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高中物理沪科版（2020）必修第三册第九章 静电场第五节 带电粒子在电场中的运动获奖课件ppt
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这是一份高中物理沪科版（2020）必修第三册第九章 静电场第五节 带电粒子在电场中的运动获奖课件ppt，共50页。PPT课件主要包含了典例分析，例题2，由以上两式可得，静电力做的功，表达式，对公式进一步思考，本节公式，等高线与等势线的比较，电场力，电场强度等内容，欢迎下载使用。
电场中两点的电势差与电场力做功有何关系
匀强电场中电场强度与电势差有何关系
带电粒子由于携带电荷，在电场中会受到电场力的作用产生加速度，使其速度发生变化。在现代科学实验和技术设备中，常常根据这个原理利用电场来改变或控制带电粒子的运动。北京正负电子对撞机是我国第一台高能加速器，也是世界八大高能加速器之一，如图9-35所示是该装置中的双储存环。该对撺机是高能物理研究的重大科技基础设施。它为中国粒子物理和同步辐射应用提供了基本研究实验手段和条件，使中国高能物理研究进入了世界前沿。而且，正负电子对撞机产生的同步辐射作为特殊光源，可在生物、医学、化学、材料等顿域开展广泛的应用研究工作。
WG= EP1—EP2
（1）UAB=-UBA
1、定义：电场中两点间电势的差值叫电势差，也叫电压。
3、国际制单位：伏特 （V）
（3）UAC =UAB + UBC
UAB + UBC = UAC
UAB=φA-φBUBC =φB-φC
（φA-φB）+（φB-φC ）= φA- Φc
故UAC =UAB + UBC
例题1.关于电势差和电场力作功的说法中，正确的是（ ）A.电势差的大小由电场力在两点间移动电荷做的功和电荷的电量决定B.电场力在两点间移动电荷做功的多少由两点间的电势差和该电荷的电量决定C.电势差是矢量，电场力作的功是标量D.在匀强电场中与电场线垂直方向上任意两点的电势差均为零
电势差有正值也有负值，电势差的正负表示什么意义？
①电势差UAB是标量，有正负，正负表示两点电势φ的高低。（不表示大小）
UAB=1v φA- φB= 1v （ φA比φB高1v ）
UCA=-2v φc- φA=-2v （ φC比φA低2v ）
注：-2v比1v电势差相隔得多些（ 初中电压是电势差得特殊情况，只有正的特殊情况）
②电势具有相对性，与零势点的选择有关，而电势差与零势点的选择无关。
③电势差UAB与q无关，与A、B两点的位置有关 。
④描述电势差时，必须注明所指的两点的初末位置，UAB表示A、B两点的电势差。 UBA表示B、A两点的电势差。
例1.有一个带电荷量q=-3×10-6 C的点电荷，从某电场中的A点移到B点，电荷克服电场力做6×10-4 J的功，从B点移到C点，电场力对电荷做9×10-4 J的功，问:(1)AB、BC、CA间电势差各为多少?(2)如以B点电势为零，则A、C两点的电势各为多少?电荷在A、C两点的电势能各为多少?
