21電場力做功與電勢能

1、n1電場力做功的特點是什么？n2勻強電場中電場力做功怎樣求？n3電場力做功量度什么能變化？n4電勢能變化與重力勢能變化如何類比？n5電場力做功與電勢能的變化有怎樣的關系？預習思考題：預習思考題：從能量的角度認識電場從能量的角度認識電場授課人：朱偉波cosWF L 1 1、功的計算：、功的計算：2 2、重力做功的特點：、重力做功的特點：(1)(1)與路徑無關與路徑無關, ,由初末位置的高度差來決定由初末位置的高度差來決定. .(2)(2)重力做功重力做功WWG G與重力勢能變化的關系與重力勢能變化的關系12GPPPWEEE (3)(3)重力勢能是相對的重力勢能是相對的, ,須選定零勢能參考面須選

2、定零勢能參考面功是能量轉化的量度！功是能量轉化的量度！重力做重力做正功正功，重力勢能重力勢能減少減少重力做重力做負功負功，重力勢能重力勢能增加增加復習回顧復習回顧試探電荷靜止的放入電場中E問題：1、這個電荷在電場中受到幾個力的作用？ 2、將如何運動？ 3、此力做功嗎+C一、靜電力做功的特點一、靜電力做功的特點EW = F|AB| cos= q Eq E|AC|AC|1.1.將電荷將電荷q q從從A A沿直線移沿直線移至至B:B:AB+q q+q qFCEAB2.2.將電荷將電荷q q從從A A沿折線移沿折線移至至B:B:對對AC： W1 = q E |AC|對對MB: W2 = 0對全程對全程

3、: :W = W1 + W2= q E|AC|+q qF+q qF3.3.將電荷將電荷q q從從A A沿曲線移至沿曲線移至B:B:MEAB+q qFEAB+q qF+q qF+q qF+q qFW = W1 + W2 + W3 + = q E|AM|W1 = q E x1W2 = q E x2W3 = q E x3 Mx1 + x2 + x3 +=?X1x2 所以，所以，在勻強電場中移動電荷時，靜電力做的功在勻強電場中移動電荷時，靜電力做的功與電荷經過的與電荷經過的路徑無關路徑無關,只與電荷的只與電荷的起始起始位置和位置和終止終止位置位置有關有關。上述結論，對于非勻強電場也適用上述結論，對于非

4、勻強電場也適用綜上分析，在勻強電場中，沿不同路徑電場力做功qEdFlWABcos其中，d是指位移沿電場強度方向上投影的距離 情景：情景： 一個帶正電的試探電荷在勻強電場中某點由靜止釋放,將如何運動?動能如何變化？（不計重力）E+F究竟是什么形式的能轉化為動能的呢?二、電勢能二、電勢能 1、電荷在電場中而具有的能量就叫、電荷在電場中而具有的能量就叫電勢能電勢能。用用Ep表示，單位是表示，單位是J. 2、電勢能的大小電勢能的大小若規(guī)定電荷在若規(guī)定電荷在B點電勢能為點電勢能為0，則，則EpB0，EpAWAB.即電荷在電場中某點處電勢能的大小，等即電荷在電場中某點處電勢能的大小，等于把它從該點移動到零

5、勢能位置時靜電力做的于把它從該點移動到零勢能位置時靜電力做的功功 電荷在某點的電勢能的大小，等于電場力把它電荷在某點的電勢能的大小，等于電場力把它從該處移動到零勢能位置所做的功。從該處移動到零勢能位置所做的功。n4對電勢能的理解n(1)系統(tǒng)性：電勢能由電場和電荷共同決定，屬于電場和電荷系統(tǒng)所共有的，我們習慣說成電場中的電荷所具有的n(2)相對性：電勢能是一個相對量，其數值與零勢能點的選取有關，因此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n(3)標量性：電勢能是標量，有正負、無方向電勢能為正值表示電勢能大于參考點的電勢能，電勢能為負值表示電勢能小于參考點的電勢能n5電勢能與重力勢能

