遼寧省大連市高中物理 第2章 恒定電流 2.2 電動(dòng)勢(shì)課件 新人教版選修3-1.ppt

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1、,你知道圖中裝置的用途嗎？,這是電勢(shì)差計(jì)測(cè)電勢(shì)能的裝置。,大家可能對(duì)這些東西并不陌生,它是用來(lái)測(cè)電動(dòng)勢(shì)的,第二節(jié) 電動(dòng)勢(shì), 知道電源是將其他形式的能轉(zhuǎn)為電能的裝置。, 了解判斷電勢(shì)能變化的方法及判斷電勢(shì)能高低的方法。,1.知識(shí)與能力, 掌握電場(chǎng)力做功的四種基本計(jì)算方法。, 判斷電勢(shì)的高低進(jìn)而得出電勢(shì)能是如何變化的。, 運(yùn)用電場(chǎng)力做功的四種基本計(jì)算公式計(jì)算出結(jié)果。,2.過(guò)程與方法,3.情感態(tài)度與價(jià)值觀, 將現(xiàn)有的科學(xué)文化知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合，真正做到學(xué)以致用。, 熱愛(ài)科學(xué)，積極參與到科學(xué)實(shí)踐中。, 電勢(shì)能變化的判斷方法判斷方法電勢(shì)高低的。, 電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能的關(guān)系及電場(chǎng)力做功的基本方法。, 電場(chǎng)力

2、做功與電勢(shì)能的關(guān)系。,重點(diǎn)：,難點(diǎn)：,1.電勢(shì)能,2.電場(chǎng)力做功,1.電勢(shì)能,電源在我們?nèi)粘Ｉ钪杏兄鴱V泛的用途，那你知道它是一個(gè)怎樣的裝置嗎？,你知道它是如 何供電的嗎？ 你知道它的能 量是哪來(lái)的嗎？,上堂課我們簡(jiǎn)單地介紹了一下電源，下面我們從能量轉(zhuǎn)化的角度具體介紹電源。,我們已將知道電源是一種能把電子從一個(gè)地方搬運(yùn)到另一個(gè)地方的裝置。那么你知道這種搬運(yùn)起到一個(gè)怎樣的效果嗎？ 在金屬導(dǎo)體中，能夠自由移動(dòng)的電荷是自由電子。由于它們帶負(fù)電荷，電子向某一方向的定向移動(dòng)相當(dāng)于正電荷向相反方向的定向移動(dòng)。為了方便，下面我們按正電荷移動(dòng)的說(shuō)法進(jìn)行討論。,在外電路，正電荷由電源正極流向負(fù)極。電源之所以能

3、維持外電路中穩(wěn)定的電流，是因?yàn)樗徇\(yùn)到能力把來(lái)到負(fù)極的正電荷經(jīng)過(guò)電源內(nèi)部不斷地正極。,非靜電力使正電荷在電源內(nèi)部由負(fù)極移至正極。,由上圖得，由于正、負(fù)極總保持一定數(shù)量的正、負(fù)電荷，所以電源內(nèi)部總存在著由正極指向負(fù)極的電場(chǎng)。在這個(gè)電場(chǎng)中，正電荷所受的靜電力阻礙它繼續(xù)向正極移動(dòng)。因此在電源內(nèi)要使正電荷向正極移動(dòng)，就一定有“非靜電力”作用于電荷才行。也就是說(shuō)，電源把正電荷從負(fù)極搬運(yùn)到正極的過(guò)程中，這種非靜電力在做功，使電荷的電勢(shì)能增加。,上 圖 解 析,在電池中，非靜電力是化學(xué)作用，它使化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能；在發(fā)動(dòng)機(jī)中，非靜電力的作用是電磁作用，它使機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能。,從上述介紹我們可以得出對(duì)電源更

