高中物理课件第2章第1节电场力做功与电势能.ppt

第2章 第1节 新知预习 巧设计 名师课堂 一点通 创新演练 大冲关 读教材 填要点 要点一 要点二 随堂检测归纳小结 课下作业综合提升 试身手 夯基础 1 知道电场力做功的特点 会用W qEd求解电荷在匀强电场中移动时电场力所做的功 2 理解电势能概念 知道电场力做功与电势能变化之间的关系 3 了解静电现象及其在生产 生活中的应用 读教材 填要点 一 电场力做功的特点 1 在电场中移动电荷时 电场力做的功与无关 只与始 末位置有关 可见电场力做功与重力做功特点相似 2 在匀强电场中 电场力做功为W 其中d为电荷的始 末位置沿线方向上的距离 路径 qEd 电场 二 电势能1 定义电荷在电场中某点的电势能等于把电荷从这点移到的过程中所做的功 2 电场力做功与电势能变化的关系电场力对电荷做正功时 电荷的电势能就 电场力对电荷做负功时 电荷的电势能就 电场力做功的过程就是能转化为能的过程 选定的参考点 电场力 减少 电势 其他形式 增加 3 电势能的相对性及绝对性电势能是相对的 选择不同的零势能点 电荷在电场中同一点的电势能是的 但电场中两点间的却不会由于零势能点的选择不同而发生变化 不同 电势能之差 试身手 夯基础 1 如图2 1 1所示 一根绝缘杆长l 两端分别带有等量异种电荷 电荷量为Q 杆处于纸面内时 匀强电场的方向与杆的方向成角度 60 若场强为E 使杆沿顺时针方向转过60 角时 电场力一共做了多少功 图2 1 1 2 下列说法中正确的是 A 当两个正点电荷相互靠近时 它们之间的库仑力增大 它们的电势能减小B 当两个负点电荷相互靠近时 它们之间的库仑力增大 它们的电势能也增大C 一个正点电荷与一个负点电荷互相靠近时 它们之间的库仑力增大 它们的电势能也增大D 一个正点电荷与一个负点电荷互相靠近时 它们之间的库仑力减小 它们的电势能也减小 答案 B 3 a b为电场中的两个点 如把q 2 10 8C的负电荷从a点移到b点 电场力对该电荷做了4 10 7J的正功 则该电荷的电势能如何变化 变化了多少 解析 在电场中 只要电场力对电荷做正功 不论电荷正负 该电荷的电势能一定减少 反之则增加 因此本题中该电荷的电势能减少 减少了4 10 7J 答案 减少了4 10 7J 1 电场力做功的特点电场力对电荷所做的功 与电荷的初 末位置有关 与电荷经过的路径无关 1 在匀强电场中 电场力做功为W qEd 其中d为电荷沿电场线方向上的位移 2 电场力做功与重力做功相似 只要初 末位置确定了 移送电荷q做的功就是确定值 2 电场力做功正负的判断 1 根据电场力和位移的方向夹角判断 此法常用于匀强电场中恒定电场力做功的判断 夹角为锐角做正功 夹角为钝角做负功 2 根据电场力和瞬时速度方向的夹角判断 此法常用于判断曲线运动中变化电场力的做功 夹角是锐角做正功 是钝角做负功 二者垂直不做功 名师点睛 1 对于公式W qEd中的d一定不要理解为电场中任意两点间的距离L 应为沿电场线方向的距离 设电场线与两点间距离L的夹角为 则d Lcos 若场强的方向与电荷位移s方向有夹角 则W qEscos 2 电荷在电场中移动时 电势能的变化只与电场力所做的功有关 与零电势能参考点的选取无关 1 如图2 1 2所示 电荷的电荷量为 q 场强为E AB间距为d 分别求点电荷沿图中三条路径从A运动到B时 电场力对它所做的功 图2 1 2 思路点拨 在匀强电场中 电场力为恒力 可根据恒力做功的公式W F scos 计算功 解析 当电荷沿AB连线运动到B时 W qEd 当电荷沿ACB运动到B时 W FLcos FL cos90 qEd 当电荷沿ADB运动到B时 W FL1cos FL2cos qEd 答案 均为qEd 在匀强电场中求电场力的功时应用公式W