2021-2022高中物理3-1學(xué)案：第2章第1節(jié)電場力做功與電勢能

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精PAGE14-版權(quán)所有@高考資源網(wǎng)學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精第1節(jié)電場力做功與電勢能［學(xué)習(xí)目標(biāo)］1．知道電場力做功的特點(diǎn).(物理觀念）2．理解電勢能的定義.（物理觀念）3．掌握電場力做功與電勢能變化的關(guān)系，會進(jìn)行分析和計算。（科學(xué)思維）一、電場力做功的特點(diǎn)1．公式W＝qEd,適用于勻強(qiáng)電場.2．特點(diǎn)靜電力移動電荷所做的功，只與初、末位置有關(guān)，而與電荷的運(yùn)動路徑無關(guān).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該點(diǎn)移到選定的參考點(diǎn)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(guān)系(1)定量關(guān)系式：WAB＝EpA－EpB＝－ΔEpAB(2)定性關(guān)系eq\b\lc\{\rc\（\a\vs4\al\co1(電場力做正功，其電勢能減少,電場力做負(fù)功，其電勢能增加））3．電勢能的相對性電勢能是相對于參考點(diǎn)而言的，選取不同的參考點(diǎn)，電荷在電場中同一點(diǎn)的電勢能的值是不同的。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參考點(diǎn)無關(guān).1．思考判斷（正確的打“√”，錯誤的打“×")（1)電場力對正電荷一定做正功,對負(fù)電荷一定做負(fù)功. （×）［提示］做功的正、負(fù)由電場力方向和位移方向決定。(2)電場力做的功W＝qEd，適用于任何電場。 （×)［提示］僅適用于勻強(qiáng)電場.(3）電場中有M、N兩點(diǎn)，沿不同路徑把同一電荷從M點(diǎn)移到N點(diǎn)，電場力做功不同。 (×）［提示］做功相同，和運(yùn)動路徑無關(guān)。（4）電勢能是相對的，規(guī)定不同的零勢能點(diǎn)，電荷在電場中某點(diǎn)的電勢能不同。 （√）(5)電勢能有正、負(fù)，所以電勢能是矢量。 （×)2．關(guān)于電場力做功，下列說法正確的是(）A．電荷沿不同路徑從電場中A點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn)，電場力做功可能不同B．電荷從電場中A點(diǎn)出發(fā),最后又回到A點(diǎn)，電場力做功為零C．電荷在電場中沿著電場線運(yùn)動，所受電場力對電荷一定做正功D．電荷在電場中運(yùn)動，所受電場力對電荷做功，能量守恒定律不再成立B[電場力做的功與電荷的運(yùn)動路徑無關(guān)，所以選項(xiàng)A錯誤;電場力做的功只與電荷的初、末位置有關(guān),所以電荷從A點(diǎn)出發(fā)又回到A點(diǎn)，電場力做的功為零，選項(xiàng)B正確;負(fù)電荷沿著電場線的方向運(yùn)動，電場力對負(fù)電荷做負(fù)功，選項(xiàng)C錯誤；電荷在電場中運(yùn)動，雖然有電場力做功，但是電荷的電勢能和其他形式的能間的轉(zhuǎn)化滿足能量守恒定律,選項(xiàng)D錯誤。]3．關(guān)于電荷的電勢能，下列說法正確的是()A．電荷在電場強(qiáng)度大的地方，電勢能一定大B．電荷在電場強(qiáng)度為零的地方，電勢能一定為零C．只在靜電力的作用下，電荷的電勢能一定減少D．只在靜電力的作用下，電荷的電勢能可能增加，也可能減少D[電場強(qiáng)度與電勢能無關(guān)，電勢能具有相對性，可以人為規(guī)定零勢能面，故A、B均錯誤。只在靜電力作用下,若電荷從靜止開始運(yùn)動，電場力做正功，電勢能減少，若電荷在靜電力作用下在電場中做減速運(yùn)動，則電場力做負(fù)功，電勢能增大，故D正確.］電場力做功的理解與計算1．電場力做功的特點(diǎn)：在電場中移動電荷時，電場力做的功與電荷的起始位置和終止位置有關(guān)，但與電荷經(jīng)過的路徑無關(guān)。