2018版高中物理第2章電場(chǎng)與示波器2.2研究電場(chǎng)的能的性質(zhì)一學(xué)案滬科版.docx

學(xué)案2研究電場(chǎng)的能的性質(zhì)(一)目標(biāo)定位 1.知道電場(chǎng)力做的功與移動(dòng)電荷的路徑無關(guān).2.掌握電場(chǎng)力做的功與電勢(shì)能變化的關(guān)系.3.會(huì)應(yīng)用WABqUAB進(jìn)行有關(guān)計(jì)算一、電場(chǎng)力做功的特點(diǎn)1如圖1所示，試探電荷q在電場(chǎng)強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，沿直線從A移動(dòng)到B，電場(chǎng)力做的功為多少？若q沿折線AMB從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)，電場(chǎng)力做的功為多少？圖12若q沿任意曲線從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)，電場(chǎng)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(chǎng)力做功的特點(diǎn)：電場(chǎng)力對(duì)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(chǎng)力做功與重力做功相似，在任意靜電場(chǎng)中，只要初、末位置確定了，移動(dòng)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(chǎng)中的A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到了B點(diǎn)，路徑不同，電場(chǎng)力做功的大小就可能不同B電荷從電場(chǎng)中的某點(diǎn)開始出發(fā)，運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后，又回到了該點(diǎn)，則電場(chǎng)力做功為零C正電荷沿著電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)力對(duì)正電荷做正功，負(fù)電荷逆著電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)力對(duì)負(fù)電荷做正功D在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，電場(chǎng)力做功與路徑無關(guān)，在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中，電場(chǎng)力做功與路徑有關(guān)二、電勢(shì)能類比重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能如何變化？電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能如何變化？電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能變化有怎樣的數(shù)量關(guān)系？ 要點(diǎn)總結(jié)1電勢(shì)能：電荷在電場(chǎng)中具有的勢(shì)能，叫做_，用_表示2電場(chǎng)力做功是_變化的量度，關(guān)系：WAB_，即電場(chǎng)力做正功，電荷的電勢(shì)能_，電場(chǎng)力做負(fù)功，電荷的電勢(shì)能_3電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)能，等于在電場(chǎng)力作用下把它從這點(diǎn)移動(dòng)到_位置時(shí)電場(chǎng)力做的功4電勢(shì)能具有相對(duì)性電勢(shì)能零點(diǎn)的規(guī)定：通常把電荷在離開場(chǎng)源電荷_處的電勢(shì)能規(guī)定為零，或把電荷在_上的電勢(shì)能規(guī)定為零延伸思考當(dāng)正電荷順著電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)時(shí)，電場(chǎng)力做什么功？電勢(shì)能是增加還是減少？當(dāng)負(fù)電荷順著電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)時(shí)，電場(chǎng)力做什么功？電勢(shì)能是增加還是減少？例2如圖2所示，A、B、C為電場(chǎng)中同一電場(chǎng)線上的三點(diǎn)設(shè)電荷在電場(chǎng)中只受電場(chǎng)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(dòng)，電勢(shì)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(dòng)，電勢(shì)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(dòng)，電勢(shì)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(dòng)，電勢(shì)能減少三、電勢(shì)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(chǎng)力做的功是相同的，那么移動(dòng)不同電荷從A至B，電場(chǎng)力做的功是否相同？電場(chǎng)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(shì)差：將電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)的過程中，電場(chǎng)力對(duì)電荷做的功WAB與所移動(dòng)的_的比值，公式為_單位：_，簡(jiǎn)稱伏，符號(hào)_如果1 C的正電荷在電場(chǎng)中由一點(diǎn)移動(dòng)到另一點(diǎn)，電場(chǎng)力所做的功為1 J，這兩點(diǎn)間的電勢(shì)差就是_，即1 V_.2電勢(shì)差是用_法定義的物理量UAB與WAB和q_，只跟電場(chǎng)中A、B兩點(diǎn)的位置和電場(chǎng)強(qiáng)度有關(guān)3電勢(shì)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(hào)的處理：(1)帶正、負(fù)號(hào)進(jìn)行運(yùn)算：把電荷q的電性和兩點(diǎn)間的電勢(shì)差U的正、負(fù)號(hào)代入，算出的功為正，則說明電場(chǎng)力做正功，電荷的電勢(shì)能減??