4、確切的描述，那就是： 電源是通過(guò)非靜電力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能的裝置。 非靜電力做功的本質(zhì)是把一定數(shù)量的正電荷在電源內(nèi)部從負(fù)極搬運(yùn)到正極，在某些電源中非靜電力做較多的功，電荷的電勢(shì)能增加的比較多；而在另一些電源中，非靜電力對(duì)同樣多得電荷只做較少的功，電勢(shì)能的增加也較少。物理學(xué)中用電勢(shì)能來(lái)表明電源的這種特性。,定義：,電荷在電場(chǎng)中所具有的電勢(shì)叫電勢(shì)能。,電勢(shì)能是相對(duì)的，與參考位置（零勢(shì)能點(diǎn)）的選擇有關(guān)。,注意,取A點(diǎn)為零勢(shì)能點(diǎn)，B點(diǎn)的電勢(shì)為-10V，由此可得A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差UAB=-10V。,電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能的變化關(guān)系,它們的關(guān)系如同重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系一樣，電場(chǎng)力做

5、正功時(shí)，電勢(shì)能減少；電場(chǎng)力做負(fù)功時(shí)，電勢(shì)能增加。電場(chǎng)力對(duì)電荷做功的多少等于電荷電勢(shì)能的變化量，所以電場(chǎng)力做的功是電勢(shì)能變化的亮度。用E 表示電勢(shì)能，則將電荷從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)有：,,判斷電勢(shì)能變化的方法,1.利用做功正負(fù)來(lái)判斷：,2.用推論判斷：,正電荷在電勢(shì)越高的地方電勢(shì)能越大。負(fù)電荷在電勢(shì)越低的地方電勢(shì)能越大。,3.利用能量轉(zhuǎn)化與守恒定律：,若只有電場(chǎng)力做功時(shí)，動(dòng)能增大電勢(shì)能必減小，反之，動(dòng)能減小電勢(shì)能必增加。,判斷電勢(shì)高低的方法,設(shè)法畫出電場(chǎng)線的方向，利用電場(chǎng)線方向判定。 用 來(lái)判定A、B兩點(diǎn)電勢(shì)高低。,比較電荷在電場(chǎng)中兩點(diǎn)電勢(shì)能大小的方法,1.根據(jù)場(chǎng)源電荷判斷：,離場(chǎng)源正電

6、荷越近，試探正電荷的電勢(shì)能越大，試探負(fù)電荷的電勢(shì)能 電勢(shì)能越小；離場(chǎng)源負(fù)電荷越近，試探正電荷的電勢(shì)能越小，試探負(fù)電荷越大。,2.根據(jù)電場(chǎng)線的方向判斷：,正電荷順著電場(chǎng)線方向移動(dòng)，電勢(shì)能越小，逆著電場(chǎng)線移動(dòng)，電勢(shì)能增大，負(fù)電荷相反。,3.根據(jù)做功判斷：,無(wú)論正負(fù)電荷，電場(chǎng)力做正功，電荷從電勢(shì)能大的地方移向電勢(shì)能小的地方，電場(chǎng)力做負(fù)功時(shí)恰好相反。,4.根據(jù)公式判斷：,5.根據(jù)能量守恒定律判斷：,在電場(chǎng)中，若只有電場(chǎng)力做功時(shí)，電荷的動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化，動(dòng)能增加，電勢(shì)能減小，反之，電勢(shì)能增加。,電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)P的電勢(shì)能 ，將q, 的大小，正負(fù)代入公式，EP的正值越大，電勢(shì)能越大，負(fù)值絕對(duì)值越大

