高二物理魯科版選修3-1課件：第1部分 第2章 第1節(jié)《電場力做功與電勢能》

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歡迎進入物理課堂 1 在電場中移動電荷時 電場力做功與路徑無關 只與始末位置有關 2 電荷在電場中某點的電勢能等于把電荷從這點移到選定的參考點的過程中電場力所做的功 3 電場力做正功 電荷電勢能減小 電場力做負功 電荷電勢能增大 自學教材 1 在電場中把一個點電荷q由A點移到B點 無論沿什么路徑 電場力所做的功都 這說明電場力做功與電荷經(jīng)過的無關 只與電荷的起始和終止有關 2 在勻強電場中 電場力做功為W 其中d為電荷的始 末位置沿方向上的距離 相等 路徑 位置 位置 電場 qEd 重點詮釋 1 對電場力做功的理解 1 電場力做功與電荷移動的路徑無關 只與初 末位置有關 適用于一切電場 2 在勻強電場中 可以用公式W qEd計算電場力做的功 式中的d是電荷沿電場線方向即電場力方向移動的距離 如果位移L與電場線間有夾角 則W qELcos 3 電場力做功的特點與重力做功的特點相似 只與始 末位置有關 2 判斷電場力做正功還是做負功的方法 1 根據(jù)電場力和位移方向的夾角判斷 此方法常用于勻強電場中恒定電場力做功的判斷 夾角為銳角做正功 夾角為鈍角做負功 夾角為直角不做功 2 根據(jù)電場力和瞬時速度方向的夾角判斷 此方法常用于判斷曲線運動中變化電場力的做功 夾角為銳角做正功 夾角為鈍角做負功 夾角為直角不做功 圖2 1 1 1 如圖2 1 1所示 在場強為E的勻強電場中有相距為l的A B兩點 連線AB與電場線的夾角為 將一帶電量為q的正電荷從A點移到B點 若沿直線AB移動該電荷 電場力做的功W1 若沿路徑ACB移動該電荷 電場力做的功W2 若沿曲線ADB移動該電荷 電場力做的功W3 由此可知 電荷在電場中移動時 電場力做的功的特點是 解析 路徑AB ACB 曲線ADB在電場線方向上的投影都是BC lcos 因此沿這三條路徑電荷由A運動到B 電場力做的功都是qElcos 可見電場力做功與路徑無關 只與電荷的始末位置有關 答案 qElcos qElcos qElcos 電場力做功的大小與路徑無關 只與始末位置有關 自學教材 1 定義電荷在電場中某點的電勢能等于把電荷從這點移到選定的參考點的過程中所做的功 2 相對性電勢能的大小與所選取的勢能點有關 同一電荷相對于不同的參考點的不同 電場力 零 電勢能 3 電場力做功與電勢能變化的關系電場力對電荷做正功 電荷的電勢能 電場力對電荷做負功 電荷的電勢能 總之 電場力對電荷做多少功 電荷的電勢能就多少 即電場力對電荷做的功等于電荷電勢能的 減少 增加 改變 變化量 重點詮釋 1 電勢能的特點 1 電勢能是標量 有正負 但沒有方向 電勢能的正 負值僅表示大小 正值表示電勢能大于參考點處的電勢能 負值表示電勢能小于參考點處的電勢能 2 電勢能是相對的 其大小與選定的參考點有關 確定電荷的電勢能首先應當確定參考點 也就是零勢能點的位置 3 電勢能是由電場和電荷共同決定的 屬于電場和電荷系統(tǒng)所共有的 我們常習慣說成電場中的電荷所具有的電勢能 2 判斷電勢能大小的方法 1 做功判定法 無論是哪種電荷 只要是電場力做了正功 電荷的電勢能一定是減少的 只要是電場力做了負功 克服電場力做功 電勢能一定是增加的 2 電場線法 正電荷順著電場線的方向移動 電勢能一定減少 逆著電場線的方向移動 電勢能一定增加 負電荷順著電場線的方向移動 電勢能一定增加 逆著電場線的方向移動 電勢能一定減少 3 電性判定法 同種電荷相距越近電勢能越大 相距越遠電勢能越小 異種電荷相距越近電勢能越小 相距越遠電勢能越大 2 下列說法中正確的是 