6、的比較兩種勢能兩種勢能比較內容比較內容電勢能電勢能重力勢能重力勢能定義定義電場中的電荷具有的勢能電場中的電荷具有的勢能電勢能電勢能重力場中的物體具有的勢重力場中的物體具有的勢能能重力勢能重力勢能系統(tǒng)性系統(tǒng)性電荷和電場電荷和電場物體和地球物體和地球大小的相對大小的相對性性電荷在某點的電勢能等于電荷在某點的電勢能等于把電荷從該點移到零勢能把電荷從該點移到零勢能位置時靜電力做的功位置時靜電力做的功物體在某點的重力勢能等物體在某點的重力勢能等于把物體從該點移到零勢于把物體從該點移到零勢能位置時重力做的功能位置時重力做的功變化大小的變化大小的量度量度電場力做的功是電勢能變電場力做的功是電勢能變化大小的量

7、度，靜電力做化大小的量度，靜電力做的功等于電勢能的減少量的功等于電勢能的減少量重力做的功是重力勢能變重力做的功是重力勢能變化大小的量度，重力做的化大小的量度，重力做的功等于重力勢能的減少量功等于重力勢能的減少量對應力做功對應力做功的特點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做的功等于勢能的減少量重力做功的過程，就是重力勢能改變的過程。重力做功的過程，就是重力勢能改變的過程。重力做正功，重力勢能減小；重力做正功，重力勢能減??；重力做負功，重力勢能增加，且有：重力做負功，重力勢能增加，且有： WAB-Ep重力做功與重

8、力勢能變化的關系：重力做功與重力勢能變化的關系：類比：思考電場力做功與電勢能變化的關系類比：思考電場力做功與電勢能變化的關系電場力做功的過程，就是電勢能改變的過程電場力做功的過程，就是電勢能改變的過程電場力做正功，電勢能就減小電場力做正功，電勢能就減小電場力做負功，電勢能就增加，且有：電場力做負功，電勢能就增加，且有：WAB-Ep盡管重力做功與電場力做功很相似，但還是盡管重力做功與電場力做功很相似，但還是存在很大差異存在很大差異存在兩種電荷存在兩種電荷n正電荷順電場線移動，正電荷順電場線移動，n電場力做正功，電勢能減少電場力做正功，電勢能減少n 負電荷順電場線移動，負電荷順電場線移動，n電場力

9、做負功，電勢能增加電場力做負功，電勢能增加n 正電荷逆電場線移動，正電荷逆電場線移動，n電場力做負功，電勢能增加電場力做負功，電勢能增加n 負電荷逆電場線移動，負電荷逆電場線移動，n電場力做正功，電勢能減少電場力做正功，電勢能減少n電勢能大小的判斷n(1)場源電荷判斷法：離正場源電荷越近，正試探電荷的電勢能越大，負試探電荷的電勢能越?。浑x負場源電荷越近，正試探電荷的電勢能越小，負試探電荷的電勢能越大n(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小，逆著電場線的方向移動時電勢能逐漸增大；負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n(3)做功判斷法

10、：無論正、負電荷，電場力做正功，電荷的電勢能減小；電場力做負功，電荷的電勢能增大 例例1. 1. 如圖如圖, ,在場強在場強 的勻強電場中的勻強電場中, ,一個質子一個質子從從A A移動到移動到B B，ABAB相距相距L=40cm,L=40cm,（1 1）電場力做功為多）電場力做功為多少少? ?（2 2）如果?。┤绻 B點為零勢能參考點，那么點為零勢能參考點，那么A A點的電點的電勢能為多少？（勢能為多少？（3 3）如果是?。┤绻侨 A點為零勢能參考點，點為零勢能參考點，那么那么B B點的電勢能為多少？點的電勢能為多少？CNE/1055EqFAB+解：解：JJqEdWAB1419510

