電場的能的性質(zhì)復(fù)習(xí)沈天留

1、課 題§2 電場的能的性質(zhì)計(jì)劃課時(shí) 3 節(jié)復(fù)習(xí)目標(biāo)1.電勢能，電勢差，電勢，等勢面。2.勻強(qiáng)電場中電勢差跟電場強(qiáng)度的關(guān)系。3.靜電場中的導(dǎo)體，靜電感應(yīng)現(xiàn)象，導(dǎo)體內(nèi)部的電場強(qiáng)度等于零，導(dǎo)體是一個(gè)等勢體。復(fù)習(xí)重點(diǎn)電勢、電勢差、電場力的功復(fù)習(xí)難點(diǎn)對基本概念的理解及應(yīng)用復(fù)習(xí)方法講練結(jié)合，計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)教 學(xué) 內(nèi) 容 及 教 學(xué) 過 程【復(fù)習(xí)知識體系歸納】一、電勢能1定義：因電場對電荷有作用力而產(chǎn)生的由電荷相對位置決定的能量叫電勢能。2電勢能具有相對性，通常取無窮遠(yuǎn)處或大地為電勢能的零點(diǎn)。3電勢能大?。弘姾稍陔妶鲋心滁c(diǎn)的電勢能在數(shù)值上等于把電荷從這點(diǎn)移到電勢能為零處電場力所做的功4電場力做功是

2、電勢能變化的量度：電場力對電荷做正功，電荷的電勢能減少；電荷克服電場力做功，電荷的電勢能增加；電場力做功的多少和電勢能的變化數(shù)值相等，這是判斷電荷電勢能如何變化的最有效方法。二、電勢1電勢：電場中某點(diǎn)的電勢，等于單位正電荷由該點(diǎn)移動(dòng)到參考點(diǎn)（零電勢點(diǎn)）時(shí)電場力所做的功。電勢用字母表示。表達(dá)式： 單位：伏特（V），且有1V=1J/C。意義：電場中某一點(diǎn)的電勢在數(shù)值等于單位電荷在那一點(diǎn)所具有的電勢能。相對性：電勢是相對的，只有選擇零電勢的位置才能確定電勢的值，通常取無限遠(yuǎn)或地球的電勢為零。標(biāo)量：只有大小，沒有方向，但有正、負(fù)之分，這里正負(fù)只表示比零電勢高還是低。高低判斷：順著電場線方向電勢越來越低

3、。三、等勢面：電場中電勢相等的點(diǎn)構(gòu)成的面。意義：等勢面來表示電勢的高低。典型電場的等勢面：勻強(qiáng)電場； 點(diǎn)電荷電場； 等量的異種點(diǎn)電荷電場； 等量的同種點(diǎn)電荷電場。 等勢面的特點(diǎn)： 同一等勢面上的任意兩點(diǎn)間移動(dòng)電荷電場力不做功；等勢面一定跟電場線垂直；電場線總是從電勢較高的等勢面指向電勢較低的等勢面。四、電勢差1電勢差：電荷q在電場中由一點(diǎn)A移動(dòng)到另一點(diǎn)B時(shí)，電場力所做的功WAB與電荷量的q的比值。UAB = 注意：電勢差這個(gè)物理量與場中的試探電荷無關(guān)，它是一個(gè)只屬于電場的量。電勢差是從能量角度表征電場的一個(gè)重要物理量。電勢差也等于電場中兩點(diǎn)電勢之差 電勢差由電場的性質(zhì)決定，與零電勢點(diǎn)選擇無關(guān)。

4、2電場力做功：在電場中AB兩點(diǎn)間移動(dòng)電荷時(shí)，電場力做功等于電量與兩點(diǎn)間電勢差的乘積。 WAB = qUAB 注意： 該式適用于一切電場； 電場力做功與路徑無關(guān)利用上述結(jié)論計(jì)算時(shí)，均用絕對值代入，而功的正負(fù)，借助于力與移動(dòng)方向間關(guān)系確定。五、電勢差與電場強(qiáng)度關(guān)系1電場方向是指向電勢降低最快的方向。在勻強(qiáng)電場中，電勢降低是均勻的。2勻強(qiáng)電場中，沿場強(qiáng)方向上的兩點(diǎn)間的電勢差等于場強(qiáng)和這兩點(diǎn)間距離的乘積。 U=Ed在勻強(qiáng)電場中，場強(qiáng)在數(shù)值上等于沿場強(qiáng)方向每單位距離上降低的電勢。 注意：兩式只適用于勻強(qiáng)電場。d是沿場方向上的距離。3電場線和等勢面要牢記以下6種常見的電場的電場線和等勢面：（下頁）注意電場

5、線、等勢面的特點(diǎn)和電場線與等勢面間的關(guān)系：電場線的方向?yàn)樵擖c(diǎn)的場強(qiáng)方向，電場線的疏密表示場強(qiáng)的大小。電場線互不相交，等勢面也互不相交。電場線和等勢面在相交處互相垂直。電場線的方向是電勢降低的方向，而且是降低最快的方向電場線密的地方等差等勢面密；等差等勢面密的地方電場線也密+ABC【例1】 如圖所示，三個(gè)同心圓是同一個(gè)點(diǎn)電荷周圍的三個(gè)等勢面，已知這三個(gè)圓的半徑成等差數(shù)列。A、B、C分別是這三個(gè)等勢面上的點(diǎn)，且這三點(diǎn)在同一條電場線上。A、C兩點(diǎn)的電勢依次為A=10V和C=2V，則B點(diǎn)的電勢是A.一定等于6V B.一定低于6V C.一定高于6V D.無法確定解：由U=Ed，在d相同時(shí)，E越大，電壓U

