倫茲力暫不考慮。帶電粒子受力分析

運(yùn)動(dòng)規(guī)律總結(jié)勻速直線運(yùn)動(dòng)當(dāng)電場(chǎng)力與粒子運(yùn)動(dòng)方向在同一直線上時(shí)，粒子做勻速直線運(yùn)動(dòng)。勻變速直線運(yùn)動(dòng)當(dāng)電場(chǎng)力與粒子運(yùn)動(dòng)方向不在同一直線上時(shí)，粒子做勻變速直線運(yùn)動(dòng)。加速度大小和方向由電場(chǎng)力決定。類平拋運(yùn)動(dòng)當(dāng)帶電粒子以一定初速度垂直射入勻強(qiáng)電場(chǎng)時(shí)，如果忽略重力作用，粒子將做類平拋運(yùn)動(dòng)。粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡為拋物線，且加速度恒定。解析根據(jù)類平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，可以求出粒子的偏轉(zhuǎn)角和偏移距離。偏轉(zhuǎn)角可以通過(guò)速度的矢量合成求得，偏移距離可以通過(guò)類平拋運(yùn)動(dòng)的位移公式求得。例題1一帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，初速度為$v_0$，加速度為$a$，經(jīng)過(guò)時(shí)間$t$后，粒子的速度變?yōu)槎嗌伲拷馕龈鶕?jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度公式$v=v_0+at$，可以直接求出粒子經(jīng)過(guò)時(shí)間$t$后的速度。例題2一帶電粒子以初速度$v_0$垂直射入勻強(qiáng)電場(chǎng)中，如果忽略重力作用，試求粒子的偏轉(zhuǎn)角和偏移距離。典型例題解析05平行板電容器儲(chǔ)存能量問(wèn)題探討構(gòu)成電容器的兩個(gè)電極，通常使用金屬材質(zhì)以提供良好的導(dǎo)電性。兩塊平行金屬板位于兩金屬板之間，用于增加電容器的電容量，通常使用絕緣材料。電介質(zhì)兩金屬板之間的距離，影響電容器的電容量和儲(chǔ)存能量的能力。電極間距平行板電容器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)儲(chǔ)存能量計(jì)算方法電場(chǎng)能量密度電容器中儲(chǔ)存的能量與電場(chǎng)能量密度成正比，可通過(guò)計(jì)算電場(chǎng)能量密度得到儲(chǔ)存的能量。電容器儲(chǔ)能公式W=1/2*C*V^2，其中W為儲(chǔ)存的能量，C為電容器的電容量，V為電容器兩端的電壓。電極間距電極面積電介質(zhì)材料溫度影響因素分析01020304電極間距越小，電容器的電容量越大，儲(chǔ)存的能量也越多。電極面積越大，電容器的電容量越大，儲(chǔ)存的能量也越多。不同電介質(zhì)材料的介電常數(shù)不同，影響電容器的電容量和儲(chǔ)存能量的能力。電容器的工作溫度會(huì)影響其電容量和儲(chǔ)存能量的能力，需要在一定溫度范圍內(nèi)使用。06總結(jié)回顧與拓展延伸介紹了靜電場(chǎng)中的能量概念，包括電勢(shì)能、電勢(shì)差、電勢(shì)等，以及它們之間的關(guān)系和計(jì)算方法。靜電場(chǎng)中的能量詳細(xì)闡述了電場(chǎng)力做功的特點(diǎn)和計(jì)算方法，包括在勻強(qiáng)電場(chǎng)和非勻強(qiáng)電場(chǎng)中的做功情況。電場(chǎng)力做功分析了電場(chǎng)中電荷移動(dòng)時(shí)電勢(shì)能的變化規(guī)律，以及電勢(shì)能與電場(chǎng)力做功之間的關(guān)系。電勢(shì)能的變化關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)總結(jié)123明確指出了電勢(shì)能和電勢(shì)是兩個(gè)不同的物理量，它們分別描述電荷在電場(chǎng)中的能量狀態(tài)和電場(chǎng)的性質(zhì)。電勢(shì)能與電勢(shì)的概念區(qū)分強(qiáng)調(diào)了電場(chǎng)力做功與路徑無(wú)關(guān)的特點(diǎn)，即電荷在電場(chǎng)中移動(dòng)時(shí)，電場(chǎng)力做功只與初末位置有關(guān)，與路徑無(wú)關(guān)。電場(chǎng)力做功與路徑無(wú)關(guān)的理解闡明了電勢(shì)能變化與電場(chǎng)力做功之間的定量關(guān)系，即電場(chǎng)力做功等于電勢(shì)能的減少量。電勢(shì)能變化與電場(chǎng)力做功的關(guān)系易錯(cuò)易混點(diǎn)辨析靜電場(chǎng)中的能量守恒定律01介紹了靜電場(chǎng)中的能量守恒定律，即在沒有外力作用的情況下，靜電場(chǎng)中的總能量保持不變。電場(chǎng)線與等勢(shì)面的關(guān)系02分析了電場(chǎng)線與等