遼寧省大連市高中物理 第2章 恒定電流 2.2 電動(dòng)勢(shì)課件 新人教版選修31.pptVIP

你知道圖中裝置的用途嗎 這是電勢(shì)差計(jì)測(cè)電勢(shì)能的裝置 大家可能對(duì)這些東西并不陌生 它是用來(lái)測(cè)電動(dòng)勢(shì)的 第二節(jié)電動(dòng)勢(shì) 知道電源是將其他形式的能轉(zhuǎn)為電能的裝置 了解判斷電勢(shì)能變化的方法及判斷電勢(shì)能高低的方法 1 知識(shí)與能力 掌握電場(chǎng)力做功的四種基本計(jì)算方法 判斷電勢(shì)的高低進(jìn)而得出電勢(shì)能是如何變化的 運(yùn)用電場(chǎng)力做功的四種基本計(jì)算公式計(jì)算出結(jié)果 2 過(guò)程與方法 3 情感態(tài)度與價(jià)值觀 將現(xiàn)有的科學(xué)文化知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合 真正做到學(xué)以致用 熱愛(ài)科學(xué) 積極參與到科學(xué)實(shí)踐中 電勢(shì)能變化的判斷方法判斷方法電勢(shì)高低的 電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能的關(guān)系及電場(chǎng)力做功的基本方法 電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能的關(guān)系 重點(diǎn) 難點(diǎn) 1 電勢(shì)能 2 電場(chǎng)力做功 1 電勢(shì)能 電源在我們?nèi)粘Ｉ钪杏兄鴱V泛的用途 那你知道它是一個(gè)怎樣的裝置嗎 你知道它是如何供電的嗎 你知道它的能量是哪來(lái)的嗎 上堂課我們簡(jiǎn)單地介紹了一下電源 下面我們從能量轉(zhuǎn)化的角度具體介紹電源 我們已將知道電源是一種能把電子從一個(gè)地方搬運(yùn)到另一個(gè)地方的裝置 那么你知道這種搬運(yùn)起到一個(gè)怎樣的效果嗎 在金屬導(dǎo)體中 能夠自由移動(dòng)的電荷是自由電子 由于它們帶負(fù)電荷 電子向某一方向的定向移動(dòng)相當(dāng)于正電荷向相反方向的定向移動(dòng) 為了方便 下面我們按正電荷移動(dòng)的說(shuō)法進(jìn)行討論 在外電路 正電荷由電源正極流向負(fù)極 電源之所以能維持外電路中穩(wěn)定的電流 是因?yàn)樗徇\(yùn)到能力把來(lái)到負(fù)極的正電荷經(jīng)過(guò)電源內(nèi)部不斷地正極 非靜電力使正電荷在電源內(nèi)部由負(fù)極移至正極 由上圖得 由于正 負(fù)極總保持一定數(shù)量的正 負(fù)電荷 所以電源內(nèi)部總存在著由正極指向負(fù)極的電場(chǎng) 在這個(gè)電場(chǎng)中 正電荷所受的靜電力阻礙它繼續(xù)向正極移動(dòng) 因此在電源內(nèi)要使正電荷向正極移動(dòng) 就一定有 非靜電力 作用于電荷才行 也就是說(shuō) 電源把正電荷從負(fù)極搬運(yùn)到正極的過(guò)程中 這種非靜電力在做功 使電荷的電勢(shì)能增加 上圖解析 在電池中 非靜電力是化學(xué)作用 它使化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能 在發(fā)動(dòng)機(jī)中 非靜電力的作用是電磁作用 它使機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能 從上述介紹我們可以得出對(duì)電源更確切的描述 那就是 電源是通過(guò)非靜電力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能的裝置 非靜電力做功的本質(zhì)是把一定數(shù)量的正電荷在電源內(nèi)部從負(fù)極搬運(yùn)到正極 在某些電源中非靜電力做較多的功 