选修3-1 第六章 静 电 场 第2讲 电场的能的性质.

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1 选修3-1 第六章 静 电 场 第2讲 电场的能的性质

2 备选多媒体展台 第2讲 电场的能的性质 备选视频展台
1.电势能、电势 2.电势差 3.匀强电场中电势差与电场强度的关系 4.静电现象的解释 状元微博 第六章 静电场 备选多媒体展台 1.静电感应实验 2.静电感应问题讨论 3.探究影响电荷间相互作用力的因素 4.库仑力的叠加 5.通过实例比较静电力和万有引力 6.电场力做功与电势能变化的关系 7.电势能概念的建立 8.在匀强电场中移动试探电荷电场力做的功 9.根据在电场中移动电荷电场力做功判定电势差 10.根据电势差判断在电场中移动电荷电场力做功 11.电容器的充电和放电 12.电容器电容概念的建立 13.研究影响平行板电容器电容的因素 抓住四个考点 1.电场线、电场强度、电势、等势面之间的关系 2.电场中的功能关系 3.公式E＝U/d的拓展及应用技巧 突破三个考向 第2讲 电场的能的性质 疑难突破3 电场中的“拐弯现象” 1. “拐弯现象” 、突破难点的策略 2.易出现的错误点 3.典例 【预测】 解析一个疑难 随堂 基础演练 备选视频展台 显示/隐藏

3 考纲点击 1.电势能、电势 在电场中，下列说法正确的是( )． A．某点的电场强度大，该点的电势一定高
◆ 01抓住四个考点◆ 考纲点击 1.电势能、电势 【思维驱动】 在电场中，下列说法正确的是(　　)． A．某点的电场强度大，该点的电势一定高 B．某点的电势高，试探电荷在该点的电势能一定大 C．某点的场强为零，试探电荷在该点的电势能一定为零 D．某点的电势为零，试探电荷在该点的电势能一定为零 解析　电势虽然由电场本身决定，但它的大小与场强无因果关系，A错；电势高低由电场决定，而电势能的大小由电场和电荷共同决定，负电荷在电势较高处的电势能较小，故B错；场强为零的点，电势和电势能都不一定为零，故C错；由电势的定义式可知，电势为零和电势能为零是同一个点，D正确． 答案　D 解析/显隐

4 路径 电场方向 任何电场 电场 零势能 电势能 的减小量
◆ 01抓住四个考点◆ 【知识存盘】 1．电势能 (1)电场力做功 ①特点：电场力做功与______无关，只与____________有关． ②计算方法 a．W＝qEd，只适用于匀强电场，其中d为沿_________的距离. b．WAB＝qUAB，适用于__________． (2)电势能 ①定义：电荷在_______中具有的势能，数值上等于将电荷从该点移到__________位置时电场力所做的功． ②电场力做功与电势能变化的关系：电场力做的功等于______ ___________，即WAB＝EpA－EpB＝－ΔEp. 路径 初、末位置 电场方向 任何电场 电场 零势能 电势能 的减小量

5 电势能Ep 电荷量q 标量 零电势 相对性 零电势点 电势相等 电场线 同一等势面 电势高 电势低 越大 越小
◆ 01抓住四个考点◆ 【知识存盘】 2．电势 (1)定义:试探电荷在电场中某点具有的_________与它的_______的比值． (2)定义式：φ＝Ep /q. (3)矢标性：电势是________，有正负之分，其正(负)表示该点电势比__________高(低)． (4)相对性：电势具有________，同一点的电势因选取________的不同而不同． 3．等势面 (1)定义：电场中________的各点组成的面． (2)四个特点 ①等势面一定与_________垂直． ②在____________上移动电荷时电场力不做功． ③电场线方向总是从________的等势面指向_______的等势面． ④等差等势面越密的地方电场强度______，反之_______. 电势能Ep 电荷量q 标量 零电势 相对性 零电势点 思考： 电场中电场强度为零的地方电势一定为零( ) 电势相等 电场线 同一等势面 电势高 电势低 越大 越小