2．電場力做功的正負(fù)判斷(1)根據(jù)電場力和位移方向的夾角判斷：夾角為銳角，電場力做正功；夾角為鈍角，電場力做負(fù)功；電場力和位移方向垂直時,不做功.此法常用于電荷做直線運(yùn)動時電場力做功情況的判斷。(2）根據(jù)電場力和瞬時速度方向的夾角判斷：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；電場力和瞬時速度方向垂直時，不做功。此法常用于判斷曲線運(yùn)動中變化電場力的做功情況.（3)根據(jù)電勢能的變化情況判斷:若電勢能增加，則電場力做負(fù)功；若電勢能減小，則電場力做正功。(4)若物體只受電場力作用,可根據(jù)動能定理判斷:若物體的動能增加，則電場力做正功；若物體的動能減少，則電場力做負(fù)功。3．在應(yīng)用公式W＝qEd計算電場力做的功時，必須滿足的條件是：(1）電荷處在勻強(qiáng)電場中。(2）d是沿電場線方向上的兩點(diǎn)間的距離?！纠?】如圖所示，在電場強(qiáng)度為E的水平勻強(qiáng)電場中，一根長為l的絕緣桿，兩端分別固定著帶有電荷量＋q和－q的小球（大小不計)?，F(xiàn)讓絕緣桿繞中點(diǎn)O逆時針轉(zhuǎn)動α角，則轉(zhuǎn)動過程中兩個帶電小球克服電場力做功為多少？思路點(diǎn)撥：eq\x(\a\al（搞清電場力的方向與位移，方向之間的夾角）)→判斷正、負(fù)功→用W＝qEd求每個小球的功→求總功［解析］電場力對帶正電小球做功為W1＝－qE·eq\f（l,2）(1－cosα)；電場力對帶負(fù)電小球做功為W2＝－qE·eq\f(l，2）(1－cosα）。轉(zhuǎn)動過程中電場力對兩小球做的總功為W＝W1＋W2＝－qEl(1－cosα)，即兩個帶電小球克服電場力做功為qEl(1－cosα）。[答案]qEl(1－cosα）(1）利用公式W＝qEd求功只適用于勻強(qiáng)電場.(2）非勻強(qiáng)電場中可用W＝qEd定性分析。［跟進(jìn)訓(xùn)練]1．(多選）如圖所示,在直角三角形ABC中，∠C＝30°,D為斜邊AC的中點(diǎn)，在頂點(diǎn)A處有一點(diǎn)電荷＋Q，試探電荷q由B移至C電場力做功W1，由B移至D電場力做功W2,由D移至C電場力做功W3，關(guān)于W1、W2、W3的關(guān)系,下列說法正確的是（)A．W1＝W2＋W3 B．W1＝W2C．W1＝W3 D．W2＝W1＋W3AC[根據(jù)電場力做功的特點(diǎn)，試探電荷由B移至C電場力做功與由B先經(jīng)過D再移至C電場力做功相等，即W1＝W2＋W3，A正確，D錯誤;若以A點(diǎn)為圓心、以AB為半徑畫圓，則D在圓周上,將試探電荷由B點(diǎn)移至D點(diǎn)時，電荷的電勢能不變,即電場力不做功，W2＝0，C正確，B錯誤。］電勢能的理解與計算1．電勢能的特性系統(tǒng)性電勢能是由電場和電荷共同決定的，是屬于電荷和電場所共有的，我們習(xí)慣上說成電荷的電勢能相對性電勢能是相對的,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)的位置標(biāo)量性電勢能是標(biāo)量,有正負(fù)但沒有方向。電勢能為正值表示電勢能大于參考點(diǎn)的電勢能，電勢能為負(fù)值表示電勢能小于參考點(diǎn)的電勢能2．電勢能增減的判斷方法做功判斷法無論正、負(fù)電荷，只要電場力做正功，電荷的電勢能一定減??；反之，做負(fù)功則增大電場線判斷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)電荷的情況正好相反電性判斷法同種電荷相距越近，電勢能越大，相距越遠(yuǎn)，電勢能越?。划惙N電荷相距越近,電勢能越小，相距越遠(yuǎn)，電勢能越大【例2】將帶電荷量為6×10－6C的負(fù)電荷從電場中A點(diǎn)移到B點(diǎn)，克服靜電力做了3×10－5J的功，再從B點(diǎn)移到C點(diǎn)，靜電力做了1。2×10－5J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B點(diǎn)的電勢能為零，則該電荷在A點(diǎn)和C點(diǎn)的電勢能分別為多少?［解析］（1)電荷從A移到B克服靜電力做了3×10－5J的功，電勢能增加了3×10－5J；從B移到C的過程中靜電力做了1。