高中物理《電勢能》課件1

高中物理《電勢能》課件目錄電勢能基本概念電勢能性質(zhì)與特點(diǎn)電勢能計(jì)算方法靜電場中導(dǎo)體和絕緣體特性分析目錄典型案例分析實(shí)驗(yàn)探究：測量未知電阻阻值總結(jié)回顧與拓展延伸電勢能基本概念01電勢能是電荷在電場中具有的勢能。電勢能是標(biāo)量，具有相對性，其大小與零電勢能點(diǎn)的選取有關(guān)。0102電勢能定義0102電場力做功與電勢能變化的關(guān)系：電場力做正功，電勢能減??；電場力做負(fù)功，電勢能增加。電場力做功與路徑無關(guān)，只與初末位置的電勢差有關(guān)。電勢能與電場關(guān)系電勢能的單位是焦耳（J）。電勢能的符號是Ep，其中p表示勢能，E表示電場。電勢能單位及符號電勢能性質(zhì)與特點(diǎn)02010203電荷在電場中受到的力，與電荷的電量和電場強(qiáng)度成正比，方向沿電場線方向或逆方向。電場力描述電場中某點(diǎn)電場的強(qiáng)弱和方向，用E表示，單位是牛/庫侖（N/C）。電場強(qiáng)度形象描述電場分布的一系列曲線，其疏密程度反映電場強(qiáng)度的大小，切線方向表示該點(diǎn)電場強(qiáng)度的方向。電場線電荷在電場中受力情況01電荷量電荷量越大，電勢能越大。02電場強(qiáng)度電場強(qiáng)度越大，電勢能越大。03電勢差電荷在電場中兩點(diǎn)間的電勢之差，電勢差越大，電勢能越大。電勢能大小影響因素

電勢能守恒定律表述在只有電場力做功的條件下，電荷在任何兩點(diǎn)的電勢能之差等于電場力在這兩點(diǎn)間所做的功。理解電勢能守恒定律是能量守恒定律在電場中的體現(xiàn)，它表明電荷在電場中移動(dòng)時(shí)，電場力做功與路徑無關(guān)，只與初末位置有關(guān)。應(yīng)用利用電勢能守恒定律可以方便地計(jì)算電荷在電場中的電勢能變化以及電場力所做的功。電勢能計(jì)算方法03電場強(qiáng)度放入電場中某點(diǎn)的電荷所受的電場力F跟它的電荷量q的比值，叫做該點(diǎn)的電場強(qiáng)度。庫侖定律真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷之間的相互作用力，與它們的電荷量的乘積成正比，與它們的距離的二次方成反比，作用力的方向在它們的連線上。電勢差電荷在電場中由一點(diǎn)移到另一點(diǎn)時(shí)，電場力所作的功跟它的電荷量的比值叫做這兩點(diǎn)間的電勢差。點(diǎn)電荷間相互作用力計(jì)算通過任意閉合曲面的電通量等于該閉合曲面內(nèi)所包圍的所有電荷量的代數(shù)和除以真空中的電容率。高斯定理為形象地描述場強(qiáng)的分布，在電場中人為地畫出一些有方向的曲線，曲線上一點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)場強(qiáng)的方向。電場線電場中某點(diǎn)的電荷的電勢能跟它的電量的比值，叫做這點(diǎn)電勢。電勢連續(xù)分布電荷間相互作用力計(jì)算等勢面電場中電勢相等的各個(gè)點(diǎn)構(gòu)成的面叫做等勢面。電容器兩個(gè)相互靠近的導(dǎo)體，中間夾一層不導(dǎo)電的絕緣介質(zhì)，這就構(gòu)成了電容器。電容器的電容量的單位為法拉(F)。帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的條件合外力大小恒定且方向始終與速度方向垂直。電場力做功電場力對電荷所做的功等于電荷電勢能的減少量。電場強(qiáng)度與電勢關(guān)系及應(yīng)用靜電場中導(dǎo)體和絕緣體特性分析04等勢體導(dǎo)體在靜電場中為等勢體，表面為等勢面，導(dǎo)體上任意兩點(diǎn)的電勢差為零。電場線與等勢面垂直導(dǎo)體表面的電場線與導(dǎo)體表面垂直，且電場線方向指向?qū)w外部。電荷分布導(dǎo)體內(nèi)部電荷自由移動(dòng)，使得導(dǎo)體內(nèi)部電場為零，電荷主要分布在導(dǎo)體表面。導(dǎo)體在靜電場中表現(xiàn)特性絕緣體內(nèi)部電荷不能自由移動(dòng)，因此電荷可以分布在絕緣體的內(nèi)部和表面。電荷分布電場線不連續(xù)極化現(xiàn)象絕緣體表面的電場線不連續(xù)，存在電場線“穿出”和“穿入”絕緣體的情況。在靜電場作用下，絕緣體會發(fā)生極化現(xiàn)象，即正負(fù)電荷中心發(fā)生相對位移，產(chǎn)生偶極矩。030201絕緣體在靜電場中表現(xiàn)特性當(dāng)導(dǎo)體和絕緣體組合在一起并置于靜電場中時(shí)，導(dǎo)體中的自由電荷會重新分布，使得導(dǎo)體內(nèi)部電場為零，同時(shí)絕緣體中的束縛電荷也會受到影響。靜電感應(yīng)組合結(jié)構(gòu)中的電場分布取決于導(dǎo)體和絕緣體的形狀、大小和相對位置。在導(dǎo)體表面和絕緣體內(nèi)部，電場強(qiáng)度可能不同。電場分布由于導(dǎo)體為等勢體，因此組合結(jié)構(gòu)中電勢的分布主要受到絕緣體的影響。絕緣體中的電勢分布可能不均勻，導(dǎo)致整個(gè)組合結(jié)構(gòu)的電勢分布也不均勻。電勢分布導(dǎo)體和絕緣體組合結(jié)構(gòu)分析典型案例分析05當(dāng)電容器與電源連接時(shí)，正極板上的自由電子受到電源電場的作用向負(fù)極板移動(dòng)，使得正極板帶正電，負(fù)極板帶負(fù)電。