7、，電勢(shì)能越小。,2.電場(chǎng)力做功,電場(chǎng)力與重力做功的特點(diǎn)極為相似，所以通過(guò)與重力場(chǎng)的類比，電場(chǎng)問(wèn)題就迎刃而解了。 物體在重力場(chǎng)中具有重力勢(shì)能。物體在重力場(chǎng)中由一個(gè)位置移動(dòng)到另一個(gè)位置，如果重力做正功，則重力勢(shì)能減小，重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能；如果重力做負(fù)功，則重力勢(shì)能增加，其他形式的能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能。重力做功的過(guò)程是重力勢(shì)能和其他形式的能相互轉(zhuǎn)化的過(guò)程，重力做了多少功，就有多少重力勢(shì)能和其他形式的能發(fā)生相互轉(zhuǎn)化。,類似地，電荷在電場(chǎng)中具有電勢(shì)能。電勢(shì)在電場(chǎng)由一個(gè)位置移動(dòng)到另一個(gè)位置，如果電場(chǎng)力做正功，則電勢(shì)能減小，電勢(shì)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能；如果電場(chǎng)力做負(fù)功，則電勢(shì)能增加，其他形式的能轉(zhuǎn)化為

8、電勢(shì)能。電場(chǎng)力做功的過(guò)程是電勢(shì)能和其他形式的能相互轉(zhuǎn)化的過(guò)程，電場(chǎng)力做了多少功，就有多少電勢(shì)能和其他形式的能發(fā)生相互轉(zhuǎn)化。,特點(diǎn),1.由 知，電場(chǎng)力做的功與路徑無(wú)關(guān)，只與初末位置電勢(shì)差有關(guān)。,2.電場(chǎng)力做功不改變帶點(diǎn)粒子的動(dòng)能和電勢(shì)能的總和，這一守恒關(guān)系類似機(jī)械能守恒定律。,電場(chǎng)力做功的四種計(jì)算方法,1.定義式計(jì)算法：,2.電勢(shì)變化計(jì)算法：,（此式只適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)）,（適用于任何電場(chǎng)）,3.電勢(shì)能變化計(jì)算法：,4.動(dòng)能變化計(jì)算法：,（適用于任何電場(chǎng)）,（適用于任何電場(chǎng)）,結(jié)合軌跡分析有關(guān)問(wèn)題,1.畫出入射點(diǎn)的軌跡切線，即畫出初速度v0的方向；,2.在根據(jù)軌跡的彎曲方向，確定電場(chǎng)力的方向；

9、,3.分析做什么運(yùn)動(dòng)；,4.利用分析力學(xué)的方法來(lái)分析粒子、帶電性質(zhì)、電場(chǎng)力做功的正負(fù)、電勢(shì)能增減、動(dòng)能增減、電勢(shì)大小變化、電場(chǎng)力大小變化等有關(guān)的問(wèn)題。,小資料,1.電勢(shì)能,1.電荷在電場(chǎng)中所具有的電勢(shì)叫電勢(shì)能。,,電場(chǎng)力做正功時(shí)，電勢(shì)能減少；電場(chǎng)力做負(fù)功時(shí)，電勢(shì)能增加。,電場(chǎng)力對(duì)電荷做功的多少等于電荷電勢(shì)能的變化量，所以電場(chǎng)力做的功是電勢(shì)能變化的亮度。,,不管是正電荷還是負(fù)電荷，正功 導(dǎo)致勢(shì)能減小，負(fù)功導(dǎo)致勢(shì)能增加。,1.利用做功正負(fù)來(lái)判斷：,2.用推論判斷：,正電荷在電勢(shì)越高的地方電勢(shì)能越大。負(fù)電荷在電勢(shì)越低的地方電勢(shì)能越大。,3.利用能量轉(zhuǎn)化與守恒定律：,若只有電場(chǎng)力做功時(shí)，動(dòng)能增大電勢(shì)能

10、必減小，反之，動(dòng)能減小電勢(shì)能必增加。,判斷電勢(shì)高低的方法,比較電荷在電場(chǎng)中兩點(diǎn)電勢(shì)能大小的方法,1.根據(jù)場(chǎng)源電荷判斷。,2.根據(jù)電場(chǎng)線的方向判斷。,3.根據(jù)做功判斷。,4.根據(jù)公式判斷。,5.根據(jù)能量守恒定律判斷。,設(shè)法畫出電場(chǎng)線的方向，利用電場(chǎng)線方向判定。 用 來(lái)判定A、B兩點(diǎn)電勢(shì)高低。,2.電場(chǎng)力做功,電勢(shì)在電場(chǎng)由一個(gè)位置移動(dòng)到另一個(gè)位置，如果電場(chǎng)力做正功，則電勢(shì)能減小，電勢(shì)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能；如果電場(chǎng)力做負(fù)功，則電勢(shì)能增加，其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能。,電場(chǎng)力做功的四種計(jì)算方法,1.定義式計(jì)算法：,2.電勢(shì)變化計(jì)算法：,3.電勢(shì)能變化計(jì)算法：,4.動(dòng)能變化計(jì)算法：,1.為了

