第二章第二節(jié)電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能

1、 2.1電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能、教學(xué)目標(biāo)1、理解電場(chǎng)力做功與路徑無(wú)關(guān)，只與始末位置有關(guān)的特點(diǎn)；2、會(huì)計(jì)算點(diǎn)電荷在電場(chǎng)力作用下，從電場(chǎng)中一點(diǎn)移動(dòng)到另一點(diǎn)時(shí)電場(chǎng)力所做的功；3、運(yùn)用類比重力，引出的電勢(shì)能的概念、電勢(shì)能與電場(chǎng)力做功的關(guān)系；二、教學(xué)重點(diǎn)理解掌握電勢(shì)能概念及意義；電勢(shì)能的改變與電場(chǎng)力做功的關(guān)系，電場(chǎng)力做功計(jì)算；三、教學(xué)難點(diǎn)掌握電勢(shì)能與做功的關(guān)系，并能用此解決相關(guān)問(wèn)題。四、教學(xué)過(guò)程新課導(dǎo)入：一個(gè)質(zhì)量為 m、帶電量為q的正點(diǎn)電荷在勻強(qiáng)電場(chǎng)中某點(diǎn)由靜止釋放，將如何運(yùn)動(dòng)？動(dòng)能如何變化？（不計(jì)重力）EF討論：該電荷在場(chǎng)中受恒定的大小為qE，方向向右的電場(chǎng)力，因此要做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，帶電粒子的速度不斷增

2、大，動(dòng)能也不斷增大。那動(dòng)能增大，說(shuō)明什么問(wèn)題？說(shuō)明是電場(chǎng)力在做功，使點(diǎn)電荷的動(dòng)能不斷增大。1、電場(chǎng)力做功的特點(diǎn)今天，我們要研究的是電場(chǎng)力做功的特點(diǎn)：先研究簡(jiǎn)單地情景就是電場(chǎng)力在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的做功情況：如圖2-4（右圖）分析試探電荷q在場(chǎng)強(qiáng)為E的均強(qiáng)電場(chǎng)中沿不同路徑從 A運(yùn)動(dòng)到B電場(chǎng)力做功的情況。(1)q沿直線從A到BWab 二 Fl cos j - qEd(2)q沿折線從A到M、再?gòu)腗到BWab =Wac +Wcb =qEd +0 =qEd(3)q沿任意曲線線A到BWab =qEd圖2-4結(jié)果都一樣即:Wab 二 Fl cos v - qEd注意：其中d是指在沿電場(chǎng)方向投影的距離?！窘Y(jié)論】：在勻

3、強(qiáng)電場(chǎng)中移動(dòng)電荷時(shí)，靜電力做的功與電荷經(jīng)過(guò)的路徑無(wú)關(guān)，只與電荷的 起始位置和終止位置有關(guān)。板書：1、在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，電場(chǎng)力做功值W= qEd，其中d為頭尾兩點(diǎn)沿電場(chǎng)力方向的位移。2、電場(chǎng)力做功只與電荷的起始位置和終止位置有關(guān)，與電荷經(jīng)過(guò)的路徑無(wú)關(guān)。2、電勢(shì)能我們知道，功是能量轉(zhuǎn)化的量度， 一個(gè)力做功必定帶來(lái)相應(yīng)的能量轉(zhuǎn)化。因此電場(chǎng)力做功，肯定也有能量發(fā)生轉(zhuǎn)化。那是什么能發(fā)生了變化呢 ？一一在剛才的電荷運(yùn)動(dòng)中，正電荷的動(dòng)能增加了，是什么能轉(zhuǎn)化過(guò)來(lái)的呢？物體在重力場(chǎng)中具有重力勢(shì)能，同樣的電荷在電場(chǎng)中也具有勢(shì)能，這種勢(shì)能叫做電勢(shì)能。電場(chǎng)力做功使得電勢(shì)能與其他形式的能之間發(fā)生了轉(zhuǎn)化。重力如果做正功，重力