6 考纲点击 2.电势差 下列说法正确的是( )． A．A、B两点的电势差等于将正电荷从A点移到B点时静电力所做的功
◆ 01抓住四个考点◆ 考纲点击 2.电势差 【思维驱动】 下列说法正确的是(　　)． A．A、B两点的电势差等于将正电荷从A点移到B点时静电力所做的功 B．电势差是一个标量，但是有正值和负值之分 C．由于静电力做功跟移动电荷的路径无关，所以电势差也跟移动电荷的路径无关，只跟这两点的位置有关 D．A、B两点的电势差是恒定的，所以UAB＝UBA 解析/显隐

7 1．定义：电荷在电场中，由一点A移到另一点B时，_____________与移动电荷的________的比值．
◆ 01抓住四个考点◆ 【知识存盘】 1．定义：电荷在电场中，由一点A移到另一点B时，_____________与移动电荷的________的比值． 2．定义式：UAB＝WAB /q. 3．电势差与电势的关系： UAB＝___________，UAB＝－UBA. 4．影响因素：电势差UAB由电场本身的性质决定，与移动的电荷q及电场力做的功WAB___________，与零电势点的选取_______． 电场力做功 电荷量 φA－φB 无关 无关 思考： 1.UAB与WAB成正比，与q成反比( ) 2.公式WAB=qUAB对任何电场都适用( )

8 考纲点击 3.匀强电场中电势差 与电场强度的关系
◆ 01抓住四个考点◆ 考纲点击 3.匀强电场中电势差 与电场强度的关系 【思维驱动】 E 解析/显隐

9 ◆ 01抓住四个考点◆ 【知识存盘】 1．电势差与电场强度的关系：匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两点沿_________方向的距离的乘积．即U＝Ed，也可以写作E＝U/d. 2．公式U＝Ed的适用范围：匀强电场. 电场线

10 ◆ 01抓住四个考点◆ 考纲点击 4.静电现象的解释 【思维驱动】 解析　带正电的小球A放在不带电的空心球C内，通过静电感应，空心球外壳带正电，内壁带负电．因此，金属空心球C和带电小球B带异种电荷，所以B受C球的吸引往右偏离竖直方向．而由于空心球C能屏蔽小球B所产生的外部电场，使小球A不受外电场的作用，所以A的位置不变，B对． 答案　B 将悬挂在细线上的带正电的小球A放在不带电的金属空心球C内(不和球壁接触),另有一个悬挂在细线上的带负电的小球B向C靠近,如图示,下列说法正确的有(　　)． A．A往左偏离竖直方向，B往右偏离竖直方向 B．A的位置不变，B往右偏离竖直方向 C．A往左偏离竖直方向，B的位置不变 D．A和B的位置都不变 解析/显隐

11 金属壳或金属网罩所包围的区域，不受______电场的影响，这种现象叫做静电屏蔽． 发生迁移
◆ 01抓住四个考点◆ 【知识存盘】 1．静电感应、静电平衡：把金属导体放在外电场中，导体内的自由电子受电场力作用而__________，使导体的两面出现等量的______电荷，这种现象叫静电感应；当导体内自由电子的定向移动_______时，导体处于静电平衡状态． 2．静电屏蔽 金属壳或金属网罩所包围的区域，不受______电场的影响，这种现象叫做静电屏蔽． 发生迁移 异种 停止 外部

12 ◆ 01抓住四个考点◆ 状元微博 本栏内容 结束

13 考向一 电场线、电场强度、电势、等势面之间的关系
◆02突破三个考向◆ 考向一 电场线、电场强度、电势、等势面之间的关系 1．电场线与电场强度的关系：电场线越密的地方表示电场强度越大，电场线上每点的切线方向表示该点的电场强度方向． 2．电场线与等势面的关系：电场线与等势面垂直，并从电势较高的等势面指向电势较低的等势面． 3．电场强度数值与电势数值无直接关系：电场强度大(或小)的地方电势不一定大(或小)，零电势可人为选取，而电场强度是否为零则由电场本身决定．

