電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能

1、第1節(jié)電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能學(xué) 習(xí) 目 標(biāo)知 識(shí) 脈 絡(luò)(教師用書獨(dú)具)1知道電場(chǎng)力做功的特點(diǎn)，能用功的公式WqEd求解相關(guān)問題(重點(diǎn))2了解電勢(shì)能的概念(難點(diǎn))3知道電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系(重點(diǎn))自 主 預(yù) 習(xí)·探 新 知知識(shí)梳理一、電場(chǎng)力做功的特點(diǎn)1公式WqEd，適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)2特點(diǎn)靜電力移動(dòng)電荷所做的功，只與初、末位置有關(guān)，而與電荷的路徑無關(guān)二、電勢(shì)能1定義電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)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(chǎng)力所做的功用Ep表示2電勢(shì)能的變化與電場(chǎng)力做功的關(guān)系關(guān)系式：WABEpAEpBEpAB電場(chǎng)力對(duì)電荷做3電勢(shì)能的相對(duì)性電勢(shì)能是相對(duì)于參考點(diǎn)而言的，選取不同的

2、參考點(diǎn)，電荷在電場(chǎng)中同一點(diǎn)的電勢(shì)能的值是不同的4電勢(shì)能變化的絕對(duì)性電場(chǎng)中兩點(diǎn)間的電勢(shì)能之差與選取的參考點(diǎn)無關(guān)基礎(chǔ)自測(cè)1思考判斷(1)電場(chǎng)力對(duì)正電荷一定做正功，對(duì)負(fù)電荷一定做負(fù)功(×)提示做功的正、負(fù)由電場(chǎng)力方向和位移方向決定(2)只有在勻強(qiáng)電場(chǎng)中移動(dòng)電荷時(shí)，電場(chǎng)力做功才與路徑無關(guān)，此結(jié)論在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中不成立(×)提示任何電場(chǎng)都適用(3)電場(chǎng)力做的功WqEd，適用于任何電場(chǎng)(×)提示適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)(4)電場(chǎng)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(chǎng)力做功不同(×)提示做功相同，因?yàn)楹吐窂綗o關(guān)(5)電勢(shì)能是相對(duì)的，規(guī)定不同的零勢(shì)能點(diǎn)，電荷在電場(chǎng)

3、中某點(diǎn)的電勢(shì)能不同()(6)電勢(shì)能有正、負(fù)之分，故電勢(shì)能是矢量(×)提示標(biāo)量(7)電場(chǎng)中有M、N兩點(diǎn)，把電荷從M點(diǎn)移到N點(diǎn)的過程中，電場(chǎng)力對(duì)電荷做負(fù)功，電荷的電勢(shì)能增加()(8)電場(chǎng)中有M、N兩點(diǎn)，把電荷從M點(diǎn)移到N點(diǎn)的過程中，電場(chǎng)力對(duì)電荷做負(fù)功，M點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)比N點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大(×)提示做功的正、負(fù)和場(chǎng)強(qiáng)無關(guān)2關(guān)于電場(chǎng)力做功，下列說法正確的是()A電荷沿不同路徑從電場(chǎng)中A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，電場(chǎng)力做功可能不同B電荷從電場(chǎng)中A點(diǎn)出發(fā)，最后又回到A點(diǎn)，電場(chǎng)力做功為零C電荷在電場(chǎng)中沿著電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)，所受電場(chǎng)力對(duì)電荷一定做正功D電荷在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，所受電場(chǎng)力對(duì)電荷做功，能量守恒定律不再成立B電場(chǎng)力

4、做的功與電荷的運(yùn)動(dòng)路徑無關(guān)，所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤；電場(chǎng)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(chǎng)力做的功為零，選項(xiàng)B正確；負(fù)電荷沿著電場(chǎng)線的方向運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)力對(duì)負(fù)電荷做負(fù)功，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；電荷在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，雖然有電場(chǎng)力做功，但是電荷的電勢(shì)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(cuò)誤3關(guān)于電荷的電勢(shì)能，下列說法正確的是()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：46242052】A電荷在電場(chǎng)強(qiáng)度大的地方，電勢(shì)能一定大B電荷在電場(chǎng)強(qiáng)度為零的地方，電勢(shì)能一定為零C只在靜電力的作用下，電荷的電勢(shì)能一定減少D只在靜電力的作用下，電荷的電勢(shì)能可能增加，也可能減少D電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)能無關(guān)，電勢(shì)能有相對(duì)性，可以人為規(guī)

