第十章 静电场中的能量 章节复习（复习课件）物理人教版2019必修第三册

该高中物理课件系统梳理了静电场中的能量核心知识，涵盖静电力做功、电势能、电势、电容器及带电粒子运动等内容，通过定义式关联、特点归纳及表格对比等方式构建知识网络，清晰呈现各概念间的逻辑关系。 其亮点在于以物理观念和科学思维为导向，设计“概念辨析-例题解析-分层练习”复习路径，如通过v-t图像分析电场强度变化培养科学推理能力，结合喷墨打印机实例强化能量观念。分层作业满足不同学生需求，助力教师精准复习，提升学生知识应用能力。

null 章节复习 十 《第十章 静电场中的能量》 授课人： 版权所有 QQ894665727 知识构建 版权所有 QQ894665727 静电力做功 1.特点：静电力做功与路径无关，只与电荷量和电荷移动过程始、末位置间的电势差有关． 2.求电场力做功的四种方法 ①利用功的定义： ，仅适用于匀强电场． ②电势差的关系： ，仅适用于任何电场． ③与电势能变化关系： ． ④动能定理： 版权所有 QQ894665727 电势能 1.定义：电荷在电场中具有的势能，称为电势能． 2.静电力做功与电势能变化的关系 ①静电力做的功等于电荷电势能的减少量，即 . 静电力对电荷做多少正功，电荷电势能就减少多少；电荷克服静电力做多少功，电荷电势能就增加多少． ②电势能的大小：由 可知，若令 ，则 即一个电荷在电场中某点具有的电势能，数值上等于将其从该点移到零势能位置过程中静电力所做的功． 电势能具有相对性，通常把无限远处或大地表面的电势能规定为零 提分点拨 版权所有 QQ894665727 判断电势能变化的两种方法 1. 根据静电力做功：静电力做正功，电势能减少；静电力做负功，电势能增加． 2. 根据Ep＝qφ：正电荷在电势越高处电势能越大；负电荷在电势越高处电势能越小． 版权所有 QQ894665727 课堂练习 1．A、B是电场中一条电场线上的两点，如图甲所示，t=0时刻，一个电子从A点由静止释放，仅在静电力作用下从A点运动到B点，该过程中其速度v随时间t的变化图像如图乙所示。关于该电场，下列说法正确的是（　　） A．可以判断出电场线的方向是由A到B B．A点的电场强度大小小于B点的电场强度大小 C．该电子在A点的电势能大于在B点的电势能 D．该电子在A点的电势能小于在B点的电势能 C 版权所有 QQ894665727 课堂练习 版权所有 QQ894665727 电势 1.定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值 2.电势是标量，有正、负之分，其正(负)表示该点电势比零电势高(低)． 3.相对性：电势是个相对的量，某点的电势与零电势点的选取有关（通常取离电场无穷远处或大地的电势为零电势）． 4.沿着电场线的方向，电势越来越低 版权所有 QQ894665727 电势高低的四种判断方法 1. 电场线法：沿电场线方向电势逐渐降低． 2. 电势差与电势的关系：根据 ，将 的正负号代入，由UAB的正负判断 的高低． 3. Ep与φ的关系：由φ＝知正电荷在电势能大处电势较高，负电荷在电势能大处电势较低． 4. 场源电荷的正负：取离场源电荷无限远处电势为零，正电荷周围电势为正值，负电荷周围电势为负值；靠近正电荷处电势高，靠近负电荷处电势低．空间中有多个点电荷时，某点的电势可以代数求和． 版权所有 QQ894665727 电势差 （电场中两点间电势的差值） 电荷在电场中由一点A移动到另一点B时，电场力所做的功WAB与电荷量q的比值 叫做AB两点间的电势差, ． ①电势差有正负: UAB=-UBA，一般常取绝对值，写成U ②电势差与电势的关系: ， UAB=-UBA. 提分点拨 版权所有 QQ894665727 课堂练习 2．电子枪发射出的电子仅在电场力作用下从a点运动到b点，动能增加了5eV，a、b两点间的电势差为，则下列说法正确的是（　　） A．电场力做正功， B．电场力做正功， C．电场力做负功， D．电场力做负功， B 版权所有 QQ894665727 课堂练习 版权所有 QQ894665727 课堂练习 3．