14 ◆02突破三个考向◆ 【典例1】 (2012·福建理综，15)如图示，在点电荷Q产生的电场中，将两个带正电的试探电荷q1、q2分别置于A、B两点，虚线为等势线．取无穷远处为零电势点，若将q1、q2移动到无穷远的过程中外力克服电场力做的功相等，则下列说法正确的是(　　). A．A点电势大于B点电势 B．A、B两点的电场强度相等 C．q1的电荷量小于q2的电荷量 D．q1在A点的电势能小于q2在 B点的电势能 F’外 F电 F’电 F外 审题视角 1.因外力克服电场力对两正电荷做功，说明Q的电性，由此可判定A项正误. 2.由点电荷场强公式可判定B项正误. 3.用电场力做功与电势、电势能关系判定C、D项. 转 解析

15 连线上，中点电势最低，而在中垂线上，中点电势最高
◆02突破三个考向◆ 【以题说法】 1.几种常见的典型电场的等势面比较 电场 等势面(实线)图样 重要描述 匀强电场 垂直于电场线的一簇平面 点电荷的电场 以点电荷为球心的一簇球面 等量异种点电荷的电场 连线的中垂面上的电势为零 等量同种正点电荷的电场 连线上，中点电势最低，而在中垂线上，中点电势最高

16 ◆02突破三个考向◆ 【以题说法】

17 ②等量同(异)种电荷的电场线和等势面(注意连线上、中垂线上的特点)；
◆02突破三个考向◆ 4.电场的对称性 解决一些不熟悉的、情境较复杂的关于电势、电场强度等判定的题目时，可抓住以下常见电场的电场线和等势面分布情况，并注意电场线、等势面对称性的应用． 如: ①孤立点电荷的电场线和等势面； ②等量同(异)种电荷的电场线和等势面(注意连线上、中垂线上的特点)； ③带电平行板间的电场线和等势面．

18 D．粒子在A点的电势能大于在B点的电势能
◆02突破三个考向◆ 【变式跟踪1】 如图所示的直线是真空中某电场的一条电场线，A、B是这条直线上的两点．一带负电的粒子以速度vA经过A点向B点运动，一段时间后，粒子以速度vB经过B点，且vB与vA方向相反，不计粒子重力，下列说法正确的是(　　)． A．A点的场强小于B点的场强 B．A点的电势高于B点的电势 C．粒子在A点的速度小于在B点的速度 D．粒子在A点的电势能大于在B点的电势能 解析　如果电场为匀强电场并且场强方向向右，也可出现题干所述情况，A错误；带负电的粒子先向右减速后向左加速，其受力向左，电场线方向向右，故A点的电势高于B点的电势，B正确；带负电的粒子受到向左的力，由A到B电场力做负功，动能减小，速度减小，粒子在A点的速度大于在B点的速度，粒子在A点的电势能小于在B点的电势能，C、D错误． 答案　B 注意:过a、b两点的电场线附近的其它电场线的分布情况是怎样的？ 电荷在电场中由a运动到b的过程中受力情况如何？ 解析/显隐

19 1．若只有电场力做功―→电势能与动能之和保持不变； 2．若只有电场力和重力做功―→电势能、重力势能、动能之和保持不变；
◆02突破三个考向◆ 考向二 电场中的功能关系 1．若只有电场力做功―→电势能与动能之和保持不变； 2．若只有电场力和重力做功―→电势能、重力势能、动能之和保持不变； 3．除重力之外，其他各力对物体做的功―→等于物体机械能的变化． 4．所有力对物体所做的功―→等于物体动能的变化．

