高中物理滬科版選修3-1課件2.2研究電場的能的性質(zhì)（一）VIP

第二章

學(xué)案3研究電場的能的性質(zhì)(一)目標(biāo)定位1.知道電場力做的功與移動電荷的路徑無關(guān).2.掌握電場力做的功與電勢能變化的關(guān)系.3.會應(yīng)用WAB＝qUAB進行有關(guān)計算．內(nèi)容索引知識探究達(dá)標(biāo)檢測知識探究1一、電場力做功的特點1.如圖1所示，試探電荷q在電場強度為E的勻強電場中，沿直線從A移動到B，電場力做的功為多少？若q沿折線AMB從A點移動到B點，電場力做的功為多少？圖1答案電場力F＝qE，電場力與位移夾角為θ，電場力對試探電荷q做的功W＝F·|AB|cosθ＝qE·|AM|.在線段AM上電場力做的功W1＝qE·|AM|，在線段MB上電場力做的功W2＝0，總功W＝W1＋W2＝qE·|AM|.2.若q沿任意曲線從A點移動到B點，電場力做的功為多少？據(jù)1、2可得出什么結(jié)論.答案W＝qE·|AM|.電荷在勻強電場中從不同路徑由A運動到B，電場力做功相同.說明電場力做功與路徑無關(guān)，只與初、末位置有關(guān).要點總結(jié)1.電場力做功的特點：電場力對某電荷所做的功，與該電荷的電荷量

，與電荷經(jīng)過的路徑

.(填“有關(guān)”或“無關(guān)”)2.電場力做功與重力做功相似，在任意靜電場中，只要初、末位置確定了，移動某電荷q做的功就是確定值.有關(guān)無關(guān)典型例題例1

(多選)下列說法正確的是A.電荷從電場中的A點運動到了B點，路徑不同，電場力做功的大小就可

能不同B.電荷從電場中的某點開始出發(fā)，運動一段時間后，又回到了該點，則

電場力做功為零C.正電荷沿著電場線運動，電場力對正電荷做正功，負(fù)電荷逆著電場線

運動，電場力對負(fù)電荷做正功D.在勻強電場中，電場力做功與路徑無關(guān)，在非勻強電場中，電場力做

功與路徑有關(guān)答案√√二、電勢能類比重力做功與重力勢能變化的關(guān)系，電場力做正功，電勢能如何變化？電場力做負(fù)功，電勢能如何變化？電場力做功與電勢能變化有怎樣的數(shù)量關(guān)系？答案電場力做正功，電勢能減少；電場力做負(fù)功，電勢能增加.電場力做功的值等于電勢能的變化量，即：WAB＝EpA－EpB.1.電勢能：電荷在電場中具有的勢能，叫做

，用

表示.2.電場力做功是

變化的量度，關(guān)系：WAB＝

，即電場力做正功，電荷的電勢能

，電場力做負(fù)功，電荷的電勢能

.3.電荷在電場中某點的電勢能，等于在電場力作用下把它從這點移動到

位置時電場力做的功.4.電勢能具有相對性.電勢能零點的規(guī)定：通常把電荷在離開場源電荷

處的電勢能規(guī)定為零，或把電荷在

上的電勢能規(guī)定為零.要點總結(jié)電勢能電勢能EpA－EpB減少增加零電勢能無限遠(yuǎn)地球表面Ep延伸思考當(dāng)正電荷順著電場線運動時，電場力做什么功？電勢能是增加還是減少？當(dāng)負(fù)電荷順著電場線運動時，電場力做什么功？電勢能是增加還是減少？答案正電荷順著電場線運動時，電場力做正功，電勢能減少.負(fù)電荷順著電場線運動時，電場力做負(fù)功，電勢能增加.典型例題例2

如圖2所示，A、B、C為電場中同一電場線上的三點.設(shè)電荷在電場中只受電場力作用，則下列說法正確的是A.若在C點無初速度地釋放正電荷，則正電荷向B運動，

電勢能減少B.若在C點無初速度地釋放正電荷，則正電荷向A運動，

電勢能增加C.若在C點無初速度地釋放負(fù)電荷，則負(fù)電荷向A運動，電勢能增加D.若在C點無初速度地釋放負(fù)電荷，則負(fù)電荷向B運動，電勢能減少圖2答案解析√若在C點無初速度地釋放正電荷，正電荷所受電場力向右，則正電荷向B運動，電場力做正功，電勢能減少；若在C點無初速度地釋放負(fù)電荷，負(fù)電荷所受電場力向左，則負(fù)電荷向A運動，電場力做正功，電勢能減少.三、電勢差在圖1所示的示例中，我們知道了同一電荷沿不同路徑由A移到B，電場力做的功是相同的，那么移動不同電荷從A至B，電場力做的功是否相同？電場力做的功與電荷量q的比值是否相同？答案1.電勢差：將電荷從A點移到B點的過程中，電場力對電荷做的功WAB與所移動的

