高中物理靜電場5電勢差課件新人教版選修3

高中物理靜電場5電勢差課件新人教版選修3目錄CONTENCT電勢差基本概念與性質(zhì)勻強電場中電勢差與場強關(guān)系非勻強電場中電勢差求解方法帶電粒子在勻強電場中運動規(guī)律電容器及其充放電過程分析01電勢差基本概念與性質(zhì)電勢差是指電場中兩點之間電勢的差值，也叫電壓。電勢差定義Uab=φa-φb，其中φa和φb分別為a點和b點的電勢。電勢差表達(dá)式電勢差定義及表達(dá)式電場強度與電勢差關(guān)系電場強度的方向電勢差與電場強度關(guān)系在勻強電場中，兩點間的電勢差等于電場強度與這兩點間沿電場線方向的距離的乘積，即U=Ed，其中d為沿電場線方向的距離。電場強度的方向與正電荷所受電場力的方向相同，與負(fù)電荷所受電場力的方向相反。電勢能定義電荷在電場中具有的勢能叫做電勢能。電勢差與電勢能關(guān)系電勢差等于單位正電荷從一點移動到另一點時電場力所做的功，即Uab=Wab/q，其中Wab為電場力所做的功，q為電荷量。因此，電勢差反映了電場中兩點間電勢能的差異。電勢差與電勢能關(guān)系等勢面定義：電場中電勢相等的各個點構(gòu)成的面叫做等勢面。等勢面特點及應(yīng)用010203等勢面特點等勢面一定跟電場線垂直。在同一等勢面上移動電荷時電場力不做功。等勢面特點及應(yīng)用等勢面特點及應(yīng)用01電場線總是從電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面。02任意兩個等勢面都不會相交。03等差等勢面越密的地方電場強度越大。04等勢面應(yīng)用：利用等勢面的特點可以確定電場中某點的電勢、判斷電場強度的方向以及計算電場力所做的功等問題。02勻強電場中電勢差與場強關(guān)系電勢差定義計算公式公式意義電勢差是指電場中兩點之間電勢的差值，用符號“U”表示。U=Ed，其中“E”表示電場強度，“d”表示兩點間沿電場線方向的距離。該公式表明在勻強電場中，兩點間的電勢差與它們之間的距離和電場強度的乘積成正比。勻強電場中電勢差計算公式80%80%100%場強方向與等勢面垂直關(guān)系電場中電勢相等的各個點構(gòu)成的面。場強方向總是與等勢面垂直，且指向電勢降低的方向。這種關(guān)系表明場強方向是電勢降低最快的方向，也是電荷移動時受到電場力作用的方向。等勢面定義場強方向與等勢面關(guān)系物理意義確定參考點計算路徑應(yīng)用公式勻強電場中兩點間電勢差求解方法根據(jù)電場線的分布和兩點間的位置關(guān)系，確定一條從起點到終點的路徑。將路徑上的各段距離和對應(yīng)的電場強度代入公式U=Ed，計算出兩點間的電勢差。在求解兩點間電勢差時，首先需要確定一個參考點，通常選擇無窮遠(yuǎn)處或接地處作為零電勢點。01020304例題1分析過程例題2分析過程典型例題分析在勻強電場中，有一帶電量為q的粒子從A點移動到B點，已知A、B間距離為d，粒子受到的電場力為F。求A、B兩點間的電勢差。根據(jù)公式U=Ed，直接將距離d和電場強度E代入公式進(jìn)行計算即可得出A、B兩點間的電勢差。求解勻強電場中A、B兩點間的電勢差，已知A、B間距離為d，電場強度為E。首先根據(jù)電場力F和帶電量q求出電場強度E=F/q；然后根據(jù)公式U=Ed求出A、B兩點間的電勢差。03非勻強電場中電勢差求解方法根據(jù)電場的疊加原理，將非勻強電場看作由多個點電荷或勻強電場疊加而成，分別求出各部分的電勢差，再進(jìn)行疊加。適用于求解電荷分布具有一定規(guī)律性的非勻強電場中的電勢差，如點電荷系、平行板電容器等。疊加法求解非勻強電場中電勢差疊加法應(yīng)用疊加法原理微元法原理將非勻強電場劃分為無數(shù)個微小的單元，每個單元內(nèi)的電場可近似看作勻強電場，求出每個單元的電勢差，再進(jìn)行累加。微元法應(yīng)用適用于求解電場分布連續(xù)且變化平緩的非勻強電場中的電勢差，如帶電圓環(huán)、帶電圓盤等。微元法求解非勻強電場中電勢差通過引入電勢、電勢能等物理量，利用相關(guān)公式和定理間接求解非勻強電場中的電勢差。間接法原理適用于求解難以直接應(yīng)用疊加法和微元法的復(fù)雜非勻強電場中的電勢差，如不規(guī)則帶電體、復(fù)雜電路等。