電荷的電勢(shì)能增加的比較多 而在另一些電源中 非靜電力對(duì)同樣多得電荷只做較少的功 電勢(shì)能的增加也較少 物理學(xué)中用電勢(shì)能來(lái)表明電源的這種特性 定義 電荷在電場(chǎng)中所具有的電勢(shì)叫電勢(shì)能 電勢(shì)能是相對(duì)的 與參考位置 零勢(shì)能點(diǎn) 的選擇有關(guān) 注意 取a點(diǎn)為零勢(shì)能點(diǎn) b點(diǎn)的電勢(shì)為 10v 由此可得a b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差uab 10v 電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能的變化關(guān)系 它們的關(guān)系如同重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系一樣 電場(chǎng)力做正功時(shí) 電勢(shì)能減少 電場(chǎng)力做負(fù)功時(shí) 電勢(shì)能增加 電場(chǎng)力對(duì)電荷做功的多少等于電荷電勢(shì)能的變化量 所以電場(chǎng)力做的功是電勢(shì)能變化的亮度 用e表示電勢(shì)能 則將電荷從a點(diǎn)移動(dòng)到b點(diǎn)有 判斷電勢(shì)能變化的方法 1 利用做功正負(fù)來(lái)判斷 2 用推論判斷 正電荷在電勢(shì)越高的地方電勢(shì)能越大 負(fù)電荷在電勢(shì)越低的地方電勢(shì)能越大 3 利用能量轉(zhuǎn)化與守恒定律 若只有電場(chǎng)力做功時(shí) 動(dòng)能增大電勢(shì)能必減小 反之 動(dòng)能減小電勢(shì)能必增加 判斷電勢(shì)高低的方法 設(shè)法畫出電場(chǎng)線的方向 利用電場(chǎng)線方向判定 用來(lái)判定a b兩點(diǎn)電勢(shì)高低 比較電荷在電場(chǎng)中兩點(diǎn)電勢(shì)能大小的方法 1 根據(jù)場(chǎng)源電荷判斷 離場(chǎng)源正電荷越近 試探正電荷的電勢(shì)能越大 試探負(fù)電荷的電勢(shì)能電勢(shì)能越小 離場(chǎng)源負(fù)電荷越近 試探正電荷的電勢(shì)能越小 試探負(fù)電荷越大 2 根據(jù)電場(chǎng)線的方向判斷 正電荷順著電場(chǎng)線方向移動(dòng) 電勢(shì)能越小 逆著電場(chǎng)線移動(dòng) 電勢(shì)能增大 負(fù)電荷相反 3 根據(jù)做功判斷 無(wú)論正負(fù)電荷 電場(chǎng)力做正功 電荷從電勢(shì)能大的地方移向電勢(shì)能小的地方 電場(chǎng)力做負(fù)功時(shí)恰好相反 4 根據(jù)公式判斷 5 根據(jù)能量守恒定律判斷 在電場(chǎng)中 若只有電場(chǎng)力做功時(shí) 電荷的動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化 動(dòng)能增加 電勢(shì)能減小 反之 電勢(shì)能增加 電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)p的電勢(shì)能 將q 的大小 正負(fù)代入公式 ep的正值越大 電勢(shì)能越大 負(fù)值絕對(duì)值越大 電勢(shì)能越小 2 電場(chǎng)力做功 電場(chǎng)力與重力做功的特點(diǎn)極為相似 所以通過(guò)與重力場(chǎng)的類比 電場(chǎng)問(wèn)題就迎刃而解了 物體在重力場(chǎng)中具有重力勢(shì)能 物體在重力場(chǎng)中由一個(gè)位置移動(dòng)到另一個(gè)位置 如果重力做正功 則重力勢(shì)能減小 重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能 如果重力做負(fù)功 