隨著電子的移動(dòng)，電容器兩極板間的電勢差逐漸增大，直到等于電源電壓，此時(shí)電容器充滿電。電容器充電過程當(dāng)電容器兩極板間的電勢差等于電源電壓時(shí)，電容器開始放電。放電過程中，電子從負(fù)極板流向正極板，使得兩極板上的電荷逐漸中和。隨著放電的進(jìn)行，電容器兩極板間的電勢差逐漸減小，直到為零。電容器放電過程平行板電容器充放電過程分析磁場方向01根據(jù)右手螺旋定則，長直導(dǎo)線周圍的磁場方向可以用右手握住導(dǎo)線，四指指向電流方向，大拇指所指的方向即為磁場方向。磁場強(qiáng)度02長直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場強(qiáng)度與電流大小成正比，與距離導(dǎo)線的遠(yuǎn)近成反比。距離導(dǎo)線越近，磁場強(qiáng)度越大；距離導(dǎo)線越遠(yuǎn)，磁場強(qiáng)度越小。對周圍環(huán)境的影響03長直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場會對周圍的鐵磁性物質(zhì)產(chǎn)生磁力作用，使得它們發(fā)生磁化現(xiàn)象。同時(shí)，強(qiáng)磁場還會對周圍的電子設(shè)備和通信信號產(chǎn)生干擾。長直導(dǎo)線產(chǎn)生磁場對周圍環(huán)境影響將復(fù)雜電路中的電源和電阻等效為一個(gè)簡單電源，從而簡化電路分析過程。等效電源法針對復(fù)雜電路中的支路進(jìn)行分析，通過列寫支路電流方程求解各支路電流。支路電流法選取電路中的某個(gè)節(jié)點(diǎn)作為參考點(diǎn)，列寫節(jié)點(diǎn)電壓方程求解各節(jié)點(diǎn)電壓。節(jié)點(diǎn)電壓法當(dāng)電路中有多個(gè)獨(dú)立源共同作用時(shí)，可以將它們分別作用時(shí)的響應(yīng)進(jìn)行疊加得到總響應(yīng)。疊加定理復(fù)雜電路簡化技巧和方法實(shí)驗(yàn)探究：測量未知電阻阻值0601實(shí)驗(yàn)?zāi)康?2實(shí)驗(yàn)原理通過測量未知電阻的阻值，掌握電阻的測量方法，理解電阻的概念和性質(zhì)。利用歐姆定律和伏安法測量電阻，通過搭建電路并測量電壓和電流值，計(jì)算得到未知電阻的阻值。實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮斫榻B2.調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電流表有一定的讀數(shù)。搭建過程實(shí)驗(yàn)器材：電源、電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器、待測電阻、導(dǎo)線等。1.按照電路圖連接電路，注意電源正負(fù)極的連接和電流表的串聯(lián)位置。3.記錄此時(shí)的電壓表和電流表的讀數(shù)。實(shí)驗(yàn)器材準(zhǔn)備及搭建過程0103020405010405060302數(shù)據(jù)采集：記錄不同電流下的電壓值，至少采集5組數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理：根據(jù)歐姆定律R=U/I，計(jì)算每組數(shù)據(jù)對應(yīng)的電阻值，并求出平均值作為最終測量結(jié)果。數(shù)據(jù)分析1.繪制U-I圖像，觀察圖像是否為直線，判斷電阻是否為線性元件。2.通過圖像斜率計(jì)算電阻值，并與平均值進(jìn)行比較，分析誤差來源。3.根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，討論影響電阻測量的因素及提高測量精度的方法。數(shù)據(jù)采集、處理和分析方法總結(jié)回顧與拓展延伸0703電場力做功與電勢能變化電場力對電荷做功等于電荷電勢能的變化量。01電勢能概念電勢能是電荷在電場中具有的勢能，與電荷的電量和電場中的位置有關(guān)。02電勢差與電勢電勢差是指電場中兩點(diǎn)間的電勢之差，電勢則是單位正電荷在電場中某點(diǎn)的電勢能。關(guān)鍵知識點(diǎn)總結(jié)回顧易錯(cuò)點(diǎn)一忽視電荷的正負(fù)。在計(jì)算電勢能和電勢時(shí)，要注意電荷的正負(fù)號，正電荷和負(fù)電荷在電場中的受力方向相反。易錯(cuò)點(diǎn)二混淆電勢差和電勢。電勢差是兩點(diǎn)間的電勢之差，而電勢是某點(diǎn)的電勢能除以電荷量，兩者物理意義不同。解題技巧一利用圖像法求解。在處理復(fù)雜的電場問題時(shí)，可以畫出電場線和等勢面，利用圖像法求解相關(guān)問題。解題技巧二靈活應(yīng)用公式。在解題過程中，要靈活應(yīng)用電場力做功與電勢能變化的關(guān)系式，以及電勢差與電勢的關(guān)系式。易錯(cuò)難點(diǎn)剖析及解題技巧分享新型電池技術(shù)隨著科技的發(fā)展，新型電池技術(shù)不斷涌現(xiàn)，如鋰離子電池、燃料電池等，這些電池技術(shù)利用了電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生