11、使帶負(fù)電的點(diǎn)電荷在勻強(qiáng)電場(chǎng)中沿直線勻速地由a運(yùn)動(dòng)到b，必須對(duì)該電荷施加一個(gè)恒力作用，該恒力大小為F，方向與ab成 角，如圖所示。點(diǎn)電荷重力忽略不計(jì)。則（）,ab是勻強(qiáng)電場(chǎng)中的等勢(shì)線 勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)方向和F方向相反 a點(diǎn)的電勢(shì)比b點(diǎn)的電勢(shì)高 電荷由a到b的過(guò)程中電勢(shì)能減小,D,A.該粒子帶正電； B.該粒子帶負(fù)電； C.從J到K粒子的電勢(shì)能增加； D.粒子從J到K運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的動(dòng)能與電勢(shì)能之和不變。,B、D,2.一帶電粒子沿著下圖中曲線JK穿過(guò)一勻強(qiáng)電場(chǎng)，a、b、c、d為該電場(chǎng)的等勢(shì)面，其中 ；若不計(jì)粒子受的重力，可以確定：（ ）,3.在下圖中a、b帶等量異種電荷，MN為

12、ab連線的中垂線，現(xiàn)有一個(gè)帶電粒子從M點(diǎn)以一定初速v0射出，開始時(shí)一段軌跡如圖中的實(shí)線，不考慮粒子的重力，則在飛越該電場(chǎng)的過(guò)程中（ ）,A.該粒子帶負(fù)電； B.該粒子的動(dòng)能先增大后減小； C.該粒子的電勢(shì)能先減小后增大； D.該粒子運(yùn)動(dòng)到無(wú)窮遠(yuǎn)處后，速率一定仍為v0。,ABCD,4.在下圖中，判定在下列幾種情況下A、B兩點(diǎn)哪點(diǎn)電勢(shì)高？（填、<或=）。,<,<,<,,,5.如下圖所示，帶箭頭的線段表示某一電場(chǎng)的電場(chǎng)線，在電場(chǎng)力的作用下一帶電粒子（不計(jì)重力），經(jīng)過(guò)A點(diǎn)飛向B點(diǎn)，軌跡如圖中虛線所示，是判斷：,負(fù),B,B,A,A,1.（2002上海物理，6）如圖所示，在粗糙水平面上固定一點(diǎn)

13、電荷Q，在M點(diǎn)無(wú)初速釋放一帶有恒定電荷量的小物塊在Q的電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)靜止，則從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)的過(guò)程中（ ）,A.小物塊所受電場(chǎng)力逐漸減小 B.小物塊具有的電勢(shì)能逐漸減小 C.M點(diǎn)的電勢(shì)一定高于N點(diǎn)的電勢(shì) D.小物塊電勢(shì)能變化量的大小一定等于克服摩擦力做的功,ABD,提示,本題的四個(gè)選項(xiàng)相對(duì)獨(dú)立，分項(xiàng)進(jìn)行討論，從題干提供的信息可知，小物塊與電荷Q帶同種電荷（均為正電或均為負(fù)電）。小球遠(yuǎn)離電荷Q，據(jù)庫(kù)侖定律判斷，A項(xiàng)正確。小物塊從M運(yùn)動(dòng)到N，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減少，B項(xiàng)正確。若電荷Q為正電，則電勢(shì)UMUN，若電荷Q為負(fù)電，則UM