第十章 专题2 电场的能的性质-2022-2023学年新教材高中物理必修第三册【金版教程】创新导学案课件PPT（人教版）

静电场中的能量 第十章 专题二　电场的能的性质 课堂探究评价 解决该类问题应熟练掌握以下知识及规律 (1)电场线或等差等势面密集的地方场强大。 (2)电场线垂直于等势面，从电势较高的等势面指向电势较低的等势面，即沿着电场线方向电势降低最快。 (3)带电粒子所受合力(往往仅为静电力)指向轨迹曲线的内侧；所受静电力的方向沿电场线的切线方向或反方向，即垂直于等势面。 (4)带电粒子在某点的速度方向为轨迹切线方向。 (5)静电力做正功，电势能减小；静电力做负功，电势能增大。 有时还要用到牛顿第二定律、动能定理等知识。 例1　(多选)一粒子从A点射入电场，从B点射出电场，电场的等差等势面和粒子的运动轨迹如图所示，图中左侧前三个等势面彼此平行且间隔均匀，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 答案 规范解答 带电粒子在电场中运动轨迹问题的易错点 (1)误认为电场线方向就是电荷受到静电力的方向。 (2)误认为电场线是电荷在电场中的运动轨迹。 (3)静电力随便画，以为只朝轨迹弯曲的一侧就可以。静电力只可能有两个方向：要么沿电场强度的方向(对应于正电荷)，要么沿电场强度的反方向(对应于负电荷)。 (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。 A．无论图中的实线是电场线还是等势面，a点的场强都比b点的场强小 B．无论图中的实线是电场线还是等势面，a点的电势都比b点的电势高 C．无论图中的实线是电场线还是等势面，电子在a点的电势能都比在b点的电势能小 D．如果实线是等势面，电子在a点的速率一定大于在b点的速率 [变式训练1]　一个电子只在静电力作用下从a点运动到b点的轨迹如图虚线所示，图中一组平行实线可能是电场线也可能是等势面，则以下说法正确的是(　　) 答案 解析　若图中实线是电场线，电子所受的静电力水平向右，电场线方向水平向左，则a点的电势比b点低；若实线是等势面，由于电场线与等势面垂直，电子所受静电力方向向下，则电场线方向向上，则a点的电势比b点高，故B错误。不论图中实线是电场线还是等势面，该电场都是匀强电场，a点和b点的场强大小都相等，故A错误。如果图中实线是电场线，电子所受的静电力水平向右，静电力对电子做正功，电子电势能减小，电子在a点的电势能比在b点的电势能大，故C错误。如果图中实线是等势面，电子所受静电力方向向下，静电力对电子做负功，则电子在b点的动能较小，即电子在a点的速率一定大于在b点的速率，故D正确。 解析 1．静电力做功的计算方法 (1)由公式W＝qElcosθ计算，此公式只适用于匀强电场。 (2)由WAB＝qUAB计算，此公式适用于任何电场。 (3)由电势能的变化计算：WAB＝EpA－EpB＝－ΔEp。 (4)由动能定理计算：W静电力＋W其他力＝ΔEk。 2．电场中的功能关系 (1)如果只有静电力做功，则动能和电势能之间相互转化，动能(Ek)和电势能(Ep)的总和不变，即： ①ΔEp＝－ΔEk。 ②静电力做正功，电势能减少，动能增加；静电力做负功，电势能增加，动能减少。 (2)除静电力之外其他力做正功，动能和电势能之和变大；除静电力之外其他力做负功，动能和电势能之和变小。 (3)如果只有静电力、重力和系统内弹力做功，则电势能和机械能之和保持不变。 (4)如果只有静电力做功，机械能一定不守恒。 3．电势能增、减的判断方法 (1)做功判断法―→静电力做正功，电势能减小；静电力做负功，电势能增加。 (2)公式法―→由Ep＝qφp，将q、φp的大小、正负号一起代入公式，Ep的正值越大，电势能越大，Ep的负值越小，电势能越大。 (3)能量守恒法―→在电场中，若只有静电力做功，电荷的动能和电势能相互转化，动能增加，电势能减小，反之，电势能增加。 (4)电荷电势法―→正电荷在电势高的地方电势能大，负电荷在电势低的地方电势能大。 例2　如图所示，在O点放置一个正电荷，在过O点的竖直平面内的A点自由释放一个带正电的小球，小球的质量为m、电荷量为q。小球落下的轨迹如图中虚线所示，它与以O为圆心、R为半径的圆(图中实线表示)相交于B、C两点，O、C在同一水平线上，∠BOC＝30°，A距离OC的竖直高度为h。若小球通过B点的速度为v，试求： (1)小球通过C点的速度大小； (2)小球由A到C的过程中电势能的增加量。 答案 规范解答 在解决电场中的能量问题时常用到的基本规律有动能定理、能量守恒定律，以及功能关系。 (1)应用动能定理解决问题需研究合力做的功(即总功)。 (2)应用能量守恒定律解决问题需注意电势能和其他形式能之间的转化。 (3)应用功能关系解决问题需明确静电力做功与电势能改