的比值

，公式為____________

.單位：

，簡稱伏，符號

.如果1C的正電荷在電場中由一點移動到另一點，電場力所做的功為1J，這兩點間的電勢差就是

，即1V＝

.2.電勢差是用

法定義的物理量.UAB與WAB和q

，只跟電場中A、B兩點的位置和電場強度有關(guān).要點總結(jié)電荷q伏特V1V1J/C無關(guān)比值

3.電勢差是標(biāo)量，但有正、負(fù)之分.4.用UAB＝

或WAB＝qUAB計算時，各物理量符號的處理：(1)帶正、負(fù)號進行運算：把電荷q的電性和兩點間的電勢差U的正、負(fù)號代入，算出的功為正，則說明電場力做正功，電荷的電勢能減??；算出的功為負(fù)，則說明電場力做負(fù)功，電荷的電勢能增大.(2)只將絕對值代入公式運算：即在計算時，q、U都取絕對值，算出的功也是絕對值，至于電場力做的是正功還是負(fù)功，可以根據(jù)電荷的正、負(fù)及電荷移動的方向與電場線方向的關(guān)系判斷.典型例題例3

對于電場中的A、B兩點，下列說法正確的是A.電勢差的定義式UAB＝

，說明兩點間的電勢差UAB與電場力做功WAB

成正比，與移動電荷的電荷量q成反比B.A、B兩點間的電勢差等于將正電荷從A點移到B點電場力所做的功C.若將1C正電荷從A點移到B點，電場力做1J的功，則兩點間的電勢

差為1VD.若電荷由A點移到B點的過程中，除受電場力外，還受其他力的作

用，則電荷電勢能的變化就不再等于電場力所做的功答案解析√兩點間的電勢差由電場本身決定，與移動電荷及電場力做功無關(guān)，故A錯；電荷在電場中運動時，不管受幾個力作用，其電勢能變化總等于電場力做功，故D錯；典型例題例4

在電場中把一個電荷量為6×10－6C的負(fù)電荷從A點移到B點，克服電場力做功3×10－5J，再將電荷從B點移到C點，電場力做功1.2×10－5J，求A點與B點，B點與C點間的電勢差.答案解析UAB＝5V

UBC＝－2V根據(jù)電場力做功與電勢差的關(guān)系得：針對訓(xùn)練若將一個電量為2.0×10－10C的正電荷，從零電勢點移到電場中M點要克服電場力做功8.0×10－9J，則M點的電勢是________V；若再將該電荷從M點移到電場中的N點，電場力做功1.8×10－8J，則M、N兩點間的電勢差UMN＝________V.答案解析4090由題意可知，從O點移到M點電場力做功WOM＝－8×10－9J，根據(jù)公式W＝qU可知，將該點電荷從M點再移至N點電場力做功1.8×10－8J，根據(jù)公式W＝qU可知，達(dá)標(biāo)檢測21.(對電勢差的理解)(多選)下列說法正確的是A.A、B兩點的電勢差等于將負(fù)電荷從A點移到B點時克服電場力所做的功B.電勢差是一個標(biāo)量，但有正、負(fù)值之分C.由于電場力做功跟移動電荷的路徑無關(guān)，所以電勢差也跟移動電荷的路

徑無關(guān)，只跟這兩點的位置有關(guān)D.A、B兩點的電勢差是恒定的，不隨零電勢能位置的不同而改變，所以

UAB＝UBA1234答案解析√√從電勢差的定義可知A項錯誤.從電勢差的特性可知電勢差是標(biāo)量，但有正、負(fù)值之分，B項正確.從電場力做功的特性及電勢差的定義可知兩點間電勢差只與兩點位置有關(guān)，C項正確.移動相同電荷從A到B和從B到A做功不同，WAB＝－WBA，所以UAB＝－UBA，故D項錯誤.12342.(電勢差、電勢能和電場力做功)在靜電場中，一個電子由a點移到b點時電場力做功為5eV(1eV＝1.6×10－19J)，則以下說法中正確的是A.電場強度的方向一定由b沿直線指向aB.a、b兩點間電勢差Uab＝5VC.電子的電勢能減少5eVD.電子的電勢能減少5J1234答案解析√電場強度的方向與運動路徑無關(guān)，A錯；電場力做5eV的正功，電勢能減少5eV，C對，D錯.3.(電場力做功、電勢能和電勢差的關(guān)系)把質(zhì)量為m＝4.0×10－6kg，帶電荷量為q＝1.0×10－4C的粒子，在電場中的A點由靜止釋放.當(dāng)它運動到B點時，電場力對它做功W＝1.25×1017eV，則A、B兩點間電勢差為多少？粒子運動到B點時的速度為多少？1234答案解析200V

100m/s1234因為W＝qUAB，所以4.(電場力做功與電勢能變化的關(guān)系)在電場中把一個電荷量為6×10－6C的負(fù)電荷從A點移到B點，克服電場力做功3×10－5J，則電荷從A到B的過程中，電勢能變化了多少？是增加還是減少？若規(guī)定電荷在B點的電勢能為零，則電荷在A點的電勢能為多