反天刀是生活在尼罗河的一种鱼类，沿着它身体的长度方向分布着电器官，这些器官能在鱼周围产生电场，图为反天刀周围的电场线分布示意图，A、B、C为电场中的点，则下列说法中正确的是（　　） A．反天刀头部带负电 B．B点和C点的电场强度可能相同 C．B点电势可能低于C点电势 D．将一正电荷从A点沿虚线移到C点，电场力对其做负功 D 版权所有 QQ894665727 课堂练习 版权所有 QQ894665727 电场强度与电势差的关系 1.电场强度与电势差的关系: 2.由 可推出的两个重要推论 推论1　匀强电场中的任一线段AB的中点C的电势 ， 推论2　匀强电场中若两线段AB∥CD，且AB=CD ， 则UAB=UCD(或 ) 版权所有 QQ894665727 在非匀强电场中的三点妙用 1. 判断电场强度大小：等差等势面越密，电场强度越大． 2. 判断电势差的大小及电势的高低：距离相等的两点间的电势差，E越大，U越大，进而判断电势的高低． 3. 利用φ－x图象的斜率判断电场强度随位置变化的规律： 斜率的大小表示电场强度的大小，正负表示电场强度的方向． 版权所有 QQ894665727 课堂练习 4．如图所示，在电场强度为60N/C的匀强电场中有、、三个点，为12cm，为5cm，其中与电场方向平行，与电场方向垂直。 (1)求两点间的电势差； (2)若点的电势为零，求点的电势； (3)求电荷量为的试探电荷从点移到点的过程中，电场力所做的功。 版权所有 QQ894665727 课堂练习 版权所有 QQ894665727 课堂练习 5．如图，在匀强电场中，有一电荷量 的电荷。现将该电荷从电场中的点移到点，克服电场 力做了的功；再从点移到点，电场力做 了的功。 (1)求两点间的电势差和两点间的电势差； (2)如果规定点的电势为零，则点和点的电势分别为多少？ (3)若，，，求出电场强度的大小。 版权所有 QQ894665727 课堂练习 版权所有 QQ894665727 课堂练习 版权所有 QQ894665727 等势面 1.电场中电势相等的点构成的面叫做等势面. 2.几种典型电场的电场线和等势线(面) 电场 等势线(面) 重要描述 匀强电场 垂直于电场线的一簇平面 点电荷的电场 以点电荷为球心的一簇球面 等量异种点电荷的电场 连线的中垂线上电势处处为零 等量正点电荷的电场 两点电荷连线上,中点的电势最低; 中垂线上,中点的电势最高 版权所有 QQ894665727 课堂练习 6．静电透镜是利用静电场使电子束会聚或发散的一种装置。如图，一电子在电场中仅受电场力的作用，实线描绘出了其运动轨迹，虚线表示等势线，各等势线关于y轴对称，a、b、c、d分别是轨迹与等势线的交点。已知电子在经过a点时动能为60eV，各等势线的电势高低标注在图中，则（　　） A．a、d两点的电场强度相同 B．电子从a到b运动时，电场力做负功 C．电子从c到d运动时，电势能逐渐减小 D．电子在经过等势线c点时的动能为80eV D 版权所有 QQ894665727 课堂练习 版权所有 QQ894665727 电容器及电容 1．电容器 ①组成：由两个彼此绝缘又相距很近的导体组成． ②带电荷量：一个极板所带电荷量的绝对值． 2.电容器的充、放电： ①充电：使电容器带电的过程，充电后电容器两极板带上等量的异种电荷，电容器中储存电场能． ②放电：使充电后的电容器失去电荷的过程，放电过程中电场能转化为其他形式的能． 版权所有 QQ894665727 电容器及电容 3．电容 ①定义：电容器所带的电荷量与电容器两极板间的电势差的比值． ②定义式： . ③单位：法拉(F)、微法(μF)、皮法(pF). . ④意义：表示电容器容纳电荷本领的高低． ⑤决定因素：电容器的电容是反映电容本身贮电特性的物理量，由电容器本身的介质特性与几何尺寸决定，与电容器是否带电、带电荷量的多少、板间电势差的大小等均无关． 4．平行板电容器的电容 ①决定因素：正对面积、相对介电常数、两板间的距离． ②决定式： . 版权所有 QQ894665727 电容两类典型问题 1.电容器始终与恒压电源相连，电容器两极板间的电势差U保持不变． 2.