5、定零勢(shì)能面，故A、B均錯(cuò)誤只在靜電力作用下，若電荷從靜止開始運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)力做正功電勢(shì)能減少，若電荷在靜電力作用下在電場(chǎng)中做減速運(yùn)動(dòng)，則電場(chǎng)力做負(fù)功電勢(shì)能增大，故D正確(多選)一個(gè)電荷只在電場(chǎng)力作用下從電場(chǎng)中的A點(diǎn)移到B點(diǎn)時(shí)，電場(chǎng)力做了5×106 J的功，那么()A電荷在B點(diǎn)將具有5×106 J的電勢(shì)能B電荷在B點(diǎn)將具有5×106 J的動(dòng)能C電荷的電勢(shì)能減少了5×106 JD電荷的動(dòng)能增加了5×106 JCD電荷只在電場(chǎng)力作用下從電場(chǎng)中的A點(diǎn)移到B點(diǎn)時(shí)，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減少，電場(chǎng)力做了多少正功，電荷的電勢(shì)能就減少多少，由動(dòng)能定理可知，動(dòng)能就增加

6、多少因電荷在A點(diǎn)的動(dòng)能和電勢(shì)能不知道，所以不能確定電荷在B點(diǎn)的動(dòng)能和電勢(shì)能故選項(xiàng)C、D正確合 作 探 究·攻 重 難電場(chǎng)力做功的理解與計(jì)算1.電場(chǎng)力做功的特點(diǎn)：在勻強(qiáng)電場(chǎng)中移動(dòng)電荷時(shí)，電場(chǎng)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(chǎng)力做功正負(fù)的判定：(1)若電場(chǎng)力是恒力，當(dāng)電場(chǎng)力方向與電荷位移方向夾角為銳角時(shí)，電場(chǎng)力做正功；夾角為鈍角時(shí)，電場(chǎng)力做負(fù)功；夾角為直角時(shí)，電場(chǎng)力不做功(2)根據(jù)電場(chǎng)力與瞬時(shí)速度方向的夾角判斷此法常用于判斷曲線運(yùn)動(dòng)中變化電場(chǎng)力的做功情況夾角是銳角時(shí)，電場(chǎng)力做正功；夾角是鈍角時(shí)，電場(chǎng)力做負(fù)功；電場(chǎng)力和瞬時(shí)速度方向垂直時(shí)，電場(chǎng)力不做功(3)

7、若物體只受電場(chǎng)力作用，可根據(jù)動(dòng)能的變化情況判斷根據(jù)動(dòng)能定理，若物體的動(dòng)能增加，則電場(chǎng)力做正功；若物體的動(dòng)能減少，則電場(chǎng)力做負(fù)功3在應(yīng)用公式WqEd計(jì)算電場(chǎng)力做的功時(shí)，必須滿足的條件是：(1)電荷處在勻強(qiáng)電場(chǎng)中；(2)公式WqEd中的d是沿電場(chǎng)線方向上的兩點(diǎn)間的距離如圖2­1­1所示，在電場(chǎng)強(qiáng)度為E的水平勻強(qiáng)電場(chǎng)中，一根長(zhǎng)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(jì))現(xiàn)讓絕緣桿繞中點(diǎn)O逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)角，則轉(zhuǎn)動(dòng)過程中兩個(gè)帶電小球克服電場(chǎng)力做功為多少？圖2­1­1思路點(diǎn)撥：解析電場(chǎng)力對(duì)帶正電小球做功為W1qE·(1cos )；電場(chǎng)力對(duì)帶負(fù)

