高中物理第2章電勢能與電勢差第1節(jié)電場力做功與電勢能學案魯科版選修.docx

第1節(jié)電場力做功與電勢能學 習 目 標知 識 脈 絡1.知道電場力做功的特點，能用功的公式WqEd求解相關問題(重點)2了解電勢能的概念(難點)3知道電場力做功與電勢能變化的關系(重點)電 場 力 做 功 的 特 點1公式WqEd，適用于勻強電場2特點靜電力移動電荷所做的功，只與始末位置有關，而與電荷的路徑無關1電場力對正電荷一定做正功，對負電荷一定做負功()2只有在勻強電場中移動電荷時，電場力做功才與路徑無關，此結論在非勻強電場中不成立()3WqEd求電場力的功，適用于任何電場()一電荷在某電場中運動了一周又回到出發(fā)點，電場力對該電荷做功嗎？【提示】不做功由功的定義式可知，電荷運動一周位移為0，故電場力一定不做功如圖211所示，在場強為E的勻強電場中有相距為L的A、B兩點，AB連線與電場線的夾角為.圖211探討1：將一電荷量為q的正電荷分別沿路徑AB、路徑ACB、路徑ADB移動該電荷，電場力做功的關系？【提示】相等探討2：電場力做功的特點？【提示】電場力做功的大小與路徑無關，只與初末位置有關電場力做功正負的判斷1根據電場力和位移方向的夾角判斷，此法常用于勻強電場中恒定電場力做功情況的判斷夾角為銳角電場力做正功，夾角為鈍角電場力做負功2根據電場力和瞬時速度方向的夾角判斷，此法常用于判斷曲線運動中電場力變化的做功情況，夾角是銳角時電場力做正功，夾角是鈍角時電場力做負功，電場力和瞬時速度方向垂直時電場力不做功1如圖212所示，A、B是一條電場線上的兩點，一帶正電的點電荷沿電場線從A點運動到B點，在這個過程中，關于電場力做功的說法正確的是()圖212A電場力做正功B電場力做負功C電場力不做功D電場力先做正功后做負功【解析】正電荷的受力方向與電場線方向相同，則從A到B電場力做正功選項A正確【答案】A2如圖213所示，在場強為E的水平勻強電場中，一根長為l的絕緣桿，兩端分別固定著電荷量為q和q的小球(大小不計)現讓絕緣桿繞中點O逆時針轉動角，則轉動過程中兩個帶電小球克服電場力做功為多少？圖213【解析】電場力對帶正電小球做功為W1qE(1cos )電場力對帶負電小球做功為W2qE(1cos )轉動過程中電場力對兩小球做的總功為WW1W2qEl(1cos )，即兩個帶電小球克服電場力做功為qEl(1cos )【答案】qEl(1cos )在應用公式WqEd計算電場力做的功時，必須滿足的條件是：(1)電荷處在勻強電場中；(2)公式WqEd中的d是沿電場線方向上的兩點間的距離.電 勢 能1定義電荷在電場中某點的電勢能等于把電荷從該點移到選定的參考點的過程中電場力所做的功用Ep表示2電勢能的變化與電場力做功的關系關系式：WABEpAEpBEpAB3電勢能的相對性電勢能是相對于參考點而言的，選取不同的參考點，電荷在電場中同一點的電勢能的值不同4電勢能變化的絕對性電場中兩點間的電勢能之差與選取的參考點無關1電勢能是相對的，規(guī)定不同的零勢能點，電荷在電場中某點的電勢能不同()2無論正、負電荷，只要電場力做正功，電荷的電勢能一定減少()3負電荷順著電場線的方向移動，電勢能減少()怎樣才能確定電荷在電場中某點的電勢能？【提示】(1)先規(guī)定零勢能點(2)電荷在某點的電勢能，等于把它從該點移動到零勢能位置時電場力所做的功我們知道重力做正功時，物體的重力勢能減小(如圖214甲)，當重力做負功時，物體的重力勢能增大(如圖乙)甲乙圖214探討1：當電場力做正功(或負功)時(如圖215)，其電勢能又是怎樣變化的呢？圖215【提示】電場力做正功電勢能減小，電場力做負功電勢能增加探討2：若僅有電場力做功，其動能如何變化？【提示】僅有電場力時，電場力做正功，動能增加；電場內做負功，動能減小1電勢能的特點(1)電勢能是由電場和電荷共同決定的，屬于電荷和電場所共有的，我們習慣上說成電荷的電勢能(2)電勢能是標量，有正負但沒有方向，其正負表示大小(3)電勢能是相對的，其大小與選定的參考點有關確定電荷的電勢能，首先應確定參考點，也就是零勢能點的位置2電勢能與重力勢能的比較兩種勢能電勢能重力勢能定義電場中的電荷具有的勢能電勢能重力場中的物體具有的勢能重力勢能系統(tǒng)性電荷和電場物體和地球大小的相對性電荷在某點的電勢能等于把電荷從該點移到零勢能位置時電場力做的功物體在某點的重力勢能等于把物體從該點移到零勢能位置時重力做的功變化大小的量度電場力做的功是電勢能變化大小的量度，電場力做的功等于電勢能的減少量重力做的功是重力勢能變化大小的量度，重力做的功等于重力勢能的減少量對應力做功的特點做功多少只與始末位置有關，與經過的路徑無關，且做的功等于勢能的減少量3(多選)一個電荷只在電場力作用下從電場中的A點移到B點時，電場力做了5106 J的功，那么()A電荷在B處時將具有5106 J的電勢能B電荷在B處將具有5106 J的動能C電荷的電勢能減少了5106 JD電荷的動能增加了5106 J【解析】根據電場力做功與電勢能變化的關系可知，電場力做正功，電勢能減小，選項C正確；根據動能定理外力(電場力)對物體做的功等于物體動能的變化，電場力對物體做功為5106 J，物體的動能就會增加5106 J，故選項D正確【答案】CD4將帶電荷量q11.0108 C的點電荷，從無限遠處移到勻強電場中的P點，需克服電場力做功2.0106 J，q1在P點受到的電場力是2.0105 N，方向向右試求：(1)P點場強的大小和方向；(2)電荷的電勢能在移動過程中如何變化？電荷在P點的電勢能是多少？【解析】(1)E N/C2 000 N/C，方向向右(2)無窮遠處電勢能為零，電荷在由無窮遠處移到該點過程中電場力做負功，電勢能增加，在P點的電勢能等于該過程中克服電場力做的功EpWP2.0106 J.【答案】(1)2 000 N/C向右(2)增加2.0106 J電勢能增減的判斷方法(1)做功判斷法電場力做正功，電荷的電勢能減少；電場力做負功(克服電場力做功)，電勢能增加(2)電場