鲁科版高中物理选修31课件电场力做功与电势能课件1.ppt

1、第第2 2章章第第1 1节节新知预习新知预习巧设计巧设计名师课堂名师课堂一点通一点通创新演练创新演练大冲关大冲关读教材读教材填要点填要点要点一要点一要点二要点二随堂检测随堂检测 归纳小结归纳小结课下作业课下作业 综合提升综合提升试身手试身手夯基础夯基础返回返回返回1知道电场力做功的特点，会用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求解电荷在匀强电场中移动时电 场力所做的功。场力所做的功。2理解电势能概念；知道电场力做功与理解电势能概念；知道电场力做功与 电势能变化之间的关系。电势能变化之间的关系。返回3了解静电现象及其在生产、生活中的了解静电现象及其在生产、生活中的 应

2、用。应用。返回返回读教材读教材填要点填要点 一、电场力做功的特点一、电场力做功的特点 (1)在电场中移动电荷时，电场力做的功与在电场中移动电荷时，电场力做的功与 无无关，只与始、末位置有关。可见电场力做功与重力做关，只与始、末位置有关。可见电场力做功与重力做功特点相似。功特点相似。(2)在匀强电场中，电场力做功为在匀强电场中，电场力做功为W ，其，其中中d为电荷的始、末位置沿为电荷的始、末位置沿 线方向上的距离。线方向上的距离。路径路径qEd电场电场返回 二、电势能二、电势能 1定义定义 电荷在电场中某点的电势能等于把电荷从这点移到电荷在电场中某点的电势能等于把电荷从这点移到 的过程中的过程中

3、 所做的功。所做的功。2电场力做功与电势能变化的关系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正功时，电荷的电势能就 ，电，电场力对电荷做负功时，电荷的电势能就场力对电荷做负功时，电荷的电势能就 。电场力做。电场力做功的过程就是功的过程就是 能转化为能转化为 能的过程。能的过程。选定的参考点选定的参考点电场力电场力减少减少电势电势其他形式其他形式增加增加返回 3电势能的相对性及绝对性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在电场中同一点的电势能是 的，但电场中两点的，但

4、电场中两点间的间的 却不会由于零势能点的选择不同而却不会由于零势能点的选择不同而发生变化。发生变化。不同不同电势能之差电势能之差返回试身手试身手夯基础夯基础1如图如图211所示，一根绝缘杆长所示，一根绝缘杆长l，两端，两端 分别带有等量异种电荷，电荷量为分别带有等量异种电荷，电荷量为Q，杆，杆 处于纸面内时，匀强电场的方向与杆的方处于纸面内时，匀强电场的方向与杆的方 向成角度向成角度60。若场强为。若场强为E，使杆沿顺时，使杆沿顺时 针方向转过针方向转过60角时，电场力一共做了多少功？角时，电场力一共做了多少功？图图211返回返回2下列说法中正确的是下列说法中正确的是 ()A当两个正点电荷相互

5、靠近时，它们之间的库仑力增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间的库仑力减小，它们的电势能也减小返回答案：答案：B返回3a、b为

6、电场中的两个点，如把为电场中的两个点，如把q2108 C的负电荷从的负电荷从a点移到点移到b点，电场力对该电荷做了点，电场力对该电荷做了4107 J的正功，则该的正功，则该电荷的电势能如何变化？变化了多少？电荷的电势能如何变化？变化了多少？解析：解析：在电场中，只要电场力对电荷做正功，不论电荷正在电场中，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，减少了该电荷的电势能减少，减少了4107 J。答案：答案：减少了减少了4107 J返回返回返回1电场力做功的特点电场力做功的特点 电场力对电

7、荷所做的功，与电荷的初、末位置有关，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。与电荷经过的路径无关。(1)在匀强电场中，电场力做功为在匀强电场中，电场力做功为WqEd，其中，其中d为电为电荷沿电场线方向上的位移。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，移送电荷了，移送电荷q做的功就是确定值。做的功就是确定值。返回 2电场力做功正负的判断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

8、正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。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。做正功，是钝角做负功，二者垂直不做功。返回 名师点睛名师点睛 (1)对于公式对于公式WqEd中的中的d一定不要理解为电场中任意一定不要理解为电场中任意两点间的距离两点间的距离L，应为沿电场线方向的距离。设电场线与两，应为沿电场线方向的距离。设电场线与两点间距离点间距离L的夹角为的夹角为

9、，则，则dLcos；若场强的方向与电荷；若场强的方向与电荷位移位移s方向有夹角方向有夹角，则，则WqEscos。(2)电荷在电场中移动时，电势能的变化只与电场力所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。做的功有关，与零电势能参考点的选取无关。返回 1.如图如图212所示，电荷的电荷量所示，电荷的电荷量为为q，场强为，场强为E，AB间距为间距为d，分别求点电，分别求点电荷沿图中三条路径从荷沿图中三条路径从A运动到运动到B时，电场力对时，电场力对它所做的功。它所做的功。图图212 思路点拨思路点拨在匀强电场中，电场力为恒力，可根在匀强电场中，电场力为恒力

10、，可根据恒力做功的公式据恒力做功的公式WFscos计算功。计算功。返回解析解析当电荷沿当电荷沿AB连线运动到连线运动到B时，时，WqEd，当电荷沿当电荷沿ACB运动到运动到B时，时，WFLcosFLcos 90qEd，当电荷沿当电荷沿ADB运动到运动到B时，时，WFL1cosFL2cosqEd。答案答案均为均为qEd返回 在匀强电场中求电场力的功时应用公式在匀强电场中求电场力的功时应用公式WqEd，其中其中d为两点在电场线方向的距离，特点是与路径无关。为两点在电场线方向的距离，特点是与路径无关。返回返回 1对电势能的理解对电势能的理解 (1)电势能是由电场和电荷共同决定的，属于电荷和电电势能是