电容器充电后与电源断开，电容器两极板所带的电荷量Q保持不变． 3．动态分析思路 ①U不变 Ⅰ、根据 、 先分析电容的变化，再分析Q的变化． Ⅱ、根据 分析场强的变化． Ⅲ、根据 分析某点电势变化． ②Q不变 Ⅰ、根据 、 先分析电容的变化，再分析U的变化． Ⅱ、根据 分析场强变化． 版权所有 QQ894665727 课堂练习 7．（多选）教室里的一体机屏幕多为电容屏，具有灵敏度高的特点。电容式触摸屏其原理可简化为如图所示的电路。平行板电容器的上极板A为可动电极，下极板B为固定电极。若开始时两极板间距为，电容器的电容为，当手指触压屏幕，极板发生变形后，两极板间距变为。且电源电压恒为U，P为两极板之间的一个定点。则下列说法正确的是（　　） A．此时电容器电容变为 B．形变过程中，电容器的电荷量减少 C．若A板接地，则形变过程中，P、B间电势差变大 D．若电源c端为正极，则形变过程中，电路中电流方向为从a到b AC 版权所有 QQ894665727 课堂练习 版权所有 QQ894665727 带电粒子(带电体)在电场中的直线运动 1.做直线运动的条件 ①粒子所受合外力F合=0，粒子静止或做匀速直线运动． ②粒子所受合外力F合≠0且与初速度共线，带电粒子将做加速直线运动或减速直线运动． 2.用动力学观点分析： 3.用功能观点分析 ①匀强电场中： ②非匀强电场中： 版权所有 QQ894665727 带电粒子在电场中的偏转 1.带电粒子以垂直匀强电场的场强方向进入电场后，做类平抛运动. ①垂直于场强方向做匀速直线运动: ②平行于场强方向做初速为零的匀加速直线运动 式中 : 侧移距离 : 偏转角: 是否考虑带电粒子的重力要根据具体情况而定.一般说来: ①基本粒子:如电子、质子、α粒子、离子等除有说明或明确的暗示以外，一般都不考虑重力（但不能忽略质量）. ②带电颗粒:如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或明确的暗示以外，一般都不能忽略重力. 提分点拨 版权所有 QQ894665727 带电粒子在加速、偏转中的运动 1.加速末速度： ，解得 2.偏转电场中运动时间： 3.偏转电场出来后偏移量： ，偏移角： 结论：偏转量和带电粒子q、m无关，只取决于加速电场和偏转电场. 4.出偏移电场后打到屏幕上总偏移量： 版权所有 QQ894665727 课堂练习 8．如图为简化后喷墨打印机的工作原理图。一质量m=1.6×10-10kg的墨滴经带电室时带上一定量的负电荷，随后以初速度v0=20m/s垂直射入平行偏转极板形成的电场中，经电场偏转后打在纸面上。已知偏转极板长L1=1.6cm，板间距d=0.5cm，板间电压U=8.0×103V，偏转极板右端到纸面的距离L2=3.2cm。墨滴打在纸上的点偏离原入射方向的距离为Y=0.2cm。忽略空气阻力、墨滴所受重力和偏转电场的边缘效应。求： (1)墨滴在偏转极板间的运动时间t； (2)墨滴通过带电室后所带的电量q； (3)仅通过调节L2来实现字体缩小了 10%，则L2应调为多大？ 版权所有 QQ894665727 课堂练习 版权所有 QQ894665727 课堂练习 9．如图，整个空间有场强的水平匀强电场。为竖直面的绝缘光滑轨道，其中部分是水平轨道，部分是半径为的圆弧，两段轨道相切于点。为水平轨道上的一点，而且，把一质量、带电荷量小球从点由静止释放，小球将在轨道的内侧运动，取，求： (1)小球到达点时对轨道的压力； (2)小球从到的过程中动能的最大值； (3)小球从到的过程中机械能最大值 （面为零重力势能参考平面） 版权所有 QQ894665727 课堂练习 版权所有 QQ894665727 谢谢观看 十 授课人： 版权所有 QQ894665727 课后作业 1.完成教材课后“复习与提高A、B组” 2.完成《第十章 静电场中的能量 章节复习（分层作业）》 版权所有 QQ894665727 【答案】C 【详解】A．电子带负电，向右做加速运动，说明受电场力向右，场强方向由B到A，故A错误； B．根据v−t图像可知，斜率越来越小，即电子加速度越来越小，根据 可得A点的电场强度大小大于B点的电场强度大小，故B错误； CD．