高中物理人教必修三静电场中的能量单元综合课件.pptxVIP

高中物理人教必修三静电场中的能量单元综合课件

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目录

静电场基本概念与性质

静电场中能量表现形式

静电场中能量转化过程分析

静电场与其他物理现象关联探讨

实验探究：静电场中能量转化过程观察与测量

知识拓展：现代科技在静电场能量领域应用前景展望

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静电场基本概念与性质

电场

电荷周围空间存在电场，电场对放入其中的电荷有力的作用。

电荷

电荷是物质的一种基本属性，分为正电荷和负电荷。同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。

电场线

为了形象地描述电场而引入的线，电场线上每点的切线方向表示该点的电场强度方向，电场线的疏密程度表示电场的强弱。

导体

容易导电的物体叫做导体。在静电场中，导体内部电场强度为零，电荷分布在导体的外表面。

绝缘体

不容易导电的物体叫做绝缘体。绝缘体内部存在电场，电荷不能自由移动。

静电感应

一个带电的物体与不带电的导体相互靠近时由于电荷间的相互作用，会使导体内部的电荷重新分布，异种电荷被吸引到带电体附近，而同种电荷被排斥到远离带电体的导体另一端。这种现象叫静电感应。

02

静电场中能量表现形式

电荷在电场中具有的势能，与电荷的电量和电场强度有关。

电势能定义

电势能公式

电势能性质

Ep=qφ，其中q为电荷量，φ为电势。

电势能是标量，具有相对性，与零电势点的选择有关。

03

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电势差定义

电场中两点间电势的差值，反映了电场在这两点间的性质。

能量守恒定律

在一个孤立系统中，总能量保持不变，即能量不能凭空产生或消失，只能从一种形式转化为另一种形式。

静电场中能量守恒定律表现

在静电场中，电荷的移动和电场的变化都遵循能量守恒定律。例如，当电荷在电场中移动时，电场力对电荷做功，电荷的电势能发生变化，但总能量保持不变。

静电场中能量转化

在静电场中，电荷之间的相互作用会导致能量的转化。例如，当两个异号电荷相互靠近时，它们之间的电势能减小，转化为动能等其他形式的能量；反之，当两个同号电荷相互靠近时，它们之间的电势能增加，需要消耗其他形式的能量。

03

静电场中能量转化过程分析

1

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电容器充电时，电源将电能转化为电容器的电场能；放电时，电容器将电场能转化为其他形式的能。

电容器充放电过程

当导体靠近带电体时，导体内部电荷重新分布，形成感应电荷，此过程中伴随着能量的转化。

静电感应现象

带电粒子在电场中受到电场力的作用，发生加速或偏转运动，此过程中粒子的动能和电场能发生转化。

带电粒子在电场中的加速与偏转

要点三

能量守恒定律

在静电场中，能量转化遵循能量守恒定律，即系统总能量的变化等于外界对系统所做功与系统内非保守力所做功之和。

要点一

要点二

能量转化效率定义

能量转化效率是指给定过程中有用能量输出与输入能量的比值，用于衡量能量利用的效率。

计算方法

根据具体问题的条件，选择适当的物理模型和数学方法，计算出能量转化效率的具体数值。例如，在电容器充放电过程中，可以通过测量充放电前后电容器电压和电流的变化，计算出能量转化效率。

要点三

04

静电场与其他物理现象关联探讨

当一个带电体靠近一个导体时，由于电荷间的相互作用，导体会发生电荷分布的变化，这种现象称为静电感应现象。

静电感应现象

静电感应现象在生活和工业生产中有广泛应用，如静电喷涂、静电复印、静电除尘等。

静电感应的应用

在静电场中，电荷会受到电场力的作用，同时电荷也具有重力。当电荷在静电场中运动时，会受到电场力和重力的共同作用。

静电场与重力场的相互作用

当电荷在静电场中运动时，会产生磁场。同时，磁场也会对运动电荷产生洛伦兹力，从而影响电荷的运动轨迹。

静电场与磁场的相互作用

静电场在日常生活中有许多应用，如静电除尘器、静电植绒、静电喷涂等。这些应用都是利用静电场对物质的作用力来实现特定功能。

日常生活中的静电场应用

在工业生产中，静电场被广泛应用于各种领域。例如，在电子工业中，利用静电场可以对电子元件进行清洗和检测；在纺织工业中，利用静电场可以对纤维进行梳理和牵伸；在粉末冶金领域，利用静电场可以实现粉末的均匀分布和压实等。

工业生产中的静电场应用

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实验探究：静电场中能量转化过程观察与测量

实验目的

通过观察和测量静电场中的能量转化过程，探究电场能量的性质和行为，加深对电场能量概念的理解。

原理介绍

在静电场中，电荷之间的相互作用力会导致电势能的产生。当电荷在电场中移动时，电势能会转化为动能，反之亦然。通过测量电荷在电场中的移动情况和相应的能量转化，可以研究静电场中能量的转化过程。

准备实验器材

搭建实验装置

进行实验操作

重复实验

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包括静电发生器、电容器、电压表、电流表、滑动变阻器等。

按照实验要求连接电路，将电容器充电至所需电压。

打开静电发生器，使电荷在电场中移动，同时观察并记录电压表和电流