2×10－5J的功,電勢能減少了1.2×10－5J，整個過程電勢能增加ΔEp＝3×10－5J－1.2×10－5J＝1。8×10－5J。（2)如果規(guī)定B點(diǎn)的電勢能為零，電荷從電場中A點(diǎn)移到B點(diǎn),克服靜電力做了3×10－5J的功，若電荷從電場中的B點(diǎn)移到A點(diǎn)，則靜電力要做3×10－5J的功，電勢能減少3×10－5J，所以EpA′＝－3×10－5J，同理EpC′＝－1。2×10－5J。[答案](1)1。8×10－5J（2)－3×10－5J－1.2×10－5J靜電力做功與電勢能變化的關(guān)系(WAB＝EpA－EpB)(1)靜電力對電荷做了多少正功,電勢能就減少多少。（2)靜電力對電荷做了多少負(fù)功(電荷克服靜電力做了多少功)，電勢能就增加多少。［跟進(jìn)訓(xùn)練］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WE＝1。6×10－3J(A點(diǎn)定為零勢能位置)，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）電荷從B向A運(yùn)動,當(dāng)電荷帶正電時，電荷受力與運(yùn)動方向相同，電場力做正功，電勢能減少。因?yàn)閃E＝1.6×10－3J，所以ΔEp＝－1.6×10－3J;又因?yàn)镋A＝0，所以B點(diǎn)的電勢能為EB＝1。6×10－3J。(2)當(dāng)電荷帶負(fù)電時，電荷受力與運(yùn)動方向相反，電場力做負(fù)功,電勢能增加。因?yàn)閃E＝－1。6×10－3J，所以ΔEp＝1。6×10－3J；又因?yàn)镋A＝0，所以EB＝－1。6×10－3J。[答案]（1）1.6×10－3J(2）－1.6×10－3J課堂小結(jié)知識脈絡(luò)1個特點(diǎn)：電場力做功2個概念：電勢能、電勢能變化1種關(guān)系：電場力做功與電勢能變化1．如圖所示，將一帶負(fù)電的點(diǎn)電荷沿電場線方向從A點(diǎn)移動到B點(diǎn)，下列說法正確的是()A．電場力做正功，電勢能增加B．電場力做負(fù)功,電勢能增加C．電場力做正功，電勢能減少D．電場力做負(fù)功，電勢能減少B[負(fù)電荷所受的電場力方向與電場強(qiáng)度方向相反，先根據(jù)電場力與位移方向的關(guān)系判斷電場力做功的正負(fù)，再判斷電勢能的變化.帶負(fù)電的點(diǎn)電荷所受的電場力方向從B到A，該點(diǎn)電荷沿電場線從A點(diǎn)移動到B點(diǎn)，電場力方向與位移方向相反，則電場力做負(fù)功，電勢能增大。故選項(xiàng)B正確.]2．（多選）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),分別把檢驗(yàn)電荷＋q和－q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是（)A．放上＋q時，它的電勢能EpA〉EpB>EpCB．放上＋q時，它的電勢能EpA<EpB〈EpCC．放上－q時，它的電勢能EpA>EpB>EpCD．放上－q時，它的電勢能EpA<EpB〈EpCAD[為了比較電荷在不同位置上電勢能的大小，需要根據(jù)電荷在這些位置間移動時靜電力做的功來判斷。由題圖可知,放上＋q時，電荷從位置A→B→C，都是靜電力做正功,電勢能減小，可見EpA〉EpB>EpC.放上－q時,電荷從位置A→B→C，需克服靜電力做功，電荷的電勢能增大，即EpA〈EpB〈EpC,故選項(xiàng)A、D正確。]3．如圖所示，空間有一水平勻強(qiáng)電場，在豎直平面內(nèi)有初速度為v0的帶電微粒，只受電場力和重力作用，沿圖中虛線由A運(yùn)動至B，其能量變化情況是(）A．動能減少,重力勢能增加，電勢能減少B．動能減少，重力勢能增加，電勢能增加C．動能不變，重力勢能增加，電勢能減少D．動能增加，重力勢能增加，電勢能減少B［微粒沿直線運(yùn)動,受到的電場力水平向左，合力與v0反向,由A→B電場力做負(fù)功,電勢能增加，重力做負(fù)功，重力勢能增加，動能減少,故B對，A、C、D錯。］4．如圖所示，勻強(qiáng)電場中A、B兩點(diǎn)間的距離為x＝0。20m，已知A、B連線與電場線夾角為θ＝60°，今把一電荷量q＝－2×10－8C的試探電荷放入