电子速度增大，动能增大，根据动能定理，可知电场力做正功，故电子电势能减小，故C正确，D错误。 故选C。 【答案】B 【详解】根据动能定理可知，电场力做的功等于动能的增加量，即 即电场力做正功，a、b两点间的电势差。 故选B。 【答案】D 【详解】A．根据电场线的方向可知，头部带正电，尾部带负电，故A错误； B．由对称性可知，B点和C点的电场强度大小相等，方向不同，则B点和C点的电场强度不同，故B错误； C．正负电荷连线中垂线的电势为零，靠近正电荷一侧的点电势大于零，靠近负电荷一侧的点电势小于零，所以B点电势高于C点电势，故C错误； D．根据图可知，C点电势高于A点电势，正电荷从A点沿虚线移到C点，电势能增加，电场力对其做负功，故D正确。 故选D。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）两点间的电势差为 （2）若点的电势为零，则 可得点的电势为 （3）由于与电场方向垂直，则点电势等于点电势，则有 【答案】(1)， (2)， (3) 【详解】（1）根据电场力做功与电势差的关系得 解得， 解得 （2）根据电势差的定义式， 点电势为0，所以， （3）的中点的电势为 如图所示，连接，为等势线，电场线与等势线垂直，且由高电势指向低电势所以可过作的垂线交于点 ， 【答案】D 【详解】A．电场线与等势面垂直且指向电势降低的方向，根据对称性可知，a、d两点的电场强度大小相等，但方向不同，故a、d两点的电场强度不同，故A错误； BC．电子带负电，且从a到b电势升高，根据可知，电子从a到b运动时电势能减小，电场力做正功，同理，从c到d电势降低，故电子从c到d运动时，电势能逐渐增大，故BC错误； D．电子在经过a点时动能为60eV，电势能为，动能和电势能总和为，因只有电场力对电子做功，故电子动能和电势能的总和保持不变，电子在经过等势线c点时的电势能为，故动能为，故D正确。 故选D。 【答案】AC 【详解】A．根据题意，由电容器决定式有，若两极板间距变为，其它保持不变，则电容器电容变为，故A正确； BD．电容器与电源相连，电容器两极板间的电压不变，由电容器定义式可知，电容变大，极板上电荷量变大，电容器充电，若电源c端为正极，则形变过程中，电路中电流方向为从到，故BD错误； C．电容器与电源相连，电容器两极板间的电压不变，极板间距离减小，则极板间电场强度增大，形变过程中，P、B间距离不变，则由公式可知，P、B间电势差变大，故C正确。 故选AC。 【答案】(1)8×10-4s (2)1.25×10-13C (3)2.8cm 【详解】（1）墨滴在偏转电场中运动时间为t，则 解得 （2）离开电场时偏移量为y，则， 根据类平抛的推论知，离开偏转电场时速度的反向延长线交于L1的中点，根据三角形相似得 变形后代入数据得 （3）设缩小后液滴在纸上的偏移量为Y′，则 由以上分析可得 代入数据得 【答案】(1)1.75N，方向水平向右 (2) (3)0.6J 【详解】（1）设小球在C点的速度大小是，则对于小球由的过程中，由动能定理得 ，解得 在C点由牛顿第二定律得 ，解得 由牛顿第三定律知，小球在C点对轨道的压力大小为1.75N，方向水平向右。 （2）由于 小球从到的过程中，当切线方向合力为零时，即运动到速度方向与重力和电场力的合力垂直的位置时小球的速度最大、动能最大，此时合力与竖直方向的夹角满足 由动能定理可得 联立解得 （3）小球从到的过程中，电场力一直做正功，小球的机械能一直增加，以面为零重力势能参考平面，小球的最大机械能为 $特点 静电力做功 定义式：W=qU 定义式 静电力做功与电 势能变化的关系 W=-AEp 电势能 电势能的 大小 结构 充放电过程特点 电容器 固定定容 分类 可变定容 定义 定义式C号 电容 电容器 单位 eS 平行板电容器的电容C=4玩ka 电势能 静电场中 的能量 电势 电势差 电势与 等势面 电势差 匀强电场中电势差 U=Ed 和电场强度的关系 加速 g号m 带电粒子在电 轨迹：类平抛运动 场中的运动 偏转 处理方法：运动的 合成与分解