6、也越大。因此UAB> UBC，選B六、電荷引入電場1將電荷引入電場將電荷引入電場后，它一定受電場力Eq，且一定具有電勢能q。2在電場中移動(dòng)電荷電場力做的功在電場中移動(dòng)電荷電場力做的功W=qU，只與始末位置的電勢差有關(guān)。在只有電場力做功的情況下，電場力做功的過程是電勢能和動(dòng)能相互轉(zhuǎn)化的過程。W= -E=EK。無論對正電荷還是負(fù)電荷，只要電場力做功，電勢能就減?。豢朔妶隽ψ龉?，電勢能就增大。正電荷在電勢高處電勢能大；負(fù)電荷在電勢高處電勢能小。利用公式W=qU進(jìn)行計(jì)算時(shí)，各量都取絕對值，功的正負(fù)由電荷的正負(fù)和移動(dòng)的方向判定。每道題都應(yīng)該畫出示意圖，抓住電場線這個(gè)關(guān)鍵。（電場線能表示電場強(qiáng)度的

7、大小和方向，能表示電勢降低的方向。有了這個(gè)直觀的示意圖，可以很方便地判定點(diǎn)電荷在電場中受力、做功、電勢能變化等情況。）+a oc【例2】 如圖所示，在等量異種點(diǎn)電荷的電場中，將一個(gè)正的試探電荷由a 點(diǎn)沿直線移到O點(diǎn)，再沿直線由O點(diǎn)移到c點(diǎn)。在該過程中，檢驗(yàn)電荷所受的電勢能如何改變？解：根據(jù)電場線和等勢面的分布可知：試探電荷由a 點(diǎn)沿直線移到O點(diǎn)，電場力先作正功，再沿直線由O點(diǎn)移到c點(diǎn)的過程中，電荷沿等勢面運(yùn)動(dòng)，電場力不作功，電勢能不變化，故，全過程電勢能先減小后不變。+ABFv【例3】 如圖所示，將一個(gè)電荷量為q = +3×10-10C的點(diǎn)電荷從電場中的A點(diǎn)移到B點(diǎn)的過程中，克服電場

8、力做功6×10-9J。已知A點(diǎn)的電勢為A= - 4V，求B點(diǎn)的電勢。解：先由W=qU，得AB間的電壓為20V，再由已知分析：向右移動(dòng)正電荷做負(fù)功，說明電場力向左，因此電場線方向向左，得出B點(diǎn)電勢高。因此B=16V?！纠?】粒子從無窮遠(yuǎn)處以等于光速十分之一的速度正對著靜止的金核射去（沒有撞到金核上）。已知離點(diǎn)電荷Q距離為r處的電勢的計(jì)算式為 =，那么粒子的最大電勢能是多大？由此估算金原子核的半徑是多大？ABCD解：粒子向金核靠近過程克服電場力做功，動(dòng)能向電勢能轉(zhuǎn)化。設(shè)初動(dòng)能為E，到不能再接近（兩者速度相等時(shí)），可認(rèn)為二者間的距離就是金核的半徑。根據(jù)動(dòng)量守恒定律和能量守恒定律，動(dòng)能的損失

9、，由于金核質(zhì)量遠(yuǎn)大于粒子質(zhì)量，所以動(dòng)能幾乎全部轉(zhuǎn)化為電勢能。無窮遠(yuǎn)處的電勢能為零，故最大電勢能E=J，再由E=q=，得r =1.2×10-14m，可見金核的半徑不會(huì)大于1.2×10-14m?！纠?】 已知ABC處于勻強(qiáng)電場中。將一個(gè)帶電量q= -2×10-6C的點(diǎn)電荷從A移到B的過程中，電場力做功W1= -1.2×10-5J；再將該點(diǎn)電荷從B移到C，電場力做功W2= 6×10-6J。已知A點(diǎn)的電勢A=5V，則B、C兩點(diǎn)的電勢分別為_V和_V。試在右圖中畫出通過A點(diǎn)的電場線。解：先由W=qU求出AB、BC間的電壓分別為6V和3V，再根據(jù)負(fù)電荷AB

10、電場力做負(fù)功，電勢能增大，電勢降低；BC電場力做正功，電勢能減小，電勢升高，知B= -1VC=2V。沿勻強(qiáng)電場中任意一條直線電勢都是均勻變化的，因此AB中點(diǎn)D的電勢與C點(diǎn)電勢相同，CD為等勢面，過A做CD的垂線必為電場線，方向從高電勢指向低電勢，所以斜向左下方。abcPQ【例6】 如圖所示，虛線a、b、c是電場中的三個(gè)等勢面，相鄰等勢面間的電勢差相同，實(shí)線為一個(gè)帶正電的質(zhì)點(diǎn)僅在電場力作用下，通過該區(qū)域的運(yùn)動(dòng)軌跡，P、Q是軌跡上的兩點(diǎn)。下列說法中正確的是 A.三個(gè)等勢面中，等勢面a的電勢最高B.帶電質(zhì)點(diǎn)一定是從P點(diǎn)向Q點(diǎn)運(yùn)動(dòng)C.帶電質(zhì)點(diǎn)通過P點(diǎn)時(shí)的加速度比通過Q點(diǎn)時(shí)小D.帶電質(zhì)點(diǎn)通過P點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能比通過Q點(diǎn)時(shí)小解：先畫出電場線，再根據(jù)速度、合力和軌跡的關(guān)系，可以判定：質(zhì)點(diǎn)在各點(diǎn)受的電場力方向是斜向左下方。由于是正電荷，所以電場線方向也