11、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。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，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。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。位置。返回(4)电势能和重力势能很类似

12、，可作如下对比：电势能和重力势能很类似，可作如下对比：电势能电势能重力势能重力势能电场中的电荷具有势能电场中的电荷具有势能电势能电势能重力场中的物体具有势能重力场中的物体具有势能重力势能重力势能电场中同一位置上不同电量电场中同一位置上不同电量电荷的电势能不同电荷的电势能不同重力场中同一位置上不同质量重力场中同一位置上不同质量物体的重力势能不同物体的重力势能不同返回电势能电势能重力势能重力势能在电场力作用下移动电荷，在电场力作用下移动电荷，即电场力做正功时，电势即电场力做正功时，电势能减少能减少外力克服电场力作用移动外力克服电场力作用移动电荷，即电场力做负功时，电荷，即电场力做负功时，电势能增加

13、电势能增加在重力作用下移动物体，即重力在重力作用下移动物体，即重力做正功时，重力势能减少做正功时，重力势能减少外力克服重力作用移动物体，即外力克服重力作用移动物体，即重力做负功时，重力势能增加重力做负功时，重力势能增加返回 2判定电势能增减的方法判定电势能增减的方法 (1)做功判定法：无论是哪种电荷，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。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，即即电场力做功的值等于电势能的变化量，即WABEpAEpB，与其他力是否做

14、功无关。与其他力是否做功无关。返回 (2)电场线法：电场线法：正电荷顺着电场线方向移动，电势能一定减少，逆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；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。着电场线方向移动，电势能一定减少。(3)电性判定法：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；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。异种电荷靠近时电势能减少，远离时电势能增大。返回 名师点睛名师点

15、睛 在电场中的同一点，正、负电荷所具有的电势能的正、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。负号正好相反。返回 2.有一带负电的点电荷，从电场中的有一带负电的点电荷，从电场中的A点移到点移到B点点时，克服电场力做功时，克服电场力做功6104 J。从。从B点移到点移到C点，电场力做点，电场力做功功9104 J，问：，问：(1)若以若以A为零势能点，为零势能点，B、C两点的电势能各为多少？两点的电势能各为多少？A、C间的电势能之差为多少？间的电势能之差为多少？(2)若以若以B为零势能点，为零势能点，A、C两点的电势能各为多少？两点的电势能各为多少？A、C间的电势能之差为多少？

16、间的电势能之差为多少？返回思路点拨思路点拨返回 解析解析(1)从从A点移到点移到B点，克服电场力做功点，克服电场力做功6104 J，电，电势能增加势能增加6104 J，由于，由于A点的电势能为零，故点的电势能为零，故B点电势能为点电势能为6104 J。从从B点移到点移到C点，电场力做功点，电场力做功9104 J，电势能减少，电势能减少9104 J，故，故C点电势能为点电势能为3104 J。由于由于A为零势能点，故为零势能点，故A、C间的电势能之差为间的电势能之差为3104 J。(2)以以B点为零势能点，电荷从点为零势能点，电荷从A点移到点移到B点，电势能增点，电势能增 加加6104 J，故，故

17、A点电势能为点电势能为6104 J。返回 从从B点移动到点移动到C点，电势能减少点，电势能减少9104 J，故故C点电势能为点电势能为9104 J。A、C间的电势能之差为间的电势能之差为3104 J。答案答案(1)6104 J3104 J3104 J(2)6104 J9104 J3104 J返回 电势能具有相对性，但电势能的差值与零势能点电势能具有相对性，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。的选取无关，电场力做功等于电势能变化的负值。返回返回返回1(对应要点一对应要点一)如图如图213所示两个带电小所示两个带电小 球的电荷量分别为球的电荷量分别为q和和q，固定在

18、一长，固定在一长 度为度为L的绝缘细杆的两端，置于电场强度为的绝缘细杆的两端，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。的匀强电场中，杆与场强方向平行，其位置如图所示。若此杆绕过若此杆绕过O点垂直于杆的轴线转动点垂直于杆的轴线转动180，在此转动过程，在此转动过程 中电场力做的功为中电场力做的功为 ()A0BqEL C2qEL DqEL图图213返回解析：解析：杆绕过杆绕过O点垂直于杆的轴线转动点垂直于杆的轴线转动180，电场力对，电场力对q做的功做的功W1qEL，电场力对，电场力对q做的功做的功W2qEL，电，电场力做的功场力做的功WW1W22qEL，所以答案为，所以

19、答案为C。答案：答案：C返回A物体克服电场力做功物体克服电场力做功qEsB物体的电势能减少了物体的电势能减少了0.8qEsC物体的电势能增加了物体的电势能增加了qEsD物体的动能减少了物体的动能减少了0.8qEs返回解析：解析：匀强电场中正电荷受到的电场力与电场线方向相同，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，又因为运动距离为电场力做功，又因为运动距离为s，故克服电场力做功为，故克服电场力做功为qEs，选项选项A正确；物体克服电场力做功正确；物体克服电场力做功qEs，电势

20、能增加，电势能增加qEs，选，选项项B错误，错误，C正确；动能的变化取决于合力所做的功，物体受正确；动能的变化取决于合力所做的功，物体受到的外力为到的外力为0.8qE，合外力做功为，合外力做功为0.8qEs，故动能减少，故动能减少0.8qEs，选项，选项D正确。正确。答案：答案：B返回返回 （1）电场力做功的特点可以类比重力做功特点，即）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。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）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。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）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。零势能面。但电势能的变化与零势能面的选取无关。