則重力勢(shì)能增加 其他形式的能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能 重力做功的過(guò)程是重力勢(shì)能和其他形式的能相互轉(zhuǎn)化的過(guò)程 重力做了多少功 就有多少重力勢(shì)能和其他形式的能發(fā)生相互轉(zhuǎn)化 類似地 電荷在電場(chǎng)中具有電勢(shì)能 電勢(shì)在電場(chǎng)由一個(gè)位置移動(dòng)到另一個(gè)位置 如果電場(chǎng)力做正功 則電勢(shì)能減小 電勢(shì)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能 如果電場(chǎng)力做負(fù)功 則電勢(shì)能增加 其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能 電場(chǎng)力做功的過(guò)程是電勢(shì)能和其他形式的能相互轉(zhuǎn)化的過(guò)程 電場(chǎng)力做了多少功 就有多少電勢(shì)能和其他形式的能發(fā)生相互轉(zhuǎn)化 特點(diǎn) 1 由知 電場(chǎng)力做的功與路徑無(wú)關(guān) 只與初末位置電勢(shì)差有關(guān) 2 電場(chǎng)力做功不改變帶點(diǎn)粒子的動(dòng)能和電勢(shì)能的總和 這一守恒關(guān)系類似機(jī)械能守恒定律 電場(chǎng)力做功的四種計(jì)算方法 1 定義式計(jì)算法 2 電勢(shì)變化計(jì)算法 此式只適用于勻強(qiáng)電場(chǎng) 適用于任何電場(chǎng) 3 電勢(shì)能變化計(jì)算法 4 動(dòng)能變化計(jì)算法 適用于任何電場(chǎng) 適用于任何電場(chǎng) 結(jié)合軌跡分析有關(guān)問(wèn)題 1 畫出入射點(diǎn)的軌跡切線 即畫出初速度v0的方向 2 在根據(jù)軌跡的彎曲方向 確定電場(chǎng)力的方向 3 分析做什么運(yùn)動(dòng) 4 利用分析力學(xué)的方法來(lái)分析粒子 帶電性質(zhì) 電場(chǎng)力做功的正負(fù) 電勢(shì)能增減 動(dòng)能增減 電勢(shì)大小變化 電場(chǎng)力大小變化等有關(guān)的問(wèn)題 小資料 1 電勢(shì)能 1 電荷在電場(chǎng)中所具有的電勢(shì)叫電勢(shì)能 電場(chǎng)力做正功時(shí) 電勢(shì)能減少 電場(chǎng)力做負(fù)功時(shí) 電勢(shì)能增加 電場(chǎng)力對(duì)電荷做功的多少等于電荷電勢(shì)能的變化量 所以電場(chǎng)力做的功是電勢(shì)能變化的亮度 不管是正電荷還是負(fù)電荷 正功導(dǎo)致勢(shì)能減小 負(fù)功導(dǎo)致勢(shì)能增加 1 利用做功正負(fù)來(lái)判斷 2 用推論判斷 正電荷在電勢(shì)越高的地方電勢(shì)能越大 負(fù)電荷在電勢(shì)越低的地方電勢(shì)能越大 3 利用能量轉(zhuǎn)化與守恒定律 若只有電場(chǎng)力做功時(shí) 動(dòng)能增大電勢(shì)能必減小 反之 動(dòng)能減小電勢(shì)能必增加 判斷電勢(shì)高低的方法 比較電荷在電場(chǎng)中兩點(diǎn)電勢(shì)能大小的方法 1 根據(jù)場(chǎng)源電荷判斷 2 根據(jù)電場(chǎng)線的方向判斷 3 根據(jù)做功判斷 4 根據(jù)公式判斷 5 根據(jù)能量守恒定律判斷 設(shè)法畫出電場(chǎng)線的方向 利用電場(chǎng)線方向判定 用來(lái)判定a b兩點(diǎn)電勢(shì)高低 2 電場(chǎng)力做功 電勢(shì)在電場(chǎng)由一個(gè)位置移動(dòng)到另一個(gè)位置 如果電場(chǎng)力做正功 則電勢(shì)能減小 