；算出的功為負(fù)，則說明電場(chǎng)力做負(fù)功，電荷的電勢(shì)能增大(2)只將絕對(duì)值代入公式運(yùn)算：即在計(jì)算時(shí)，q、U都取絕對(duì)值，算出的功也是絕對(duì)值，至于電場(chǎng)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(dòng)的方向與電場(chǎng)線方向的關(guān)系判斷例3對(duì)于電場(chǎng)中的A、B兩點(diǎn)，下列說法正確的是()A電勢(shì)差的定義式UAB，說明兩點(diǎn)間的電勢(shì)差UAB與電場(chǎng)力做功WAB成正比，與移動(dòng)電荷的電荷量q成反比BA、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差等于將正電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)電場(chǎng)力所做的功C若將1 C正電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，電場(chǎng)力做1 J的功，則兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為1 VD若電荷由A點(diǎn)移到B點(diǎn)的過程中，除受電場(chǎng)力外，還受其他力的作用，則電荷電勢(shì)能的變化就不再等于電場(chǎng)力所做的功例4在電場(chǎng)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(chǎng)力做功3105 J，再將電荷從B點(diǎn)移到C點(diǎn)，電場(chǎng)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(shì)差針對(duì)訓(xùn)練若將一個(gè)電量為2.01010 C的正電荷，從零電勢(shì)點(diǎn)移到電場(chǎng)中M點(diǎn)要克服電場(chǎng)力做功8.0109 J，則M點(diǎn)的電勢(shì)是_V；若再將該電荷從M點(diǎn)移到電場(chǎng)中的N點(diǎn)，電場(chǎng)力做功1.8108 J，則M、N兩點(diǎn)間的電勢(shì)差UMN_V.1(對(duì)電勢(shì)差的理解)(多選)下列說法正確的是()AA、B兩點(diǎn)的電勢(shì)差等于將負(fù)電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)時(shí)克服電場(chǎng)力所做的功B電勢(shì)差是一個(gè)標(biāo)量，但有正、負(fù)值之分C由于電場(chǎng)力做功跟移動(dòng)電荷的路徑無關(guān)，所以電勢(shì)差也跟移動(dòng)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(shì)差是恒定的，不隨零電勢(shì)能位置的不同而改變，所以UABUBA2(電勢(shì)差、電勢(shì)能和電場(chǎng)力做功)在靜電場(chǎng)中，一個(gè)電子由a點(diǎn)移到b點(diǎn)時(shí)電場(chǎng)力做功為5 eV(1 eV1.61019 J)，則以下說法中正確的是()A電場(chǎng)強(qiáng)度的方向一定由b沿直線指向aBa、b兩點(diǎn)間電勢(shì)差Uab5 VC電子的電勢(shì)能減少5 eVD電子的電勢(shì)能減少5 J3(電場(chǎng)力做功、電勢(shì)能和電勢(shì)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(chǎng)中的A點(diǎn)由靜止釋放當(dāng)它運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)，電場(chǎng)力對(duì)它做功W1.251017 eV，則A、B兩點(diǎn)間電勢(shì)差為多少？粒子運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)的速度為多少？4(電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系)在電場(chǎng)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(chǎng)力做功3105 J，則電荷從A到B的過程中，電勢(shì)能變化了多少？是增加還是減少？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？答案精析知識(shí)探究一、1電場(chǎng)力FqE，電場(chǎng)力與位移夾角為，電場(chǎng)力對(duì)試探電荷q做的功WF|AB|cos qE|AM|.在線段AM上電場(chǎng)力做的功W1qE|AM|，在線段MB上電場(chǎng)力做的功W20，總功WW1W2qE|AM|.2WqE|AM|.電荷在勻強(qiáng)電場(chǎng)中從不同路徑由A運(yùn)動(dòng)到B，電場(chǎng)力做功相同說明電場(chǎng)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(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減少；電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加電場(chǎng)力做功的值等于電勢(shì)能的變化量，即：WABEpAEpB.要點(diǎn)總結(jié)1電勢(shì)能Ep2電勢(shì)能EpAEpB減少增加3零電勢(shì)能4無限遠(yuǎn)地球表面延伸思考正電荷順著電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)時(shí)，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減少負(fù)電荷順著電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)時(shí)，電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)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(chǎng)力向右，則正電荷向B運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)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(chǎng)力向左，則負(fù)電荷向A運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減少三、電場(chǎng)力做的功WABqEL，所以移動(dòng)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(shì)差由電場(chǎng)本身決定，與移動(dòng)電荷及電場(chǎng)力做功無關(guān)，故A錯(cuò)；電荷在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，不管受幾個(gè)力作用，其電勢(shì)能變化總等于電場(chǎng)力做功，故D錯(cuò)；由公式UAB，可知B錯(cuò)，C對(duì)例4UAB5 VUBC2 V解析根據(jù)電場(chǎng)力做功與電勢(shì)差的關(guān)系得：UAB V5 V，UBC V2 V.針對(duì)訓(xùn)練4090解析由題意可知，從O點(diǎn)移到M點(diǎn)電場(chǎng)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(chǎng)力做功1.8108 J，根據(jù)公式WqU可知，UMN V90 V.達(dá)標(biāo)檢測(cè)1BC2.C3200 V100 m