人教版高中物理必修三《电势能和电势》静电场中的能量PPT教学课件,共57页。
学习目标
1.知道静电力做功与路径无关
2.理解静电力做功与电势能变化的关系,理解电势能的概念,认识电势能的相对性
3.知道电势的定义方法和定义式、单位
4.进一步从能量的角度认识电场的物质性,促进能量观念的形成
静电力做功和电势能的变化
1.试比较重力做功的特点及电场力做功的特点.
【答案】(1)重力做功仅与初末位置有关,与运动路径无关.重力做正功,重力势能减小,重力做负功,重力势能增加,且重力做的功等于物体重力势能的减少.
(2)电场力做功类似于重力做功.做功的多少也仅与初、末位置有关,与路径无关.电场力所做的功等于电势能的减少.这种结论不仅适用于匀强电场,非匀强电场同样适用.
2.探究分析电场力做功与电势能变化之间存在何种关系?电势能的变化与非电场力做功是否有关?
【答案】电场力做功与重力做功有类似的特点,具体总结如下:
(1)电场力做正功,电势能一定减小;电场力做负功,电势能一定增加.电场力做多少功,电势能就减少多少.
(2)电势能的变化只与电场力做功有关.与其他力做功无关.
3.在同一电场中,同样从A点到B点,移动正电荷与移动负电荷,电荷的电势能的变化是相反的吗?
【答案】同一电场中,同样从A点到B点,移动正电荷与移动负电荷时电场力的方向是相反的.因此,电场力所做的功也是正负相反的,所以电势能的变化是相反的.
探究总结
1.电场力做功正、负的判定
(1)若电场力是恒力,当电场力方向与电荷位移方向夹角为锐角时,电场力做正功;夹角为钝角时,电场力做负功;夹角为直角时,电场力不做功.
(2)根据电场力和瞬时速度方向的夹角判断.此法常用于判断曲线运动中变化电场力的做功情况.夹角是锐角时,电场力做正功;夹角是钝角时,电场力做负功;电场力和瞬时速度方向垂直时,电场力不做功.
(3)若物体只受电场力作用,可根据动能的变化情况判断.根据动能定理,若物体的动能增加,则电场力做正功;若物体的动能减少,则电场力做负功.
2.电势能的性质
电势能是由电场和电荷共同决定的,是属于电荷和电场所共有的,我们习惯上说成电荷的电势能
电势能是相对的,其大小与选定的电势能为零的参考点有关.确定电荷的电势能,首先应确定参考点
3.判断电势能大小的方法
(1)做功判定法:无论是哪种电荷,只要是电场力做了正功,电荷的电势能一定是减少的;只要是电场力做了负功(克服电场力做功),电荷的电势能一定是增加的.
(2)电场线法:正电荷顺着电场线的方向移动,电势能一定减少,逆着电场线的方向移动,电势能一定增加;负电荷顺着电场线的方向移动,电势能一定增加,逆着电场线的方向移动,电势能一定减少.
(3)电性判定法:同种电荷相距越近,电势能越大,相距越远,电势能越小;异种电荷相距越近,电势能越小,相距越远,电势能越大.
电势能与重力势能的比较
1.电势能的变化是通过静电力做功实现的,重力势能的变化是通过重力做功实现的.
2.在同一电场中,同样从A点到B点,移动正电荷和移动负电荷,电荷的电势能的变化是相反的,重力势能不存在这种相反变化.
3.静电力做功和重力做功尽管有很多相似特点,但因地球产生的重力场只会对物体产生引力,而电场对其中的电荷既可产生引力,也可产生斥力,所以计算静电力的功时要注意电荷的电性、移动的方向、电场强度的方向等.
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