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高三上册物理 电场能的性质 逐字稿-3,672字

  师:同学们,这节课我们开始复习电场能的性质。首先进行知识回顾——静电的做功与电势。

  先来看静电力做功的特点。静电力做功跟重力做功相似,做功与路径无关,只与电荷的初末位置有关。因为静电力做功有这个特点,所以静电力做功对应的是电势能的改变。那什么叫电势能呢?我们这样定义:电荷在电场中具有的势能,数值上等于把电荷从该点移到零势能点位置,电场力做的功。物理上零势能点位置通常怎么规定呢?通常选无穷远点或者大地表面处为零势能点。电荷的电势能变化与电场力做功之间有一一对应的关系。一般来说,电场力做的功等于电势能的改变。具体来讲,把一个电荷q从a点移到b点,电场力做的功W??就等于电荷在a点的电势能E??减掉在b点的电势能E??,也就是等于电势能的改变量ΔE?的负值。定性来说,电场力对电荷做正功,电荷的电势能就减少;电场力对电荷做负功,电荷的电势能就增加。

  第二点,来讲讲电势和等势面。电势是怎么定义的呢?把一个试探电荷在电场中某点具有的电势能与它的电量的比值,就定义为该点的电势。按照这个定义,得到公式φ = E?/q 。要注意,电势是相对的,和高度类似,比如教室里电灯的高度,选不同参考平面,数值会变化,同样,电势也具有相对性,同一点的电势会随着零电势点的不同而不同。我们通常选无穷远点或者大地表面为零电势点。还要说明,电势是一个标量,虽有正有负,正表示比选定的零电势点高,负表示比选定的零电势点低。在定义电势、电势能相关公式及计算时,q要带正负号。下面说说等势面,物理上把电场中电势相等的点构成的面叫等势面,等势面一定与电场线垂直,这是可证明的。在同一个等势面上移动电荷,电场力不做功,电场力方向沿着电场线方向,也就是从电势高的等势面指向电势低的等势面。中学里遇到的等势面通常是等差等势面,即相同的两个等势面电势差相同。等差等势面越密的地方,电场强度越大;等势面疏的地方,场强越小,这点在很多问题中经常用到。

  第三个概念是电势差。物理上如何定义呢?电场中两点的电势差U??,定义为把一个电荷从a点移到b点,电场力做的功与电荷量的比值。电势差也是用比值来定义的。要说明的是,虽然两点电势差是通过试探电荷移动做的功和电量的比来定义,但实际上两点的电势差与电场位置有关,与试探电荷无关。电势差,顾名思义,和电势概念相关。电势差U??通常定义为a点电势φ?与b点电势φ?的差,若结果为正,代表a点电势高;若为负,代表a点电势低。在匀强电场中,电势差和场强的关系,有公式U = Ed ,这个公式只适用于匀强电场,公式中的d是沿电场方向两点的距离,或者是两个等势面的距离。匀强电场中E = U/d ,电场方向是电势降低最快的方向。所以说沿电场线方向电势降低是对的,但不能说电势降低的方向就是场强方向,应该是电势降低最快的方向才是场强方向。

  好,通过刚才的知识回顾,下面看看大家掌握的情况,从基本概念来考查。第一,电场力做功与重力做功相似,均与路径无关,这是对的。第二,沿电场方向,电势越来越低,场强越来越小。前半句对,沿场强方向电势越来越低,但场强不一定变小,比如匀强电场场强不变。第三,电场中电场强度为0的地方电势一定为0,这是错的,譬如两个等量同种电荷的中点,场强为0,但该点电势不为0。第四,这个是错的,因为电势差等于做的功与其电量的比。第五,对的。

  下面进入重点解读——电势高低和电势能大小的判断方法,这在这部分内容中经常讨论。

  先看如何判断电势高低,一般有两种方法。最简明的是找到电场线,沿电场线电势降低。第二种,如果知道电荷在电场中的电势能,依据电势能也可分析。对于正电荷,电势能大的点电势高;对于负电荷,电势能大的点电势低。

  再看如何判断电荷在电场中某一点的电势能大小,一般也从两个角度。一是通过电荷在两点间移动,看电场力做功情况。电场力做正功,电荷电势能减少;电场力做负功,电势能增加。二是通过电势高低判断,电势高的地方,正电荷电势能大;电势高的地方,负电荷电势能小。举个例子,同学们看这道题目,固定一个正电荷q ,有这样的电场,a、b选项必有一个对。把一个正电荷从m点移到n点,可看出电场力做正功,电场力做正功对应的电势能应该减少,所以选a ,b错。若是负电荷,c选项,因为是吸引力,从m点移到n点,电场力做负功,电势能增加,所以c错。d选项主要说明电场力做功跟路径无关,所以d对。这道题正确答案是a、d 。

  好,再看第二题。这是等量正点电荷的电场,在中垂线上有p、q两个点。可以画出中垂线上电场线,是从终点处往无穷远处向上。那么n点电势高,如果放正电荷,n点电势能大,a正确;放负电荷,因为n点电势高,m点电势低,但对负电荷而言,m点电势能大,所以b也对。c肯定错,d也错,因为放不同电荷,电势能不同。这题正确答案选ab。下面看看与电势、等势面相关的一些问题。

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