滬科版選修31 2.3研究電場的能的性質(zhì)(一) 學(xué)案.docx

學(xué)案2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wabquab進(jìn)行有關(guān)計(jì)算一、電場力做功的特點(diǎn)1如圖1所示，試探電荷q在電場強(qiáng)度為e的勻強(qiáng)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(diǎn)移動到b點(diǎn)，電場力做的功為多少？圖12若q沿任意曲線從a點(diǎn)移動到b點(diǎn)，電場力做的功為多少？據(jù)1、2可得出什么結(jié)論要點(diǎn)總結(jié)1電場力做功的特點(diǎn)：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做的功就是確定值例1(多選)下列說法正確的是()a電荷從電場中的a點(diǎn)運(yùn)動到了b點(diǎn)，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(diǎn)開始出發(fā)，運(yùn)動一段時(shí)間后，又回到了該點(diǎn)，則電場力做功為零c正電荷沿著電場線運(yùn)動，電場力對正電荷做正功，負(fù)電荷逆著電場線運(yùn)動，電場力對負(fù)電荷做正功d在勻強(qiáng)電場中，電場力做功與路徑無關(guān)，在非勻強(qiáng)電場中，電場力做功與路徑有關(guān)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？ 要點(diǎn)總結(jié)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(diǎn)的電勢能，等于在電場力作用下把它從這點(diǎn)移動到_位置時(shí)電場力做的功4電勢能具有相對性電勢能零點(diǎn)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)定為零延伸思考當(dāng)正電荷順著電場線運(yùn)動時(shí)，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(yùn)動時(shí)，電場力做什么功？電勢能是增加還是減少？例2如圖2所示，a、b、c為電場中同一電場線上的三點(diǎn)設(shè)電荷在電場中只受電場力作用，則下列說法正確的是()圖2a若在c點(diǎn)無初速度地釋放正電荷，則正電荷向b運(yùn)動，電勢能減少b若在c點(diǎn)無初速度地釋放正電荷，則正電荷向a運(yùn)動，電勢能增加c若在c點(diǎn)無初速度地釋放負(fù)電荷，則負(fù)電荷向a運(yùn)動，電勢能增加d若在c點(diǎn)無初速度地釋放負(fù)電荷，則負(fù)電荷向b運(yùn)動，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？ 要點(diǎn)總結(jié)1電勢差：將電荷從a點(diǎn)移到b點(diǎn)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1 c的正電荷在電場中由一點(diǎn)移動到另一點(diǎn)，電場力所做的功為1 j，這兩點(diǎn)間的電勢差就是_，即1 v_.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(diǎn)的位置和電場強(qiáng)度有關(guān)3電勢差是標(biāo)量，但有正、負(fù)之分4用uab或wabquab計(jì)算時(shí)，各物理量符號的處理：(1)帶正、負(fù)號進(jìn)行運(yùn)算：把電荷q的電性和兩點(diǎn)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(yùn)算：即在計(jì)算時(shí)，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)系判斷例3對于電場中的a、b兩點(diǎn)，下列說法正確的是()a電勢差的定義式uab，說明兩點(diǎn)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ba、b兩點(diǎn)間的電勢差等于將正電荷從a點(diǎn)移到b點(diǎn)電場力所做的功c若將1 c正電荷從a點(diǎn)移到b點(diǎn)，電場力做1 j的功，則兩點(diǎn)間的電勢差為1 vd若電荷由a點(diǎn)移到b點(diǎn)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例4在電場中把一個(gè)電荷量為6106 