間接法應(yīng)用間接法求解非勻強電場中電勢差典型例題分析求解兩個點電荷形成的非勻強電場中某兩點的電勢差。求解帶電圓環(huán)軸線上的非勻強電場中某兩點的電勢差。求解復(fù)雜電路中某兩點間的電勢差。利用電勢差求解帶電粒子在非勻強電場中的運動問題。例題一例題二例題三例題四04帶電粒子在勻強電場中運動規(guī)律粒子初速度方向與電場力方向在同一直線上當(dāng)帶電粒子進(jìn)入勻強電場時，若其初速度方向與電場力方向在同一直線上，則粒子將沿直線運動。粒子初速度為零若帶電粒子以初速度為零進(jìn)入勻強電場，則粒子將在電場力的作用下沿直線運動。帶電粒子在勻強電場中直線運動條件帶電粒子在勻強電場中曲線運動條件當(dāng)帶電粒子進(jìn)入勻強電場時，若其初速度方向與電場力方向不在同一直線上，則粒子將做曲線運動。粒子初速度方向與電場力方向不在同一直線上若帶電粒子具有與電場力方向垂直的初速度分量，則粒子將在勻強電場中做類平拋運動。粒子具有與電場力方向垂直的初速度分量

帶電粒子在勻強電場中能量轉(zhuǎn)化規(guī)律電場力對帶電粒子做功當(dāng)帶電粒子在勻強電場中運動時，電場力將對粒子做功，從而改變粒子的動能。電勢能轉(zhuǎn)化為動能若帶電粒子在勻強電場中運動時，其電勢能減少，則相應(yīng)的動能將增加。動能轉(zhuǎn)化為電勢能若帶電粒子在勻強電場中運動時，其動能減少，則相應(yīng)的電勢能將增加。例題1一帶電粒子以初速度v0垂直射入勻強電場中，已知粒子的電荷量為q，質(zhì)量為m，電場的寬度為d，求粒子穿過電場時的偏轉(zhuǎn)角θ。例題2一帶電粒子在勻強電場中由靜止釋放，已知粒子的電荷量為q，質(zhì)量為m，電場的強度為E，求粒子在t秒內(nèi)的位移s和速度v。例題3一帶電粒子以初速度v0射入兩平行金屬板間的勻強電場中，已知粒子的電荷量為q，質(zhì)量為m，兩金屬板間的距離為d，電壓為U，求粒子在兩金屬板間的運動時間t和離開電場時的偏轉(zhuǎn)角θ。典型例題分析05電容器及其充放電過程分析電容器基本結(jié)構(gòu)和原理介紹電容器結(jié)構(gòu)由兩個相互靠近、彼此絕緣的導(dǎo)體組成，儲存電荷和電能的元件。電容器原理利用電場作用，將電荷儲存在電容器極板上，形成電勢差，從而儲存電能。將電容器與電源連接，使電容器極板上儲存電荷，形成電勢差。充電過程能量轉(zhuǎn)化儲存情況電源將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電場能儲存在電容器中。電容器充電后，兩極板分別帶上等量異種電荷，電勢差與電荷量成正比。030201充電過程中能量轉(zhuǎn)化和儲存情況分析將充電后的電容器兩極板接通，形成電流，使電容器放電。放電過程儲存在電容器中的電場能轉(zhuǎn)化為其他形式的能釋放出來。能量釋放在放電過程中，由于電阻的存在，部分電能會轉(zhuǎn)化為內(nèi)能消耗掉。消耗情況放電過程中能量釋放和消耗情況分析典型例題分析例題1：一平行板電容器充電后與電源斷開，負(fù)極板接地。在兩極板間有一正電荷（電量很?。┕潭ㄔ赑點，以E表示兩極板間的場強，U表示電容器的電壓，W表示正電荷在P點的電勢能。若保持兩極板不動，將正極板移到圖中虛線所示的位置，則（）A.U變小，E不變B.E變大，W變大C.U變小，W不變典型例題分析D.U不變，W不變解析：平行板電容器充電后與電源斷開，其帶電量Q保持不變。將正極板移到圖中虛線所示的位置時，d增大，由$C=frac{?S}{4pikd}$可知C變小。由$C=frac{Q}{U}$可知U變大。由$E=frac{U}gojmgyy=frac{4pikQ}{epsilonS}$可知E不變。因為負(fù)極板接地，所以P點的電勢$varphi_{P}=Ed_{P}$不變（$d_{P}$為P點到負(fù)極板的距離），則正電荷在P點的電勢能$W=qvarphi_{P}$不變。選項A、D正確。典型例題分析例題2：（多選）一平行板電容器充電后兩極板相接，則電容器的電容C、帶電量Q、兩板間電勢差U、兩板間場強E的變化情況是()A.C、Q、U、E均減小B.C、E減小，Q、U增大C.C不變，Q、U、E減小D.C不變，Q