11、2 . 34 . 06 . 1105JWEABpA14102 . 3（1）電場力做功為）電場力做功為（2）如果?。┤绻點為零勢能參考點，那么點為零勢能參考點，那么A點的電勢能為點的電勢能為（3）如果?。┤绻點為零勢能參考點，那么點為零勢能參考點，那么B點的電勢能為點的電勢能為JqEdWWEABBApB14102 . 3例3、將帶電量為610-6C的負電荷從電場中的A點移到B點，克服電場力做了310-5J的功，再從B移到C，電場力做了1.210-5J的功，則（1）電荷從A移到B，再從B移到C的過程中電勢能共改變了多少？（2）如果規(guī)定A點的電勢能為零，則該電荷在B點和C點的電勢能分別為多少

12、？（3）如果規(guī)定B點的電勢能為零，則該電荷在A點和C點的電勢能分別為多少？JJJWWWBCABAC555108 . 1102 . 1103J5108 . 1了可見該過程電勢能增加得由PBPAABEEW解：（1）（2）如果規(guī)定A點的電勢能為零，J5-ABABPAPB103W-0W-EEB點的電勢能為該電荷在JWWEECACACpC5pA108 . 10點的電勢能為同理，2a、b為電場中的兩個點，如果把q2108 C的負電荷從a點移到b點，電場力對該電荷做了4107 J的正功，該電荷的電勢能()A增加了4107 JB增加了2108 JC減少了4107 J D減少了2108 J【答案】C3 3、如圖

13、所示，電場中、如圖所示，電場中a a、b b、c c三點，三點，ab=bc,ab=bc,則把點電荷則把點電荷+q+q從從a a點經點經b b點移到點移到c c點的過程中，點的過程中，電場力做功的大小關系有（電場力做功的大小關系有（ ）A.WA.WababW Wbcbc B.W B.Wabab=W=WbcbcC.WC.WababW Wbcbc D. D.無法比較無法比較【答案答案】 C 4、 如圖所示，實線是一個電場中的電場線，虛線是一個負檢驗電荷在這個電場中的軌跡若電荷是從a處運動到b處，則下列判斷正確的是() A電荷從a處到b處加速度減小 Bb處電勢能大 Ca處電勢能大 D電荷在b處速度小【

14、答案】BD小結小結 2、電荷在某點的電勢能，等于靜電力把它從、電荷在某點的電勢能，等于靜電力把它從 該點移動到零勢能位置時所做的功該點移動到零勢能位置時所做的功3、電勢能是相對的，須建立零勢能參考面。、電勢能是相對的，須建立零勢能參考面。 電勢能有正負之分，負值表示比零還要小電勢能有正負之分，負值表示比零還要小一、靜電力做功的特點：一、靜電力做功的特點： 與路徑無關，只與起點和終點的位置有關與路徑無關，只與起點和終點的位置有關二、電勢能：電荷在電場中具有的能量（勢能）二、電勢能：電荷在電場中具有的能量（勢能） 1、靜電力做的功等于電勢能的減少量：、靜電力做的功等于電勢能的減少量：PPBPAAB

15、EEEW靜電力做正功，電勢能減少靜電力做負功，電勢能增加1、一帶電油滴在勻強電場E中的運動軌道如右圖中虛線所示，電場方向豎直向下若不計空氣阻力，則此帶電油滴從a運動到b的過程中，能量變化情況為() A動能減小 B電勢能增加 C動能和電勢能之和減小 D重力勢能和電勢能之和增加課堂練習課堂練習C2一個點電荷從電場中的a點移到b點，其電勢能變小，則( )Aa、b兩點的場強一定相等B該點電荷一定做正功C該點電荷一定沿電場線方向運動D作用于該點電荷的電場力與移動方向總是保持垂直B3.等量異種點電荷的連線和其中垂線如右圖所示，現將一個帶負電的檢驗電荷先從圖中a點沿直線移到b點，再從b點沿直線移到c點，則檢

16、驗電荷在此全過程中()A所受電場力的方向將發(fā)生改變B所受電場力的大小恒定C電勢能一直減小D電勢能先不變后減小D 4.在場強為4105 V/m的勻強電場中，一質子從A點移動到B點，如圖所示，已知A、B兩點間距離為20 cm，AB連線與電場線成30夾角，求電場力做的功以及質子電勢能的變化量n【答案】1.11014J1.11014J5(2009年廣東卷)如右圖所示，在一個粗糙水平面上，彼此靠近地放置兩個帶同種電荷的小物塊由靜止釋放后，兩個物塊向相反方向運動，并最終停止在物塊的運動過程中，下列表述正確的是()A兩個物塊的電勢能逐漸減少B物塊受到的庫侖力不做功C兩個物塊的機械能守恒D物塊受到的摩擦力始終