8、電小球做功為W2qE·(1cos )轉(zhuǎn)動(dòng)過程中電場(chǎng)力對(duì)兩小球做的總功為WW1W2qEl(1cos )，即兩個(gè)帶電小球克服電場(chǎng)力做功為qEl(1cos )答案qEl(1cos )(1)利用公式WqEd求功只用于勻強(qiáng)電場(chǎng).(2)非勻強(qiáng)電場(chǎng)中可用WqEd定性分析.針對(duì)訓(xùn)練1如圖2­1­2所示的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，有a、b、c三點(diǎn)，ab5 cm，bc12 cm，其中ab沿電場(chǎng)方向，bc和電場(chǎng)方向成60°角，一個(gè)電荷量為q4×108 C的正電荷從a移到b時(shí)電場(chǎng)力做的功為W11.2×107 J，求：圖2­1­2(1)勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度

9、大小E；(2)電荷從b移到c，電場(chǎng)力做的功W2. 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：46242053】解析(1)從a到b電場(chǎng)力做的功W1qEdab所以E V/m60 V/m.(2)把電荷從b移到c，電場(chǎng)力做的功W2qE·dbc·cos 60°4×108×60×12×102×0.5 J1.44×107 J.答案(1)60 V/m(2)1.44×107 J電勢(shì)能的理解與計(jì)算1.電勢(shì)能的特點(diǎn)(1)系統(tǒng)性：電勢(shì)能是由電場(chǎng)和電荷共同決定的，屬于電荷和電場(chǎng)所共有的，我們習(xí)慣上說成電荷的電勢(shì)能(2)標(biāo)矢性：電勢(shì)能是標(biāo)量，有正負(fù)但沒有

10、方向，其正負(fù)表示大小(3)相對(duì)性：電勢(shì)能是相對(duì)的，其大小與選定的參考點(diǎn)有關(guān)確定電荷的電勢(shì)能，首先應(yīng)確定參考點(diǎn)，也就是零勢(shì)能點(diǎn)的位置2電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能的關(guān)系電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減少，減少的電勢(shì)能等于電場(chǎng)力做的功電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加，增加的電勢(shì)能等于克服電場(chǎng)力做的功，即WABEpAEpB.3判斷電勢(shì)能大小的方法(1)做功判定法：無論是哪種電荷，只要是電場(chǎng)力做了正功，電荷的電勢(shì)能一定是減少的；只要是電場(chǎng)力做了負(fù)功(克服電場(chǎng)力做功)，電勢(shì)能一定是增加的(2)電場(chǎng)線法：正電荷順著電場(chǎng)線的方向移動(dòng)，電勢(shì)能一定減少，逆著電場(chǎng)線的方向移動(dòng)，電勢(shì)能一定增加；負(fù)電荷順著電場(chǎng)線的方向移動(dòng)，電勢(shì)能一定增加，逆著

11、電場(chǎng)線的方向移動(dòng)，電勢(shì)能一定減少(3)電性判定法：同種電荷相距越近，電勢(shì)能越大，相距越遠(yuǎn)，電勢(shì)能越??；異種電荷相距越近，電勢(shì)能越小，相距越遠(yuǎn)，電勢(shì)能越大在電場(chǎng)中把一個(gè)電荷量為6×106 C的負(fù)電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，克服靜電力做功3×105 J試求：(1)電荷從A到B的過程中，電勢(shì)能變化了多少？是增加還是減少？(2)若規(guī)定電荷在B點(diǎn)的電勢(shì)能為零，則電荷在A點(diǎn)的電勢(shì)能為多大？思路點(diǎn)撥：(1)分析電勢(shì)能的變化要抓住電勢(shì)能變化與電場(chǎng)力做功的關(guān)系(2)計(jì)算某點(diǎn)的電勢(shì)能要關(guān)注零勢(shì)能點(diǎn)的選取解析(1)電荷克服靜電力做功，即靜電力做負(fù)功，有WAB3×105 J由WABEpAEpB知