20 ◆02突破三个考向◆ 【典例2】 如图所示为一匀强电场，某带电粒子从A点运动到B点．在这一运动过程中克服重力做的功为2.0 J，电场力做的功为1.5 J．则下列说法正确的是(　　)． A．粒子带负电 B．粒子在A点的电势能比在B点少1.5 J C．粒子在A点的动能比在B点多0.5 J D．粒子在A点的机械能比在B点少1.5 J F电 mg 解析　从粒子的运动轨迹可以看出，粒子所受的电场力方向与场强方向相同，粒子带正电，A错误；粒子从A点运动到B点，电场力做功1.5 J，说明电势能减少1.5 J，B错误；对粒子应用动能定理得：W电＋W重＝EkB－EkA，代入数据解得EkB－EkA＝1.5 J－2.0 J＝－0.5 J，C正确；粒子机械能的变化量等于除重力外其他力做的功，电场力做功1.5 J，则粒子的机械能增加1.5 J，D正确． 答案　CD 审题导析 1.由粒子运动轨迹可知，粒子受电场力方向及粒子的电性. 2.由电场力做功与电势能变化之间的关系可判定粒子从A到B电势能增减情况. 3.用动能定理及能量守恒判定从A到B动能变化和机械能变化. 解析/显隐

21 1．功的定义法：由公式W＝Flcos θ计算，此公式只适用于匀强电场，可变形为W＝qElcos θ. 2．电势差法：WAB＝qUAB.
◆02突破三个考向◆ 【以题说法】 1.电场力做功的计算方法 1．功的定义法：由公式W＝Flcos θ计算，此公式只适用于匀强电场，可变形为W＝qElcos θ. 2．电势差法：WAB＝qUAB. 3．电势能变化法：WAB＝EpA－EpB. 4．动能定理法：W静电力＋W其他力＝ΔEk. 2.电场中的能量问题 1．如果只有电场力做功，则动能和电势能之间相互转化，动能(Ek)和电势能(Ep)的总和守恒，即： (1)ΔEp＝－ΔEk. (2)电场力做正功，电势能减少，动能增加． (3)电场力做负功，电势能增加，动能减少． 2．除电场力之外其他力做正功，动能和电势能之和变大；除电场力之外其他力做负功，动能和电势能之和变小． 3．若只有电场力和重力做功，则电势能和机械能之和保持不变.

22 ◆02突破三个考向◆ 转 解析

23 考向三 公式E＝U/d的拓展及应用技巧 审题导析 E C(3,0) 1.匀强电场中沿某方向电势是均匀降落的. 2. OA中点C的电势为3V.
◆02突破三个考向◆ 考向三 公式E＝U/d的拓展及应用技巧 审题导析 1.匀强电场中沿某方向电势是均匀降落的. 2. OA中点C的电势为3V. 3.BC形成的面为等势面. 4.电场线与等势面垂直，且沿电场线各点电势依次降低. 5.由题中所给数据及规律，即可求出E的大小. E C(3,0) 解析/显隐

24 应用“一式二结论”巧解电场强度与电势差相关的问题．
◆02突破三个考向◆ 【借题发挥】 应用“一式二结论”巧解电场强度与电势差相关的问题． 1.一式: 2.二结论: 结论2　匀强电场中若两线段AB∥CD，且AB＝CD，则UAB＝UCD(或φA－φB＝φC－φD)，如图示.