17、小于其受到的庫侖力n【解析】由靜止釋放后，兩帶電小物塊帶同種電荷，所以庫侖力對它們均做正功，故電勢能都減小，A正確、B錯誤；兩小物塊運動過程中，因摩擦力和電場力分別做功，發(fā)生機械能和其他能量的相互轉化，故機械能不守恒，C錯；因最終停止，故D錯【答案】A7.(20107.(2010福州高二檢測福州高二檢測) )如圖所示，如圖所示，空間有一水平方向的勻強電場，初空間有一水平方向的勻強電場，初速度為速度為v v0 0的帶電粒子從的帶電粒子從A A點射入電場，點射入電場，在豎直平面內沿直線從在豎直平面內沿直線從A A運動到運動到B B，在此過程中粒子的（在此過程中粒子的（ ）A A動能和電勢能都減少，

18、重力勢能增加動能和電勢能都減少，重力勢能增加B B動能和重力勢能都增加，電勢能減少動能和重力勢能都增加，電勢能減少C C動能減少，重力勢能和電勢能都增加動能減少，重力勢能和電勢能都增加D D動能不變，重力勢能增加，電勢能減少動能不變，重力勢能增加，電勢能減少【解析解析】選選C.C.因帶電微粒做直線運動，因帶電微粒做直線運動，故合外力方向與速度方向在同一直線故合外力方向與速度方向在同一直線上，微粒受力分析如圖所示，合外力上，微粒受力分析如圖所示，合外力方向與方向與v v0 0反向，做負功，故微粒動能反向，做負功，故微粒動能減少減少. .同時，我們知道重力和電場力均同時，我們知道重力和電場力均做負

19、功，重力勢能增加，電勢能增加做負功，重力勢能增加，電勢能增加. .故故C C正確正確,A,A、B B、D D錯誤錯誤. .n8一個帶電小球從空中的a點運動到b點的過程中，重力做功3 J，電場力做功1 J，克服空氣阻力做功0.5 J，則小球()nA在a點的重力勢能比在b點大3 JnB在a點的電勢能比在b點小1 JnC在a點的動能比在b點小3.5 JnDa點的機械能比b點機械能少0.5 Jn【解析】重力做正功，重力勢能減少，減少量等于重力做功的多少，A對；同理，電場力做正功，電勢能減少，減少量等于電場力做功的多少，B錯；動能的變化等于合力做功，合力做正功，動能增大，C對；機械能的變化等于除重力外其

20、他力做功的和，D錯n【答案】AC9.(20109.(2010蘇州高二檢測蘇州高二檢測) )一質量為一質量為m m的帶電的帶電小球，在豎直方向的勻強電場中以水平速小球，在豎直方向的勻強電場中以水平速度拋出，小球的加速度大小為度拋出，小球的加速度大小為2g/32g/3，阻力，阻力不計，小球在下落不計，小球在下落h h的過程中（的過程中（ ）A.A.小球的動能增加小球的動能增加mgh/3mgh/3B.B.小球的電勢能增加小球的電勢能增加mgh/3mgh/3C.C.小球的重力勢能減少小球的重力勢能減少2mgh/32mgh/3D.D.小球的機械能減少小球的機械能減少2mgh/32mgh/3【解析解析】選選B.B.小球在下落小球在下落h h的過程中，重力做正功的過程中，重力做正功W=mgh,W=mgh,小球的重力勢能減少小球的重力勢能減少mghmgh，C C錯誤；由動能定理得小球的錯誤；由動能定理得小球的動能增加量等于合外力做的功動能增加量等于合外力做的功2mgh/32mgh/3，A A錯誤；由牛頓第錯誤；由牛頓第二定律二定律mg-F=ma,mg-F=ma,可得小球受到的電場力可得小球受到的電場力F=mg/3F=mg/