qEd 其中d为两点在电场线方向的距离 特点是与路径无关 1 对电势能的理解 1 电势能是由电场和电荷共同决定的 属于电荷和电场所共有的 我们习惯上说成电荷的电势能 2 电势能是标量 有正 负但没方向 电势能是正值 表示电势能大于参考点的电势能 电势能是负值 表示电势能小于参考点的电势能 3 电势能是相对的 其大小与选定的参考点有关 确定电荷的电势能 首先应先确定参考点 也就是零势点的位置 4 电势能和重力势能很类似 可作如下对比 2 判定电势能增减的方法 1 做功判定法 无论是哪种电荷 只要电场力做正功 电荷的电势能一定减少 只要电场力做负功 电荷的电势能一定增加 即电场力做功的值等于电势能的变化量 即WAB EpA EpB 与其他力是否做功无关 2 电场线法 正电荷顺着电场线方向移动 电势能一定减少 逆着电场线方向移动 电势能一定增加 负电荷顺着电场线方向移动 电势能一定增加 逆着电场线方向移动 电势能一定减少 3 电性判定法 同种电荷靠近时电势能增大 远离时电势能减少 异种电荷靠近时电势能减少 远离时电势能增大 名师点睛 在电场中的同一点 正 负电荷所具有的电势能的正 负号正好相反 2 有一带负电的点电荷 从电场中的A点移到B点时 克服电场力做功6 10 4J 从B点移到C点 电场力做功9 10 4J 问 1 若以A为零势能点 B C两点的电势能各为多少 A C间的电势能之差为多少 2 若以B为零势能点 A C两点的电势能各为多少 A C间的电势能之差为多少 思路点拨 解析 1 从A点移到B点 克服电场力做功6 10 4J 电势能增加6 10 4J 由于A点的电势能为零 故B点电势能为6 10 4J 从B点移到C点 电场力做功9 10 4J 电势能减少9 10 4J 故C点电势能为 3 10 4J 由于A为零势能点 故A C间的电势能之差为3 10 4J 2 以B点为零势能点 电荷从A点移到B点 电势能增加6 10 4J 故A点电势能为 6 10 4J 从B点移动到C点 电势能减少9 10 4J 故C点电势能为 9 10 4J A C间的电势能之差为3 10 4J 答案 1 6 10 4J 3 10 4J3 10 4J 2 6 10 4J 9 10 4J3 10 4J 电势能具有相对性 但电势能的差值与零势能点的选取无关 电场力做功等于电势能变化的负值 1 对应要点一 如图2 1 3所示两个带电小球的电荷量分别为 q和 q 固定在一长度为L的绝缘细杆的两端 置于电场强度为E的匀强电场中 杆与场强方向平行 其位置如图所示 若此杆绕过O点垂直于杆的轴线转动180 在此转动过程中电场力做的功为 A 0B qELC 2qELD qEL 图2 1 3 解析 杆绕过O点垂直于杆的轴线转动180 电场力对 q做的功W1 qEL 电场力对 q做的功W2 qEL 电场力做的功W W1 W2 2qEL 所以答案为C 答案 C A 物体克服电场力做功qEsB 物体的电势能减少了0 8qEsC 物体的电势能增加了qEsD 物体的动能减少了0 8qEs 解析 匀强电场中正电荷受到的电场力与电场线方向相同 因为是沿电场反方向运动 所以电场力做负功 即物体克服电场力做功 又因为运动距离为s 故克服电场力做功为qEs 选项A正确 物体克服电场力做功qEs 电势能增加qEs 选项B错误 C正确 动能的变化取决于合力所做的功 物体受到的外力为0 8qE 合外力做功为 0 8qEs 故动能减少0 8qEs 选项D正确 答案 B 1 电场力做功的特点可以类比重力做功特点 即与路径无关 仅与初 末位置有关 2 电势能的变化由电场力做功唯一决定 所以在判断电势能变化时首先判断电场力做功情况 3 电势能具有相对性 解题时要注意选取恰当的零势能面 但电势能的变化与零势能面的选取无关 点击下图进入课下作业综合提升