12、，電勢(shì)能變化了3×105 J；由于靜電力做負(fù)功，則電勢(shì)能增加(2)若EpB0，則由WABEpAEpB得EpA3×105 J.答案(1)3×105 J增加(2)3×105 J兩種勢(shì)能的對(duì)比重力勢(shì)能電勢(shì)能場(chǎng)力做功特點(diǎn)重力做功與路徑無關(guān)，只與始末位置有關(guān)，引出了重力勢(shì)能電場(chǎng)力做功與路徑無關(guān)，只與始末位置有關(guān)，引出了電勢(shì)能功能關(guān)系重力做功是重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的量度電場(chǎng)力做功是電勢(shì)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的量度WABmghAmghBWABEpAEpB相對(duì)性重力勢(shì)能的數(shù)值具有相對(duì)性，可以是正值，也可以是負(fù)值電勢(shì)能的數(shù)值具有相對(duì)性，可以是正值，也可以是負(fù)值針對(duì)訓(xùn)練

13、2如圖2­1­3所示，在場(chǎng)強(qiáng)為5×105 N/C的勻強(qiáng)電場(chǎng)中有A、B兩點(diǎn)，它們之間的距離為2 cm，兩點(diǎn)的連線與場(chǎng)強(qiáng)方向成60°角將一個(gè)電荷量為2×105 C的電荷由A移到B，問：圖2­1­3(1)在此過程中，電場(chǎng)力對(duì)該電荷做了多少功？(2)電荷的電勢(shì)能如何變化？變化了多少？解析(1)電場(chǎng)力對(duì)電荷做的功WqELcos 60°0.1 J.(2)電荷的電勢(shì)能增加，增加了0.1 J.答案(1)0.1 J(2)增加0.1 J當(dāng) 堂 達(dá) 標(biāo)·固 雙 基1(多選)如圖2­1­4所示，在直角三角形A

14、BC中，C30°，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(chǎng)力做功W1，由B移至D電場(chǎng)力做功W2，由D移至C電場(chǎng)力做功W3，關(guān)于W1、W2、W3的關(guān)系，下列說法正確的是()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：46242054】圖2­1­4AW1W2W3BW1W2CW1W3 DW2W1W3AC根據(jù)電場(chǎng)力做功的特點(diǎn)，試探電荷由B移至C電場(chǎng)力做功與由B先經(jīng)過D再移至C電場(chǎng)力做功相等，即W1W2W3，A正確，D錯(cuò)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(shí)，電荷的電勢(shì)能不變，即電場(chǎng)力不做功，W20，C正確，B錯(cuò)誤2兩個(gè)帶同種電荷的物體間距

15、增大一些時(shí)()A電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能增加B電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減小C電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加D電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能減小B帶同種電荷時(shí)兩物體間的力是斥力，距離增大，電場(chǎng)力做正功，則電勢(shì)能減小3如圖2­1­5所示，空間有一水平勻強(qiáng)電場(chǎng)，在豎直平面內(nèi)有初速度為v0的帶電微粒，沿圖中虛線由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至B點(diǎn)，其能量變化情況是()圖2­1­5A動(dòng)能減少，重力勢(shì)能增加，電勢(shì)能減少B動(dòng)能減少，重力勢(shì)能增加，電勢(shì)能增加C動(dòng)能不變，重力勢(shì)能增加，電勢(shì)能增加D動(dòng)能增加，重力勢(shì)能增加，電勢(shì)能增加B重力豎直向下，微粒沿直線運(yùn)動(dòng)，則合力與v0反向，故受到的電場(chǎng)力水平向左，微粒帶負(fù)電帶電微粒由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，重力、電場(chǎng)力都做負(fù)功，重力勢(shì)能、電勢(shì)能都增加，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，合外力與v0反向，對(duì)微粒做負(fù)功，動(dòng)能減少，故選項(xiàng)C、D均錯(cuò)誤如圖所示，勻強(qiáng)電場(chǎng)中A、B兩點(diǎn)間的距離為x0.20 m，已知A、B連線與電場(chǎng)線夾角為60°，今把一電荷量q2×108 C的