例2.在电场中把电量为2.0×10-9C的正电荷从A移到B点，电场力做功1.5×10-7J，再把这个正电荷从B点移到C点，电荷克服电场力做功4.0×10-7J.问:（1）A，B，C三点中哪点电势最高?哪点电势最低?（2）求AB间、BC间和AC间的电势差.（3）把－ 1.5×10-9C电荷从A移到C点，电场力做多少功？（4）根据以上结果，定性地画出电场分布示意图，标出A，B，C三点可能的位置。
解析：(1)正电荷从A移到B点，电场力做正功，所以A点电势比B点高。正电荷从B移到C点，电场力做负功，所以C点电势比B点高。但C 、 B间的电势差的绝对值比A、B的电势差的绝对值高，所以C点电势最高，A点次之，B点最低。
(2)A、B的电势差：
＝[（1.5×10－7）／（2.0×10－9）]V＝75V
B 、C的电势差：UBC= WBC/ q = -200V
A 、C的电势差：UAC= UAB + UBC = 75V-200V=-125V
(3)把电荷q’ ＝－1.5×10－9C从A移到C点，静电力做功：
WAC＝ q’ UAC＝（ －1.5×10－9C ）×（－125）J＝1.875 ×10－7J
(4)电场分布示意图和A，B，C三点可能的位置如图
6、静电力做功的计算方法 (1)应用功的定义式求解匀强电场中静电力做的功：W＝qExcs θ。注意：此法只适用于匀强电场。 (2)根据电势能的变化与静电力做功的关系计算：静电力做了多少功，就有多少电势能和其他形式的能发生相互转化。 (3)应用公式WAB＝qUAB计算，可求变力做功。 符号规定：所移动的电荷若为正电荷，q取正值；若为负电荷，q取负值；若移动过程的始点电势φA高于终点电势φB，UAB取正值；若始点电势φA低于终点电势φB，UAB取负值。
(4)由动能定理求解静电力做的功：W电＋W其他＝ΔEk。即若已知动能的改变量和其他力做功的情况，就可由上述式子求解静电力做的功。 总之，力电相结合的问题，只要对静电力的性质分析正确(是恒力、变力)，根据受力情况判断出带电粒子的运动情况后，此题就转化为运动和力的问题，选择适当的公式和规律即可解决。
(1)小球由A到B的过程中静电力做的功；(2)A、C两点间的电势差。
1、如图所示：匀强电场的电场强度为E，电荷q从A点移到B点，A、B之间的电势差为UAB，距离为d，试分析电势差与电场强度的关系。
解析：由功的定义可得:
由电场力做功与电势差的关系得:
探究电势差与电场强度的关系
2、若A、B不在同一条电场线上，是否还能得出以上结论？如图所示（自己尝试推导）,已知A、B之间的电势差为UAB，距离为l，沿电场线方向的距离为d。
匀强电场中电势差和电场强度的关系
文字描述：匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两点沿电场线方向的距离的乘积。
距离最短，电势降低最快
适用范围：只适用于匀强电场，对于非匀强电场，可做定性判断。
(5). 在匀强电场中，沿任意一个方向上，电势降落都是均匀的，故在同一直线上相同间距的两点间的电势差相等。
(6). UAB=UCD在匀强电场中，相互平行的相等的线段两端点电势差相等。
如图甲所示，等差等势面的间距随电场强度的减小而增大。再如图乙所示，a、b、c为某条电场线上的三个点，且距离ab＝bc，由于电场线越密的地方电场强度越大，故Uab＜Ubc
例1. 在电场强度为 600 N/C的匀强电场中，A、B 两点相距5 cm，当A、B 两点连线沿着电场方向时，A、B 两点的电势差是____ V；当A、B 两点连线与电场方向成60°角时，A、B 两点的电势差是____V；当A、B 两点连线与电场方向垂直时，A、B 两点的电势差是___V。
1. 如图 , a、b、c、d、e 五个点在一直线上 , b、c 两点间的距离等于d、e 两点的距离。在a 点固定放置一个点电荷 , 带电荷量为 +Q ,已知在+Q 的电场中b、c 两点间的电势差为U。将另一个点电荷+q 从d 点移到e 点的过程中( ) A. 电场力做功qU B.克 服电场力做功qU C. 电场力做功大于qU D. 电场力做功小于qU
例2. 如图，在匀强电场中的 M、N 两点距离为 2 cm，两点间的电势差为 5 V , M、N 连线与场强方向成 60°角，则此电场的电场强度多大？若Ｏ点为 M、N 连线的中点,则 MO 两点的电势差 UMO 多大？
利用等分法计算匀强电场中的电势
试画出匀强电场的电场线
，这个式子表示什么含义？
1、在匀强电场中，场强在数值上等于沿场强方向每单位距离上的电势差。
3、E的单位为V/m