電勢(shì)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能 如果電場(chǎng)力做負(fù)功 則電勢(shì)能增加 其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能 電場(chǎng)力做功的四種計(jì)算方法 1 定義式計(jì)算法 2 電勢(shì)變化計(jì)算法 3 電勢(shì)能變化計(jì)算法 4 動(dòng)能變化計(jì)算法 1 為了使帶負(fù)電的點(diǎn)電荷在勻強(qiáng)電場(chǎng)中沿直線勻速地由a運(yùn)動(dòng)到b 必須對(duì)該電荷施加一個(gè)恒力作用 該恒力大小為f 方向與ab成角 如圖所示 點(diǎn)電荷重力忽略不計(jì) 則 ab是勻強(qiáng)電場(chǎng)中的等勢(shì)線勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)方向和f方向相反a點(diǎn)的電勢(shì)比b點(diǎn)的電勢(shì)高電荷由a到b的過(guò)程中電勢(shì)能減小 d a 該粒子帶正電 b 該粒子帶負(fù)電 c 從j到k粒子的電勢(shì)能增加 d 粒子從j到k運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的動(dòng)能與電勢(shì)能之和不變 b d 2 一帶電粒子沿著下圖中曲線jk穿過(guò)一勻強(qiáng)電場(chǎng) a b c d為該電場(chǎng)的等勢(shì)面 其中 若不計(jì)粒子受的重力 可以確定 3 在下圖中a b帶等量異種電荷 mn為ab連線的中垂線 現(xiàn)有一個(gè)帶電粒子從m點(diǎn)以一定初速v0射出 開始時(shí)一段軌跡如圖中的實(shí)線 不考慮粒子的重力 則在飛越該電場(chǎng)的過(guò)程中 a 該粒子帶負(fù)電 b 該粒子的動(dòng)能先增大后減小 c 該粒子的電勢(shì)能先減小后增大 d 該粒子運(yùn)動(dòng)到無(wú)窮遠(yuǎn)處后 速率一定仍為v0 abcd 4 在下圖中 判定在下列幾種情況下a b兩點(diǎn)哪點(diǎn)電勢(shì)高 填 或 5 如下圖所示 帶箭頭的線段表示某一電場(chǎng)的電場(chǎng)線 在電場(chǎng)力的作用下一帶電粒子 不計(jì)重力 經(jīng)過(guò)a點(diǎn)飛向b點(diǎn) 軌跡如圖中虛線所示 是判斷 負(fù) b b a a 1 2002上海物理 6 如圖所示 在粗糙水平面上固定一點(diǎn)電荷q 在m點(diǎn)無(wú)初速釋放一帶有恒定電荷量的小物塊在q的電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)到n點(diǎn)靜止 則從m點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到n點(diǎn)的過(guò)程中 a 小物塊所受電場(chǎng)力逐漸減小b 小物塊具有的電勢(shì)能逐漸減小c m點(diǎn)的電勢(shì)一定高于n點(diǎn)的電勢(shì)d 小物塊電勢(shì)能變化量的大小一定等于克服摩擦力做的功 abd 提示 本題的四個(gè)選項(xiàng)相對(duì)獨(dú)立 分項(xiàng)進(jìn)行討論 從題干提供的信息可知 小物塊與電荷q帶同種電荷 均為正電或均為負(fù)電 小球遠(yuǎn)離電荷q 據(jù)庫(kù)侖定律判斷 a項(xiàng)正確 小物塊從m運(yùn)動(dòng)到n 電場(chǎng)力做正功 電勢(shì)能減少 b項(xiàng)正確 若電荷q為正電 則電勢(shì)um un 若電荷q為負(fù)電 則um un 故c錯(cuò) 據(jù)動(dòng)能定理或功能關(guān)系 d正確 所以 正確答案是a b d 1 答 電源電動(dòng)勢(shì)相同 內(nèi)阻不同 說(shuō)明 解決本題