高中物理人教版 (2019)必修 第三册电容器的电容课前预习ppt课件

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第三册电容器的电容课前预习ppt课件，共34页。PPT课件主要包含了静电力做功，对于非匀强电场也适用，电势能，类比猜想，例题与练习，若q为负点电荷呢，理解电势，与高度类比等内容，欢迎下载使用。
一个试探匀强电荷在电场中某点由静止释放,将如何运动?
在电场力作用下电荷做加速运动,一段时间后获得一定的速度
从能量转化的角度思考：物体动能增加了，意味着有另外一种形式的能量减少了。
把正电荷沿不同路径从A点移到B电场力做功？
在电场中移动电荷时，静电力做的功与电荷的起始位置和终止位置有关，但与电荷经过的路径无关。
一、静电力做功的特点1．特点：在匀强电场中移动电荷时，静电力所做的功与电荷的____________和____________有关，与电荷经过的路径________。2．匀强电场中静电力做功的大小：W＝____________ ，其中l为电荷____________移动的位移。
由于移动电荷时静电力做的功与移动的路径无关，电荷在电场中具有跟位置相关的能，这种能叫做电势能，用EP表示。
（1）概念：电荷在________中具有的势能。用Ep表示。
（2）零势能点（面）：电场中规定的电势能为______的位置，通常把离场源电荷____________或____________的电势能规定为0。
（3）电势能的变化量：电势能的变化由电场力做功体现。当WAB为正值时,Ep A > Ep B，表明静电力做______，电势能_____；当WAB为负值时,Ep A < Ep B ，表明静电力做_____，电势能_____。
（4）电势能的大小：在（3）的理解上我们可以认为：电荷在某点的电势能，等于把它从这点移动到______________时静电力做的功。
（5）电势能的特性：相对性：与零电势能面有关系统性：电势能是相互作用的________所共有的，或者说是电荷及对它作用的________所共有的。标量：只有大小，没有方向。（电势能有正负，正负表大小）
电场力做正功，电势能减少；
电场力做负功，电势能增加。
与重力做功跟重力势能变化关系相类比
重力场中，重力：地球和物体之间存在的吸引力
电场中，电场力：电荷之间的作用力
有重力就有重力势能Ep= mgh
有电场力就有相应的能，叫电势能EP
Ep由物体和地面间的相对位置决定
EP由电荷间的相对位置决定
W重 = EP1-EP2
W电 = EPA-EPB
正电荷从A点移到B点时,静电力做正功,电荷的电势能减少.
正电荷从B点移到A点时,静电力做负功,即电荷克服静电力做功,电荷的电势能增加.
尽管重力做功与电场力做功很相似，但还是存在一定的差异----因为电场中运动的有两种电荷（正电荷、负电荷）
正电荷顺电场线移动，电场力做正功，电势能减少 负电荷顺电场线移动，电场力做负功，电势能增加
正电荷逆电场线移动，电场力做负功，电势能增加 负电荷逆电场线移动，电场力做正功，电势能减少
不同电性的电荷在同一电场中做完全相同的运动，其电势能的变化情况不同。
（6）对电势能的理解：电势能的大小取决于零势能位置的选取；而某电荷在电场中两点的电势能之差与零势能位置无关。要确定电荷在电场中的电势能，应先规定电场中的零势能位置。（可记：正点电荷的电场中，正试探电荷的电势能始终为正，负试探电荷的电势能始终为负；负点电荷的电场中，正试探电荷的电势能始终为负，负试探电荷电势能始终为正。）
例1、右图中MN为电场中某一条电场线方向向右，在线取点a、b ，今将一电荷＋q，从a移到b则（ ）A.电场力做正功，＋q的电势能增加；B.电场力做负功，＋q的电势能增加；C.电场力做正功，＋q的电势能减少；D.电场力做负功，＋q的电势能减少。
例2、A和B为电场中某条电场线上的点，c将q=4×10-9的正电荷从A点移到B点需克服电场力做功5×10-7J，则： ⑴电场方向由A→B还是B→A？ ⑵电荷在哪点时电势能大？大多少？
（1）B指向A（2）B点大，大5×10-7J
例3、如图所示，ＭＮ是负点电荷产生的电场中的一条电场线。一个带正电的粒子（不计重力）从a到b穿越这条电场线的轨迹如图中虚线所示，则该带电粒子在a点的加速度一定　　　在b点的加速度。带电粒子在a点的电势能一定　　　在b点的电势能。（填“大于”、“小于”式“等于”）。
例4（多选）、如图所示，点电荷的静电场中电场线用实线表示，但其方向未标明，虚线是某一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹。a、b是轨迹上的两点。若带电粒子在运动中只受到电场力作用，根据此图可作出正确判断的是( )A.带电粒子所带电荷的性质B.带电粒子在a、b两点的受力方向C.带电粒子在a、b两点的速度何处较大D.带电粒子在a、b两点的电势能何处较大
思考:电场的力的性质我们用场强E来描述。那么电场中的能的性质我们又应该用什么物理量来描述呢？
电场的能的性质也是电场本身的一种属性，它只能由场源本身所决定，而与电场中有无放入试探电荷无关。我们不能用“电势能”来描述电场的能的性质，我们引入一个新的物理量——“电势”来表示。