無論是正電荷還是負電荷 從電場中某點移到無窮遠處時 電場力做的正功越多 電荷在該點的電勢能越大 無論是正電荷還是負電荷 從電場中某點移到無窮遠處時 電場力做的正功越少 電荷在該點的電勢能越大 無論是正電荷還是負電荷 從無窮遠處移到電場中某點時 克服電場力做功越多 電荷在該點的電勢能越大 無論是正電荷還是負電荷 從無窮遠處移到電場中某點時 電場力做功越多 電荷在該點的電勢能越大A B C D 解析 無窮遠處的電勢能為零 電荷從電場中某處移到無窮遠處時 若電場力做正功 電勢能減少 到無窮遠處時電勢能減為零 電荷在該點的電勢能為正值 且等于移動過程中電荷電勢能的變化 也就等于電場力做的功 因此電場力做的正功越多 電荷在該點電勢能越大 正確 錯誤 電荷從無窮遠處移到電場中某點時 若克服電場力做功 電勢能由零增大到某值 此值 就是電荷在該點的電勢能值 因此 電荷在該點的電勢能等于電荷從無窮遠處移到該點時克服電場力所做的功 故 正確 錯誤 故選項A正確 答案 A 圖2 1 2 例1 如圖2 1 2所示 電荷的電荷量為 q 場強為E A B間距為d 分別求點電荷沿圖中三條路徑從A運動到B時 電場力對它所做的功 思路點撥 在勻強電場中 電場力為恒力 可根據(jù)恒力做功的公式W F scos 計算功 解析 當電荷沿AB連線運動到B時 W qEd 當電荷沿ACB運動到B時 W FLcos FL cos90 qEd 當電荷沿ADB運動到B時 W FL1cos FL2cos qEd 答案 均為qEd 解決電場力做功問題 要注意題目設置的情境 若為恒力且物體沿直線運動 可直接根據(jù)功的定義計算 圖2 1 3 1 如圖2 1 3所示 勻強電場E中有一絕緣棒長為L 棒兩端分別有正 負電荷 帶電荷量均為q 若要將兩個電荷顛倒一下位置 電場力做功為 A 0B EqLC EqLD 2EqL 解析 要顛倒兩電荷位置 而電荷在力的方向上都有位移 又電場力做功與路徑無關 只由初末位置來決定 所以對 q 電場力方向與位移方向相同 電場力做正功W EqL 對 q 電場力方向與位移方向也相同 電場力做正功W EqL 所以W合 W W 2EqL 故選項D正確 答案 D 圖2 1 4 例2 如圖2 1 4所示 勻強電場中帶電荷量為 q的電荷從B運動到A 電場力做功WE 1 6 10 3J A點定為零勢能位置 問 1 電荷在B點的電勢能為多少 2 若將電荷改為帶電荷量為q的負電荷 其他條件不變 B點的電勢能又為多少 思路點撥 在電場中移動電荷 電場力做的功等于電勢能的變化 解析 1 電荷從B向A運動 當電荷帶正電時 電荷受力與運動方向相同 電場力做正功 電勢能減少 因為WE 1 6 10 3J 所以 Ep 1 6 10 3J 又因為EA 0 所以B點的電勢能為EB 1 6 10 3J 2 當電荷帶負電時 電荷受力與運動方向相反 電場力做負功 電勢能增加 因為WE 1 6 10 3J 所以 Ep 1 6 10 3J 又因為EA 0 所以EB 1 6 10 3J 答案 1 1 6 10 3J 2 1 6 10 3J 分析這類題目時 一定要確定零勢能的位置 然后判斷電場力的做功情況 最后根據(jù)電場力做功跟電勢能變化的關系解決問題 2 a b為電場中的兩個點 如把q 2 10 8C的負電荷從a點移到b點 電場力對該電荷做了4 10 7J的正功 則該電荷的電勢能 A 增加了4 10 7JB 增加了2 10 8JC 減少了4 10 7JD 減少了8 10 15J 解析 在電場中 不管是哪種電荷 只要是電場力對電荷做了正功 該電荷的電勢能一定減少 反之 電場力做負功 該電荷的電勢能一定增加 且電場力做的功的多少等于電勢能變化的多少 故選C 答案 C 同學們 來學校和回家的路上要注意安全 同學們 來學校和回家的路上要注意安全