c的負(fù)電荷從a點(diǎn)移到b點(diǎn)，克服電場力做功3105 j，再將電荷從b點(diǎn)移到c點(diǎn)，電場力做功1.2105 j，求a點(diǎn)與b點(diǎn)，b點(diǎn)與c點(diǎn)間的電勢差針對訓(xùn)練若將一個(gè)電量為2.01010 c的正電荷，從零電勢點(diǎn)移到電場中m點(diǎn)要克服電場力做功8.0109 j，則m點(diǎn)的電勢是_v；若再將該電荷從m點(diǎn)移到電場中的n點(diǎn)，電場力做功1.8108 j，則m、n兩點(diǎn)間的電勢差umn_v.1(對電勢差的理解)(多選)下列說法正確的是()aa、b兩點(diǎn)的電勢差等于將負(fù)電荷從a點(diǎn)移到b點(diǎn)時(shí)克服電場力所做的功b電勢差是一個(gè)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(diǎn)的位置有關(guān)da、b兩點(diǎn)的電勢差是恒定的，不隨零電勢能位置的不同而改變，所以uabuba2(電勢差、電勢能和電場力做功)在靜電場中，一個(gè)電子由a點(diǎn)移到b點(diǎn)時(shí)電場力做功為5 ev(1 ev1.61019 j)，則以下說法中正確的是()a電場強(qiáng)度的方向一定由b沿直線指向aba、b兩點(diǎn)間電勢差uab5 vc電子的電勢能減少5 evd電子的電勢能減少5 j3(電場力做功、電勢能和電勢差的關(guān)系)把質(zhì)量為m4.0106 kg，帶電荷量為q1.0104 c的粒子，在電場中的a點(diǎn)由靜止釋放當(dāng)它運(yùn)動到b點(diǎn)時(shí)，電場力對它做功w1.251017 ev，則a、b兩點(diǎn)間電勢差為多少？粒子運(yùn)動到b點(diǎn)時(shí)的速度為多少？4(電場力做功與電勢能變化的關(guān)系)在電場中把一個(gè)電荷量為6106 c的負(fù)電荷從a點(diǎn)移到b點(diǎn)，克服電場力做功3105 j，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(diǎn)的電勢能為零，則電荷在a點(diǎn)的電勢能為多大？答案精析知識探究一、1電場力fqe，電場力與位移夾角為，電場力對試探電荷q做的功wf|ab|cos qe|am|.在線段am上電場力做的功w1qe|am|，在線段mb上電場力做的功w20，總功ww1w2qe|am|.2wqe|am|.電荷在勻強(qiáng)電場中從不同路徑由a運(yùn)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(diǎn)總結(jié)1有關(guān)無關(guān)典型例題例1bc二、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：wabepaepb.要點(diǎn)總結(jié)1電勢能ep2電勢能epaepb減少增加3零電勢能4無限遠(yuǎn)地球表面延伸思考正電荷順著電場線運(yùn)動時(shí)，電場力做正功，電勢能減少負(fù)電荷順著電場線運(yùn)動時(shí)，電場力做負(fù)功，電勢能增加典型例題例2a若在c點(diǎn)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(yùn)動，電場力做正功，電勢能減少；若在c點(diǎn)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(yùn)動，電場力做正功，電勢能減少三、電場力做的功wabqel，所以移動不同電荷做的功不同；但el是相同的要點(diǎn)總結(jié)1電荷quab伏特v1 v1 j/c2比值無關(guān)典型例題例3c兩點(diǎn)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(cuò)；電荷在電場中運(yùn)動時(shí)，不管受幾個(gè)力作用，其電勢能變化總等于電場力做功，故d錯(cuò)；由公式uab，可知b錯(cuò)，c對例4uab5 vubc2 v解析根據(jù)電場力做功與電勢差的關(guān)系得：uab v5 v，ubc v2 v.針對訓(xùn)練4090解析由題意可知，從o點(diǎn)移到m點(diǎn)電場力做功wom8109 j，根據(jù)公式wqu可知，uom v40 v，uom0m40 v，故m40 v；將該點(diǎn)電荷從m點(diǎn)再移至n點(diǎn)電場力做功1.8108 j，根據(jù)公式wqu可知，umn v90 v.達(dá)標(biāo)檢測1bc2.c3200 v100 m