4、勢(shì)能減少；重力如果做負(fù)功，重力勢(shì)能增加。同樣的，如果電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減少；電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加。板書：3、電場(chǎng)力做功量度電勢(shì)能的減少量。Wab=Epa - Epb （該公式含正負(fù)號(hào)）電場(chǎng)力做功只能決定電勢(shì)能的變化量，而不能決定電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)能的數(shù)值，就好象重力功能確定重力勢(shì)能的變化量，而不能確定重力勢(shì)能的數(shù)值一樣。因此模仿重力勢(shì)能我們需要定義一個(gè)零勢(shì)能面的問(wèn)題，在確定電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)能時(shí)，也要定義一個(gè)零勢(shì)能面。才能確定其他地方的電勢(shì)能的數(shù)值。電荷在某點(diǎn)的電勢(shì)能，等于電場(chǎng)力把它從該點(diǎn)移動(dòng)到零勢(shì)能面位置所做的功。板書：4、電荷在某點(diǎn)的電勢(shì)能，等于電場(chǎng)力把它從該點(diǎn)移動(dòng)到零勢(shì)能面位置所

5、做的功。*5例1.如圖,在場(chǎng)強(qiáng)E胡0 N/C的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，一個(gè)質(zhì)子從 A移動(dòng)到B, AB相距L=40cm,（1）電場(chǎng)力做功為多少 ？（2） 如果取B點(diǎn)為零勢(shì)能參考點(diǎn)，那么A點(diǎn)的電勢(shì)能為多少？（3） 如果是取 A點(diǎn)為零勢(shì)能參考點(diǎn)，那么B點(diǎn)的電勢(shì)能為多少？解：（1）電場(chǎng)力做功為51914WAB =qEd =5 101.60.4J =3.2 10 J（2）如果取B點(diǎn)為零勢(shì)能參考點(diǎn)，那么 A點(diǎn)的電勢(shì)能為EpA =Wab =3.2X104J（3） 如果取A點(diǎn)為零勢(shì)能參考點(diǎn)，那么B點(diǎn)的電勢(shì)能為Epb 二Wba 二Wab 二-qEd = -3.2 104J*在上面的例子中，設(shè) A為零勢(shì)能點(diǎn)，則正點(diǎn)電荷在 A

6、點(diǎn)電勢(shì)能為零，由 A到B電場(chǎng)力做了 +qEd的功，所以電勢(shì)能減小，即正電荷在B點(diǎn)電勢(shì)能為-qEd。（負(fù)號(hào)表示該處該電荷勢(shì)能低 于零，這里的正負(fù)號(hào)與大小有關(guān)）+qEd;鞏固：在剛才的例子中，如果設(shè)B為零勢(shì)能點(diǎn)，則正點(diǎn)電荷在 A點(diǎn)電勢(shì)能為?如果設(shè)B為零勢(shì)能點(diǎn)，則負(fù)點(diǎn)電荷在A點(diǎn)電勢(shì)能為？ 一一 -qEd ;如果設(shè)A為零勢(shì)能點(diǎn)，貝U負(fù)點(diǎn)電荷在 B點(diǎn)電勢(shì)能為？ +qEd。說(shuō)明正電荷沿著電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng) （或運(yùn)動(dòng)方向與電場(chǎng)線夾銳角）時(shí)，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能降低；負(fù)電荷沿著電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)（或運(yùn)動(dòng)方向與電場(chǎng)線夾銳角）時(shí)，電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能升高。板書：5、正電荷沿著電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)（或運(yùn)動(dòng)方向與電場(chǎng)線夾銳角）時(shí)，電場(chǎng)力做正功

7、，電勢(shì) 能降低；負(fù)電荷沿著電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)（或運(yùn)動(dòng)方向與電場(chǎng)線夾銳角）時(shí)，電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能 升高。 Wab =Epa Epb = 人 Ep*例2、如圖所示，實(shí)線是一個(gè)電場(chǎng)中的電場(chǎng)線，虛線是一個(gè)負(fù)檢驗(yàn)電荷在這個(gè)電場(chǎng)中的軌跡.若電荷是從 a處運(yùn)動(dòng)到b處，則下列判斷正確的是 （BD ）A .電荷從a處到b處加速度減小B. b處電勢(shì)能大C. a處電勢(shì)能大D .電荷在b處速度小【解析】由電場(chǎng)線的疏密可知電荷在b處的電場(chǎng)力大，故 aa v ab,知A項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)檢驗(yàn)電荷的位移與所受電場(chǎng)力的夾角大于90,可知電場(chǎng)力對(duì)檢驗(yàn)電荷做負(fù)功，可判斷 ab電勢(shì)能增加，B項(xiàng)正確，C項(xiàng)錯(cuò)誤；又因?yàn)殡妶?chǎng)力做功與路徑無(wú)關(guān)，系統(tǒng)能

