高中物理 2.1 電場力做功與電勢差 魯科版選修3-1

1、第2章電勢能與電勢差,第1節(jié)電場力做功與電勢能,第2章電勢能與電勢差,學(xué)習(xí)目標(biāo) 1.知道電場力做功的特點(diǎn)和電勢能的定義 2理解電場力做功與電勢能變化的關(guān)系 3.了解類比方法在物理學(xué)中的應(yīng)用,學(xué)會運(yùn)用其研究物理問題,第2章電勢能與電勢差,一、電場力做功的特點(diǎn) 1在勻強(qiáng)電場中，電場力做的功為WqEd.其中d為電荷的 始末位置_的距離 2在電場中移動電荷時，電場力做功與_無關(guān)， 只與_有關(guān),沿場強(qiáng)方向,路徑,始末位置,二、電勢能 1定義 電荷在電場中某點(diǎn)的電勢能等于把電荷從這點(diǎn)移到選定的_的過程中電場力所做的功,參考點(diǎn),減少,增加,3電勢能的相對性 電勢能是相對于_而言的，選取不同的參考點(diǎn)，電荷在電

2、場中同一點(diǎn)的電勢能的值是_ 4電勢能變化的絕對性 電場中兩點(diǎn)間的電勢能之差與選取的_無關(guān),參考點(diǎn),不同的,參考點(diǎn),1對電場力做功的特點(diǎn)的理解 (1)電場力對電荷所做的功，與電荷的初末位置有關(guān)，與電荷經(jīng)過的路徑無關(guān)該結(jié)論既適用于勻強(qiáng)電場，又適用于非勻強(qiáng)電場，即適用于任何靜電場 (2)無論帶電體在電場中做直線運(yùn)動還是做曲線運(yùn)動，無論帶電體只受電場力作用還是受多個力作用，無論電場力做正功還是做負(fù)功，電場力做功的特點(diǎn)不變,電場力做功的理解,2電場力做功正負(fù)的判斷 (1)若電場力是恒力，當(dāng)電場力方向與電荷位移方向夾角為銳角時，電場力做正功；夾角為鈍角時電場力做負(fù)功；夾角為直角時電場力不做功 (2)若電場

3、力是變力，當(dāng)電場力方向與電荷運(yùn)動方向夾角為銳角時，電場力做正功；夾角為鈍角時，電場力做負(fù)功 3電場力做功的計(jì)算方法 (1)用功的定義來計(jì)算：由功的公式WFscos 來計(jì)算，此公式只適用于勻強(qiáng)電場，又可變形為WqEs，式中E為勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度，s為電荷在電場方向上的位移 (2)用電勢能的變化來計(jì)算：WABEpAEpB. (3)用動能定理來計(jì)算：W電場力W非電場力ek,如圖所示，一根絕緣桿長l，兩端分別帶有等量異種電荷，電荷量為Q，桿處于紙面內(nèi)時，勻強(qiáng)電場的方向與桿的方向成角度60.若場強(qiáng)為E，使桿沿順時針方向轉(zhuǎn)過60角時，電場力一共做了多少功？ 思路探究判斷電場力做功正、負(fù)的方法是什么？如何計(jì)

4、算總功,名師歸納 勻強(qiáng)電場中電場力做的功等于電場力與沿場強(qiáng)方向位移的乘積電場力方向和位移方向相同，電場力做正功，相反做負(fù)功,1如圖所示，是以Q為圓心的一組同心圓(虛線)，電場中有A、B、C、D四點(diǎn)現(xiàn)將一帶正電荷q的點(diǎn)電荷由A點(diǎn)沿不同的路徑移動到D點(diǎn)沿路徑靜電力做功為W1，沿路徑靜電力做功為W2，沿路徑靜電力做功為W3，則() AW2W3W1 D因不知道q的具體數(shù)值，故無法作出判斷,B,解析：因?yàn)殡妶隽ψ龉χ慌c始末位置有關(guān)，而與電荷運(yùn)動路徑無關(guān)，故沿三條路徑由A移到D的過程中,電場力做功相等,選項(xiàng)B正確,電勢能的理解,1電勢能的大小 (1)計(jì)算方法：電荷在某點(diǎn)的電勢能等于把它從該點(diǎn)移到零電勢能位

5、置時電場力所做的功 (2)決定因素：電場和電荷(電量和電性) 2電勢能的特點(diǎn) (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(xí)慣上叫做電荷的電勢能 (2)電勢能是標(biāo)量，有正負(fù)但沒有方向，其正負(fù)表示大小 (3)電勢能是相對的，其大小與選定的參考點(diǎn)有關(guān)確定電荷的電勢能，首先應(yīng)確定參考點(diǎn)，也就是零勢能點(diǎn)的位置,3電勢能和重力勢能的對比,電場中的電荷具有的勢能,重力場中的物體具有的勢能,電荷和電場,物體和地球,電荷在某點(diǎn)的電勢能等于把電荷從該點(diǎn)移到零勢能位置時靜電力做的功,物體在某點(diǎn)的重力勢能等于把物體從該點(diǎn)移到零勢能位置時重力做的功,電場力做的功是電勢能變化大小的量度，靜電力做的