【情景1】 如图，匀强电场场强大小100N/C，OA、AB距离L均为1m，完成下列练习，并思考以下问题：
（1）分别求出将+1C、+2C、+3C点电荷从A点移到O点电场力做功；
（2）若规定O点为零势能面，分别求出三个点电荷在A点的电势能；
（3）算出每个点电荷在A点的电势能与其电荷量的比值，并归纳有什么规律？
电势：描述电场的能的性质的物理量。
问题：我们该衡量电场的能的性质、怎样去定义“电势”呢？
该比值是一个与q无关，仅与电场及A点的位置有关的量。
1．定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的_______的比值2．公式：φ＝______。3．单位：国际单位制中，电势的单位是________，符号是V。1V＝1 J/C。
小结：计算电势首先要规定零电势处，电势有正负，正、负分别表示该处的电势比零电势处电势高或低，而不是方向，因此电势是标量。
4．特点①相对性：电场中各点电势的高低，与所选取的零电势点的位置有关，常取离场源电荷________或大地的电势为0。②标矢性：电势是标量，只有大小，没有方向，但有________。
【情景2】 如图，匀强电场场强大小100N/C，OA、AB距离L均为1m，完成下列练习，并小组讨论以下问题：
（1）求出将+1C点电荷从B点移到O点电场力做功；
（2）若规定O点为零势能面，求出点电荷在B点的电势能；
（3）出B点的电势，并与A点的电势对比，分析沿电场线方向电势如何变化？
5．变化情况沿着电场线方向电势逐渐降低电势降低最快的方向为电场线方向
例1、如果把q=1.0×10-8的电荷从无穷远处移至电场中的A点，需克服电场力做功W=1.2×10-4J.那么⑴ q在A点的电势能和在A点的电势分别是多少？⑵ q未移入电场前A点的电势是多少 ？
（1）EpA=1.2×10-4J φ=1.2×104V（2）φ=1.2×104V
例2（多选）、如图所示，电场中有A、B两点，则下列说法中正确的（ ）A、电势φA> φB 场强EA>EBB、电势φA> φB 场强EAEpB
例3（多选）、如图所示,水平固定的小圆盘A,带电量为Q,电势为零,从圆盘外O静止释放一质量为m,带电量为+q的小球,由于电场力的作用,小球竖直上升的高度可达盘中心竖直线上的c点,Oc=h,又知道过竖直线上的b点时,小球速度最大,则在Q所形成的电场中,可确定的物理量是（ ）A. b点的场强 B. c点的场强 C. b点的电势 D. c点的电势
探究一、如何判定静电力做功的正、负？
(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；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。
练习．如图所示，在水平向右的匀强电场中有一绝缘斜面，斜面上有一带电金属块沿斜面滑下，已知在金属块滑下的过程中动能增加了12 J，金属块克服摩擦力做功8.0 J，重力做功24 J ，则以下判断正确的是( )A．金属块带负电荷B．金属块克服电场力做功8.0 JC．金属块的电势能减少4.0 JD．金属块的机械能减少12 J
解析：根据动能定理可得：WG＋W电＋Wf＝ΔEk，代入数据即可求得W电＝－4 J，即金属块克服电场力做功4 J，金属块的电势能增加4 J，电场力做负功，金属受到的电场力向右，金属块带正电，故A、B、C错误；在该过程中金属块动能增加12 J，重力势能减少24 J，因此金属块的机械能减少12 J，故D正确。
探究二、判断电势能大小的方法有哪些？
(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。
探究三、电势高低的判断方法有哪些？
(1)电场线法：沿电场线方向，电势越来越低。(2)场源电荷判断法：离场源正电荷越近的点，电势越高；离场源负电荷越近的点，电势越低。(3)电势能判断法：对于正电荷，电势能越大，所在位置的电势越高；对于负电荷，电势能越小，所在位置的电势越高。
练习、(多选)如图所示,某区域电场左右对称分布,M、N为对称线上的两点,下列说法正确的是(　　)A.M点电势一定高于N点电势B.M点电场强度一定大于N点电场强度C.正电荷在M点的电势能大于在N点的电势能D.将电子从M点移动到N点,静电力做正功
解析:沿电场线方向电势逐渐降低,M点电势一定高于N点电势,选项A正确;因电场线越密的区域电场强度越大,由题图可知,N点电场强度大于M点电场强度,选项B错误;由Ep=qφ可知,正电荷在M点的电势能大于在N点的电势能,选项C正确;电子从M点移到N点的过程中,受到的静电力与移动方向相反,静电力做负功,选项D错误。
同一重力场中，零势能点确定的情况下，同一位置的高度一定相同，但同一位置的重力势能不一定相同（还取决于物体的质量）
电场中，同一电荷在电场中的不同位置,电势能不同。（电势能由电势和试探电荷共同影响）
Ep/m = gh，h只与相对位置有关
EP/q 叫做电势φ，只与相对位置有关
重力场中，同一物体在不同位置，重力势能不同。（重力势能由高度和质量共同影响）
同一电场中，零势能点确定的情况下，同一位置的电势一定相同，但同一位置的电势能不一定相同（还取决于试探电荷的带电量）