25 ◆02突破三个考向◆ C 解析/显隐 本栏内容 结束

26 疑难突破3 电场中的“拐弯现象” 1. “拐弯现象” 2．突破策略
◆03解析一个疑难◆ 疑难突破3 电场中的“拐弯现象” 1. “拐弯现象” 当带电粒子在电场中的运动轨迹是一条与电场线、等势线都不重合的曲线时，这种现象简称为“拐弯现象”，其实质为“运动与力”的关系． 2．突破策略 这类问题一般综合性较强，运用“牛顿运动定律、功和能”的知识分析 (1)“运动与力两线法”——画出“速度线”(运动轨迹在初始位置的切线)与“力线”(在初始位置电场线的切线方向，指向轨迹的凹侧)从二者的夹角情况来分析电荷做曲线运动的情况． (2)“三不知时要假设”——电荷的正负、场强的方向或等势面电势的高低、电荷运动的方向，是题目中相互制约的三个方面 .若已知其中的任一个，可顺次向下分析判定各待求量；若三个都不知(三不知)，则要用“假设法”分别讨论各种情况．有时各种情景的讨论结果是归一的．

27 3．易出现的错误点 (1)误认为电场线方向就是电荷受到电场力作用的方向． (2)误认为电场线是电荷在电场中的运动轨迹．
◆03解析一个疑难◆ 3．易出现的错误点 (1)误认为电场线方向就是电荷受到电场力作用的方向． (2)误认为电场线是电荷在电场中的运动轨迹． (3)误认为未画出电场线的地方，场强为零． (4)错误地根据电场线方向来判断电场强度大小，应根据电场线的疏密来判断电场强度的大小.

28 电场线如图所示，由于受力总指向运动轨迹的凹侧，故粒子带负电荷，A对；
◆03解析一个疑难◆ 【典例】 (2011·江苏单科，8)一粒子从A点射入电场，从B点射出，电场的等势面和粒子的运动轨迹如图示，图中左侧前三个等势面彼此平行，不计粒子的重力.下列说法正确的有(　　). A.粒子带负电荷 B.粒子的加速度先不变，后变小 C.粒子的速度不断增大 D.粒子的电势能先减小，后增大 【教你审题】 解析 　电场线如图所示，由于受力总指向运动轨迹的凹侧，故粒子带负电荷，A对； 由电场线分布知电场力先不变，后越来越小，B对； 电场力一直做负功，粒子速度一直减小，电势能一直增加，C、D错． 答案　AB 轨迹偏转方向 粒子受电场力方向 电性 等势面 场强方向 疏密 场强大小 加速度大小 电场力大小及与轨迹的关系 -q 判断电场力作正、负功情况 确定电势能的变化情况 F 解析/显隐

29 ◆03解析一个疑难◆ 【预测】 如图所示，在两等量异种点电荷连线上有D、E、F三点，且DE＝ EF ． K 、M、L分别为过D、E、F三点的等势面．一不计重力的带负电粒子，从a点射入电场，运动轨迹如 图中实线所示，以|Wab|表示该粒子从a点 到b点电场力做功的数值，以|Wbc|表示该 粒子从b点到c点电场力做功的数值，则(　　)． A．|Wab|＝|Wbc| B．|Wab|<|Wbc| C．粒子由a点到b点，动能减少 D．a点的电势较b点的电势低 解析　由等量异种点电荷的电场线特点可知靠近电荷处电场强度大，类比公式U＝Ed知|Uab|>|Ubc|，而W＝qU，所以|Wab|>|Wbc|，则A、B均错误；从带负电粒子的运动轨迹可知该粒子从a点到c点受到大体向左的作用力，故左侧为正电荷，从左向右电势降低，则D错误；粒子由a点到b点，电场力做负功，电势能增加，动能减少，则C正确． 答案　C 解析/显隐 本栏内容 结束

30 1 2 3 4 5 题号 D CD D AD D 目标 一、电势高低及电势能大小的判断 二、电势差及电场中的功能关系 随堂基础演练
◆04随堂基础演练◆ 目标 一、电势高低及电势能大小的判断 二、电势差及电场中的功能关系 题号 1 2 3 4 5 点击右蓝框 出现 答案及解析 随堂基础演练 答案及解析 D CD D AD D 点击进入作业布置页面 本栏内容 结束

31 完成《创新设计》 05活页规范训练 本讲内容结束