6、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,做功多少只與始末位置有關(guān)，與經(jīng)過的路徑無關(guān)，且功等于勢能的減少量,特別提醒：(1)電荷在電場中某點(diǎn)的電勢能的大小與零電勢點(diǎn)的選取有關(guān)，具有相對性；但電荷在某兩點(diǎn)之間的電勢能之差與零電勢點(diǎn)的選取無關(guān)，具有絕對性 (2)通常把電荷在離場源電荷無限遠(yuǎn)處的電勢能規(guī)定為零，或把電荷在大地表面上的電勢能規(guī)定為零 (3)靜電力做的功只能決定電勢能的變化量，而不能決定電荷的電勢能的數(shù)值,有一帶電荷量為q3106 C的點(diǎn)電荷，從電場中的A點(diǎn)移動到B點(diǎn)時，克服電場力做功為6104 J，從B點(diǎn)移動到C點(diǎn)時電場力做功9104 J

7、則： (1)以B點(diǎn)為零電勢能點(diǎn)，電荷在A點(diǎn)時的電勢能EpA是多少？ (2)如果選C點(diǎn)為零電勢能點(diǎn)，則電荷在A點(diǎn)時的電勢能EpA又是多少？ 解析(1)以B點(diǎn)為零電勢能點(diǎn)，電荷由A點(diǎn)移動到B點(diǎn)的過程中，電場力做功6104 J，即WAB6104 J，由WABEpAEpB，EpB0 J，EpAWAB6104 J，得電荷在A點(diǎn)的電勢能為6104 J,2)以C點(diǎn)為零電勢能點(diǎn)，根據(jù)WABEpAEpB，WBCEpB EpC，得WACWABWBC，因?yàn)殡姾蓮腁點(diǎn)移動到C點(diǎn)電場力做功為3104 J，又WACEpAEpC，所以電荷在A點(diǎn)的電勢能為3104 J. 答案(1)6104 J(2)3104 J,規(guī)律總結(jié) 對

8、電勢能的大小WABEpAEpB的應(yīng)用應(yīng)把握以下兩點(diǎn)： (1)規(guī)定B點(diǎn)為參考點(diǎn)，即B點(diǎn)的電勢能為零，EpB0，則EpAWAB. (2)WABEpAEpB既適用于勻強(qiáng)電場,也適用于非勻強(qiáng)電場；既適用于正電荷，也適用于負(fù)電荷,2如圖所示，勻強(qiáng)電場中帶電荷量為q的電荷從B運(yùn)動到A,電場力做功WBA1.6103 J(A點(diǎn)定為零勢能點(diǎn))，問： (1)B點(diǎn)的電勢能為多少？ (2)若將電荷改為帶電荷量為q的負(fù)電荷， 其他條件不變，B點(diǎn)的電勢能又為多少？ 解析：(1)WBAEpBEpA，又EpA0，所以EpBWBA1.6103 J. (2)改為負(fù)電荷后，因電場力反向，所以有：WBAWBA1.6103 J，WBA

9、EpBEpA，所以EpB1.6103 J. 答案：(1)1.6103 J(2)1.6103 J,比較電勢能大小的方法 1做功判斷法：無論正、負(fù)電荷，電場力做正功，電荷從電勢能較大的地方移向電勢能較小的地方，反之，如果電荷克服電場力做功，那么電荷將從電勢能較小的地方移向電勢能較大的地方,2電場線法：正電荷順著電場線的方向移動時，電勢能逐漸 減?。荒嬷妶鼍€的方向移動時，電勢能逐漸增大負(fù)電荷順著電場線的方向移動時，電勢能逐漸增大；逆著電場線的方向移動時，電勢能逐漸減小 3場源電荷判斷法：離場源正電荷越近，試探正電荷的電勢能越大，試探負(fù)電荷的電勢能越??；離場源負(fù)電荷越近，試探正電荷的電勢能越小，試探負(fù)電荷的電勢能越大,范例 如圖所示，在點(diǎn)電荷電場中的一條電場線上依次有A、B、C三點(diǎn),分別把q和q的試探電荷依次放在三點(diǎn)上關(guān)于它們所具有的電勢能的正確說法有() A放上q時，它們的電勢能EpAEpBEpC B放上q時，它們的電勢能EpAEpBEpC D放上q時，它們的電勢能EpAEpBEpC,AD,思路點(diǎn)撥解此題的關(guān)鍵有兩點(diǎn)： (1)電場力做功與電勢能的變化關(guān)系 (2)電荷在電場中的受