第10章 培优课3 电场线、等势面与电荷运动轨迹问题　电场中的功能关系（课件PPT）-【状元桥·优质课堂】2023-2024学年新教材高中物理必修第三册（人教版2019）

静电场中的能量 第十章　 培优课三　电场线、等势面与电荷运动轨迹问题　电场中的功能关系 课堂·深度探究 课末·随堂演练 课后·限时作业 [学习目标]　1.掌握电场线、等势面与电荷运动轨迹相结合问 题的分析思路和方法（科学思维）.2. 会利用功能关系、能量 守恒定律分析电场综合问题（科学思维）. 返回目录 物理　必修　第三册 　 课堂·深度探究 考点一　电场线、等势线与电荷运动轨迹问题 1.速度方向：沿运动轨迹某点的切线方向. 2.静电力的方向：带电粒子仅受静电力作用做曲线运动时，带 正电的粒子所受静电力的方向沿电场线的切线方向，所受合力 的方向指向轨迹曲线凹侧. 3.电场线和等势线的关系：一般思路：要根据等势线与电场线 处处垂直的关系和电势高低画出电场线帮助分析问题. 返回目录 物理　必修　第三册 　 4.静电力做功的正负及电势能的增减关系：若静电力与速度方 向的夹角为锐角，则静电力做正功，电势能减少；若静电力与 速度方向的夹角为钝角，则静电力做负功，电势能增加. 5.粒子的加速度变化：根据牛顿运动定律知，加速度变化取决 于带电粒子在电场中所受合力的变化.其中静电力的大小变化 可根据电场线（或等差等势面）的疏密情况来确定. 6.粒子运动的速度变化或动能的增减的判断：根据动能定理 知，若合力对粒子做正功，则粒子的速度变大，动能增加；若 合力对粒子做负功，则粒子的速度变小，动能减少. 返回目录 物理　必修　第三册 　 当然，粒子运动过程中动能、电势能的变化情况也可以根据能 量的转化与守恒定律来判断. 6.粒子运动的速度变化或动能的增减的判断：根据动能定理 知，若合力对粒子做正功，则粒子的速度变大，动能增加；若 合力对粒子做负功，则粒子的速度变小，动能减少. 返回目录 物理　必修　第三册 　 【例题1】某电场的电场线分布如图实线所示，以下说法正确 的是（　　） A.c点电场强度小于b点电场强度 B.b点电势低于c点电势 C.若将一带电荷量为＋q的试探电荷由a点移动到d点，电荷的 电势能将减小 D.若某一点电荷只在静电力的作用下沿虚线由a点运动到d点， 可判断该点电荷一定带负电 思维导引：根据电场线判断电场强度的强弱变化，可得出电场 力的大小变化，由运动轨迹可知带电粒子的运动情况，进而判 断电势、电势能的变化. 返回目录 物理　必修　第三册 　 答案　C 解析　电场线密的地方电场强度大，电场线疏的地方电场强度 小，则c点的电场强度大于b点的电场强度，选项A错误；沿着 电场线方向电势降低，故b点的电势高于c点的电势，选项B错 误；沿着电场线方向电势降低，故a点的电势高于d点的电势， 故将一带电荷量为＋q的试探电荷由a点移动到d点，电荷的电 势能将减小，选项C正确；由点电荷的运动轨迹弯曲方向可 知，点电荷所受静电力与电场线方向相同，故点 电荷带正电，选项D错误. 返回目录 物理　必修　第三册 　 【变式1】如图所示，某次雷雨天气，带电云层和建筑物上的 避雷针之间形成电场，图中虚线为该电场的三条等差等势线， 实线为某带电粒子从A运动到B的轨迹，A、B为运动轨迹上的 两点.带电粒子的重力不计，避雷针带负电.则（　　） A.带电粒子带负电 B.避雷针尖端附近电势较高 C.带电粒子在A点的加速度大于在B点的加速度 D.带电粒子在A点的电势能大于在B点的电势能 答案　D 返回目录 物理　必修　第三册 　 解析　根据带电粒子的运动轨迹可知，带电粒子受到指向曲线 弯曲内侧的作用力，即带电粒子与带负电的避雷针之间为相互 吸引力，带电粒子带正电，选项A错误；避雷针带负电，带电 云层和建筑物上的避雷针之间形成的电场中，电场线指向避雷 针，沿着电场线的方向，电势降低，由此可知，避雷针尖端附 近电势较低，选项B错误； 返回目录 物理　必修　第三册 　 等差等势线越密集的位置，电场强度越强，由此可知，B点的电场强度大小大于A点的，由牛顿第二定律a＝，则带电粒子在B点的加速度大于在A点的加速度，选项C错误；避雷针尖端附近电势较低，即φA＞φB，根据电势能与电势的关系Ep＝qφ，又因为粒子带正电，则带电粒子在A点的电势能大于在B点的电势能，选项D正确. 返回目录 物理　必修　第三册 　 考点二　电场中的功能关系 1.合力做功等于物体动能的变化量，即W合＝ΔEk，这里的W合 指合外力做的功. 2.静电力做功决定带电体电势能的变化量，即WAB＝EpA－EpB ＝－ΔEp.这与重力做功和重力势能变化的关系类似. 3.只有静电力做功时，带电体电势能与动能的总量保持不变， 即Ep1＋Ek1＝Ep2＋Ek2.这与只有重力做功时，物体的机械能守 恒类似. 返回目录 物理　必修　第三册 　 【例题2】如图所示，在竖直平面内，光滑绝缘直杆AC与半