8、量守恒，電勢(shì)能 增加則動(dòng)能減小，即速度減小，D項(xiàng)正確.故正確答案為 B、D.【答案】BD【總結(jié)】比較電荷在電場(chǎng)中某兩點(diǎn)電勢(shì)能大小的方法1、做功判斷法：無(wú)論正負(fù)電荷，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能就減小，電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能就增大；2、電場(chǎng)線法：正電荷順著電場(chǎng)線的方向移動(dòng)時(shí)，電勢(shì)能逐漸減小；逆著電場(chǎng)線的方向移動(dòng)時(shí)，電勢(shì)能逐漸增大；負(fù)電荷正好相反；*例3、將帶電量為6X 10-6C的負(fù)電荷從電場(chǎng)中的 A點(diǎn)移到B點(diǎn)，克服電場(chǎng)力做了 3X 10-5J 的功，再?gòu)腂移到C,電場(chǎng)力做了 1.2X 10-5J的功，貝U（1）電荷從A移到B,再?gòu)腂移到C的過(guò)程中電勢(shì)能共改變了多少？(2) 如果規(guī)定 A點(diǎn)的電勢(shì)能為零，則

9、該電荷在B點(diǎn)和C點(diǎn)的電勢(shì)能分別為多少?(3) 如果規(guī)定B點(diǎn)的電勢(shì)能為零，則該電荷在A點(diǎn)和C點(diǎn)的電勢(shì)能分別為多少?解：(1) Wac =Wab Wbc 3 10，J 1.2 10J=1.8 10，J可見該過(guò)程電勢(shì)能增加 了 1.8 10 “J(2) 如果規(guī)定A點(diǎn)的電勢(shì)能為零，由WAB二Epa - Epb得該電荷在B點(diǎn)的電勢(shì)能為-5Epb =Epa-Wab = 0 - Wab = 3 10 J同理，c點(diǎn)的電勢(shì)能為Epc =EpA -Wac =0-Wac =1.8 10 J*見課本P29頁(yè)分析點(diǎn)電荷的中電勢(shì)能的變化板書：6、通常把電荷在離場(chǎng)源電荷無(wú)限遠(yuǎn)處的電勢(shì)能為零，或把電荷在大地表明上的電勢(shì)能規(guī)定

10、為零。P29思考討論與交流? 電場(chǎng)中的情形跟重力場(chǎng)中的情形相似但由于存在兩種電荷，電荷受的電場(chǎng)力既可以是引力，也可以是斥力在電場(chǎng)中，電荷在各處的電勢(shì)能跟哪些因素有關(guān)呢？?1、帶電體的帶電屬性?2、帶電體的電量?3、電場(chǎng)強(qiáng)度?4、與零勢(shì)能點(diǎn)的距離*五、板書設(shè)計(jì) 2.1電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能、電場(chǎng)力做功的特點(diǎn)EpA =Wab =3.2 10-4Wab =Epa _ Epb - - E，只與電荷的起始位置Wab_ wqEd_=5 105 1.6J9 0.4JWAB.2 RcCO45 J _在勻強(qiáng)電場(chǎng)中移動(dòng)電荷時(shí)，靜電力做的功與電荷經(jīng)過(guò)的路徑無(wú)關(guān)和終止W置有關(guān)。cos日=qEd其中d是指位移沿電場(chǎng)強(qiáng)度方向的投影。二、電勢(shì)能1、定義：電荷在電場(chǎng)中而具有的能量就叫電勢(shì)能2、 大?。弘姾稍谀滁c(diǎn)的電勢(shì)能的大小，等于靜