（1 V/m=1 N/C ）自行证明
不是简单数学变形，而是有着丰富的物理内涵
2、电场强度的大小等于两点间的电势差与这两点间沿电场方向的距离的比值。这一比值在非匀强电场中也有意义。
从式子中可看出E的单位是什么？
公式的表述：在匀强电场中，电场强度的大小等于两点间的电势差与两点沿电场强度方向距离的比值。也就是说，电场强度在数值上等于沿电场方向每单位距离上降低的电势。
1．公式E＝U/d只适用于匀强电场，电场强度E与电势差U和沿电场方向两点间的距离d无关。2．电场中A、B两点的电势差UAB跟电荷移动的路径无关，由电场强度E及A、B两点沿电场方向的距离d决定。3．公式E＝U/d说明电场强度在数值上等于沿电场方向每单位距离上降低的电势，电场强度的方向是电势降低最快的方向。4．在匀强电场中，沿任意一个方向，电势降落都是均匀的，则有：（1）在同一直线上相同间距的两点间电势差相等；（2）等分线段就等分线段两端的电势差；（3）线段中点的电势为两端电势的平均值；（4）在匀强电场中，相互平行且长度相等的线段两端点的电势差相等
结论：1等势线越密，电势降落得越快
2电势降落得越快，电场强度越大
匀强电场计算式，E与U和沿d无关。
『判一判』(1)公式U＝Ed适用于所有的电场。( )(2)由U＝Ed可知，匀强电场中两点的电势差与这两点的距离成正比。( )(3)沿电场线方向电势降落得最快。( )
放入电场中某一点的电荷受到的电场力跟它的电荷量比值
电荷在电场中两点间移动时，电场力所做的功跟电荷量的比值
比较电场强度与电势差的关系
是矢量，正电荷受力方向为E的方向
虽有正负，但是标量，正负表示两点电势高低
(1)对于匀强电场E＝(2)U和E是描述电场性质的物理量，大小取决于电场本身，与F、q、W无关
比较电场强度的三个公式
是电场强度大小的定义式
F∝q， 与F、q无关
真空中点电荷场强的决定式
由E＝ 和库仑定律导出
真空中场源电荷Q是点电荷
是匀强电场中场强的计算式
由F＝qE和W＝qU导出
沿着电场线方向电势越来越低.
真理是相对的.只有匀强电场该结论才成立.
全面分析问题(六种常见电场)
任意电场电势差的定义式(度量式)
电场中两点的电势差与电场力做功有何关系
匀强电场中电场强度与电势差有何关系
带电粒子由于携带电荷，在电场中会受到电场力的作用产生加速度，使其速度发生变化。在现代科学实验和技术设备中，常常根据这个原理利用电场来改变或控制带电粒子的运动。北京正负电子对撞机是我国第一台高能加速器，也是世界八大高能加速器之一，如图9-35所示是该装置中的双储存环。该对撺机是高能物理研究的重大科技基础设施。它为中国粒子物理和同步辐射应用提供了基本研究实验手段和条件，使中国高能物理研究进入了世界前沿。而且，正负电子对撞机产生的同步辐射作为特殊光源，可在生物、医学、化学、材料等顿域开展广泛的应用研究工作。
WG= EP1—EP2
（1）UAB=-UBA
1、定义：电场中两点间电势的差值叫电势差，也叫电压。
3、国际制单位：伏特 （V）
（3）UAC =UAB + UBC
UAB + UBC = UAC
UAB=φA-φBUBC =φB-φC
（φA-φB）+（φB-φC ）= φA- Φc
故UAC =UAB + UBC
例题1.关于电势差和电场力作功的说法中，正确的是（ ）A.电势差的大小由电场力在两点间移动电荷做的功和电荷的电量决定B.电场力在两点间移动电荷做功的多少由两点间的电势差和该电荷的电量决定C.电势差是矢量，电场力作的功是标量D.在匀强电场中与电场线垂直方向上任意两点的电势差均为零
电势差有正值也有负值，电势差的正负表示什么意义？
①电势差UAB是标量，有正负，正负表示两点电势φ的高低。（不表示大小）
UAB=1v φA- φB= 1v （ φA比φB高1v ）
UCA=-2v φc- φA=-2v （ φC比φA低2v ）
注：-2v比1v电势差相隔得多些（ 初中电压是电势差得特殊情况，只有正的特殊情况）
②电势具有相对性，与零势点的选择有关，而电势差与零势点的选择无关。
③电势差UAB与q无关，与A、B两点的位置有关 。
④描述电势差时，必须注明所指的两点的初末位置，UAB表示A、B两点的电势差。 UBA表示B、A两点的电势差。
例1.有一个带电荷量q=-3×10-6 C的点电荷，从某电场中的A点移到B点，电荷克服电场力做6×10-4 J的功，从B点移到C点，电场力对电荷做9×10-4 J的功，问:(1)AB、BC、CA间电势差各为多少?(2)如以B点电势为零，则A、C两点的电势各为多少?电荷在A、C两点的电势能各为多少?
例2.在电场中把电量为2.0×10-9C的正电荷从A移到B点，电场力做功1.5×10-7J，再把这个正电荷从B点移到C点，电荷克服电场力做功4.0×10-7J.问:（1）A，B，C三点中哪点电势最高?哪点电势最低?（2）求AB间、BC间和AC间的电势差.（3）把－ 1.5×10-9C电荷从A移到C点，电场力做多少功？（4）根据以上结果，定性地画出电场分布示意图，标出A，B，C三点可能的位置。
解析：(1)正电荷从A移到B点，电场力做正功，所以A点电势比B点高。正电荷从B移到C点，电场力做负功，所以C点电势比B点高。但C 、 B间的电势差的绝对值比A、B的电势差的绝对值高，所以C点电势最高，A点次之，B点最低。
(2)A、B的电势差：
＝[（1.5×10－7）／（2.0×10－9）]V＝75V
B 、C的电势差：UBC= WBC/ q = -200V
A 、C的电势差：UAC= UAB + UBC = 75V-200V=-125V
(3)把电荷q’ ＝－1.5×10－9C从A移到C点，静电力做功：
WAC＝ q’ UAC＝（ －1.5×10－9C ）×（－125）J＝1.875 ×10－7J
(4)电场分布示意图和A，B，C三点可能的位置如图
6、静电力做功的计算方法 (1)应用功的定义式求解匀强电场中静电力做的功：W＝qExcs θ。注意：此法只适用于匀强电场。 (2)根据电势能的变化与静电力做功的关系计算：静电力做了多少功，就有多少电势能和其他形式的能发生相互转化。 (3)应用公式WAB＝qUAB计算，可求变力做功。 符号规定：所移动的电荷若为正电荷，q取正值；若为负电荷，q取负值；若移动过程的始点电势φA高于终点电势φB，UAB取正值；若始点电势φA低于终点电势φB，UAB取负值。
(4)由动能定理求解静电力做的功：W电＋W其他＝ΔEk。即若已知动能的改变量和其他力做功的情况，就可由上述式子求解静电力做的功。 总之，力电相结合的问题，只要对静电力的性质分析正确(是恒力、变力)，根据受力情况判断出带电粒子的运动情况后，此题就转化为运动和力的问题，选择适当的公式和规律即可解决。
(1)小球由A到B的过程中静电力做的功；(2)A、C两点间的电势差。
1、如图所示：匀强电场的电场强度为E，电荷q从A点移到B点，A、B之间的电势差为UAB，距离为d，试分析电势差与电场强度的关系。
解析：由功的定义可得:
由电场力做功与电势差的关系得:
探究电势差与电场强度的关系
2、若A、B不在同一条电场线上，是否还能得出以上结论？如图所示（自己尝试推导）,已知A、B之间的电势差为UAB，距离为l，沿电场线方向的距离为d。
匀强电场中电势差和电场强度的关系
文字描述：匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两点沿电场线方向的距离的乘积。
距离最短，电势降低最快
适用范围：只适用于匀强电场，对于非匀强电场，可做定性判断。
(5). 在匀强电场中，沿任意一个方向上，电势降落都是均匀的，故在同一直线上相同间距的两点间的电势差相等。
(6). UAB=UCD在匀强电场中，相互平行的相等的线段两端点电势差相等。
如图甲所示，等差等势面的间距随电场强度的减小而增大。再如图乙所示，a、b、c为某条电场线上的三个点，且距离ab＝bc，由于电场线越密的地方电场强度越大，故Uab＜Ubc
例1. 在电场强度为 600 N/C的匀强电场中，A、B 两点相距5 cm，当A、B 两点连线沿着电场方向时，A、B 两点的电势差是____ V；当A、B 两点连线与电场方向成60°角时，A、B 两点的电势差是____V；当A、B 两点连线与电场方向垂直时，A、B 两点的电势差是___V。
1. 如图 , a、b、c、d、e 五个点在一直线上 , b、c 两点间的距离等于d、e 两点的距离。在a 点固定放置一个点电荷 , 带电荷量为 +Q ,已知在+Q 的电场中b、c 两点间的电势差为U。将另一个点电荷+q 从d 点移到e 点的过程中( ) A. 电场力做功qU B.克 服电场力做功qU C. 电场力做功大于qU D. 电场力做功小于qU
例2. 如图，在匀强电场中的 M、N 两点距离为 2 cm，两点间的电势差为 5 V , M、N 连线与场强方向成 60°角，则此电场的电场强度多大？若Ｏ点为 M、N 连线的中点,则 MO 两点的电势差 UMO 多大？
利用等分法计算匀强电场中的电势
试画出匀强电场的电场线
，这个式子表示什么含义？
1、在匀强电场中，场强在数值上等于沿场强方向每单位距离上的电势差。
3、E的单位为V/m
（1 V/m=1 N/C ）自行证明
不是简单数学变形，而是有着丰富的物理内涵
2、电场强度的大小等于两点间的电势差与这两点间沿电场方向的距离的比值。这一比值在非匀强电场中也有意义。
从式子中可看出E的单位是什么？
公式的表述：在匀强电场中，电场强度的大小等于两点间的电势差与两点沿电场强度方向距离的比值。也就是说，电场强度在数值上等于沿电场方向每单位距离上降低的电势。
1．公式E＝U/d只适用于匀强电场，电场强度E与电势差U和沿电场方向两点间的距离d无关。2．电场中A、B两点的电势差UAB跟电荷移动的路径无关，由电场强度E及A、B两点沿电场方向的距离d决定。3．公式E＝U/d说明电场强度在数值上等于沿电场方向每单位距离上降低的电势，电场强度的方向是电势降低最快的方向。4．在匀强电场中，沿任意一个方向，电势降落都是均匀的，则有：（1）在同一直线上相同间距的两点间电势差相等；（2）等分线段就等分线段两端的电势差；（3）线段中点的电势为两端电势的平均值；（4）在匀强电场中，相互平行且长度相等的线段两端点的电势差相等
结论：1等势线越密，电势降落得越快
2电势降落得越快，电场强度越大
匀强电场计算式，E与U和沿d无关。
『判一判』(1)公式U＝Ed适用于所有的电场。( )(2)由U＝Ed可知，匀强电场中两点的电势差与这两点的距离成正比。( )(3)沿电场线方向电势降落得最快。( )
放入电场中某一点的电荷受到的电场力跟它的电荷量比值
电荷在电场中两点间移动时，电场力所做的功跟电荷量的比值
比较电场强度与电势差的关系
是矢量，正电荷受力方向为E的方向
虽有正负，但是标量，正负表示两点电势高低
(1)对于匀强电场E＝(2)U和E是描述电场性质的物理量，大小取决于电场本身，与F、q、W无关
比较电场强度的三个公式
是电场强度大小的定义式
F∝q， 与F、q无关
真空中点电荷场强的决定式
由E＝ 和库仑定律导出
真空中场源电荷Q是点电荷
是匀强电场中场强的计算式
由F＝qE和W＝qU导出
沿着电场线方向电势越来越低.
真理是相对的.只有匀强电场该结论才成立.
全面分析问题(六种常见电场)
任意电场电势差的定义式(度量式)
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