高中物理第2章電勢(shì)能與電勢(shì)差第1節(jié)電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能學(xué)案魯科版選修.docx

第1節(jié)電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能學(xué) 習(xí) 目 標(biāo)知 識(shí) 脈 絡(luò)1.知道電場(chǎng)力做功的特點(diǎn)，能用功的公式WqEd求解相關(guān)問(wèn)題(重點(diǎn))2了解電勢(shì)能的概念(難點(diǎn))3知道電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系(重點(diǎn))電 場(chǎng) 力 做 功 的 特 點(diǎn)1公式WqEd，適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)2特點(diǎn)靜電力移動(dòng)電荷所做的功，只與始末位置有關(guān)，而與電荷的路徑無(wú)關(guān)1電場(chǎng)力對(duì)正電荷一定做正功，對(duì)負(fù)電荷一定做負(fù)功()2只有在勻強(qiáng)電場(chǎng)中移動(dòng)電荷時(shí)，電場(chǎng)力做功才與路徑無(wú)關(guān)，此結(jié)論在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中不成立()3WqEd求電場(chǎng)力的功，適用于任何電場(chǎng)()一電荷在某電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)了一周又回到出發(fā)點(diǎn)，電場(chǎng)力對(duì)該電荷做功嗎？【提示】不做功由功的定義式可知，電荷運(yùn)動(dòng)一周位移為0，故電場(chǎng)力一定不做功如圖211所示，在場(chǎng)強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)中有相距為L(zhǎng)的A、B兩點(diǎn)，AB連線與電場(chǎng)線的夾角為.圖211探討1：將一電荷量為q的正電荷分別沿路徑AB、路徑ACB、路徑ADB移動(dòng)該電荷，電場(chǎng)力做功的關(guān)系？【提示】相等探討2：電場(chǎng)力做功的特點(diǎn)？【提示】電場(chǎng)力做功的大小與路徑無(wú)關(guān)，只與初末位置有關(guān)電場(chǎng)力做功正負(fù)的判斷1根據(jù)電場(chǎng)力和位移方向的夾角判斷，此法常用于勻強(qiáng)電場(chǎng)中恒定電場(chǎng)力做功情況的判斷夾角為銳角電場(chǎng)力做正功，夾角為鈍角電場(chǎng)力做負(fù)功2根據(jù)電場(chǎng)力和瞬時(shí)速度方向的夾角判斷，此法常用于判斷曲線運(yùn)動(dòng)中電場(chǎng)力變化的做功情況，夾角是銳角時(shí)電場(chǎng)力做正功，夾角是鈍角時(shí)電場(chǎng)力做負(fù)功，電場(chǎng)力和瞬時(shí)速度方向垂直時(shí)電場(chǎng)力不做功1如圖212所示，A、B是一條電場(chǎng)線上的兩點(diǎn)，一帶正電的點(diǎn)電荷沿電場(chǎng)線從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，在這個(gè)過(guò)程中，關(guān)于電場(chǎng)力做功的說(shuō)法正確的是()圖212A電場(chǎng)力做正功B電場(chǎng)力做負(fù)功C電場(chǎng)力不做功D電場(chǎng)力先做正功后做負(fù)功【解析】正電荷的受力方向與電場(chǎng)線方向相同，則從A到B電場(chǎng)力做正功選項(xiàng)A正確【答案】A2如圖213所示，在場(chǎng)強(qiáng)為E的水平勻強(qiáng)電場(chǎng)中，一根長(zhǎng)為l的絕緣桿，兩端分別固定著電荷量為q和q的小球(大小不計(jì))現(xiàn)讓絕緣桿繞中點(diǎn)O逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)角，則轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中兩個(gè)帶電小球克服電場(chǎng)力做功為多少？圖213【解析】電場(chǎng)力對(duì)帶正電小球做功為W1qE(1cos )電場(chǎng)力對(duì)帶負(fù)電小球做功為W2qE(1cos )轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中電場(chǎng)力對(duì)兩小球做的總功為WW1W2qEl(1cos )，即兩個(gè)帶電小球克服電場(chǎng)力做功為qEl(1cos )【答案】qEl(1cos )在應(yīng)用公式WqEd計(jì)算電場(chǎng)力做的功時(shí)，必須滿(mǎn)足的條件是：(1)電荷處在勻強(qiáng)電場(chǎng)中；(2)公式WqEd中的d是沿電場(chǎng)線方向上的兩點(diǎn)間的距離.電 勢(shì) 能1定義電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)能等于把電荷從該點(diǎn)移到選定的參考點(diǎn)的過(guò)程中電場(chǎng)力所做的功用Ep表示2電勢(shì)能的變化與電場(chǎng)力做功的關(guān)系關(guān)系式：WABEpAEpBEpAB3電勢(shì)能的相對(duì)性電勢(shì)能是相對(duì)于參考點(diǎn)而言的，選取不同的參考點(diǎn)，電荷在電場(chǎng)中同一點(diǎn)的電勢(shì)能的值不同4電勢(shì)能變化的絕對(duì)性電場(chǎng)中兩點(diǎn)間的電勢(shì)能之差與選取的參考點(diǎn)無(wú)關(guān)1電勢(shì)能是相對(duì)的，規(guī)定不同的零勢(shì)能點(diǎn)，電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)能不同()2無(wú)論正、負(fù)電荷，只要電場(chǎng)力做正功，電荷的電勢(shì)能一定減少()3負(fù)電荷順著電場(chǎng)線的方向移動(dòng)，電勢(shì)能減少()怎樣才能確定電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)能？【提示】(1)先規(guī)定零勢(shì)能點(diǎn)(2)電荷在某點(diǎn)的電勢(shì)能，等于把它從該點(diǎn)移動(dòng)到零勢(shì)能位置時(shí)電場(chǎng)力所做的功我們知道重力做正功時(shí)，物體的重力勢(shì)能減小(如圖214甲)，當(dāng)重力做負(fù)功時(shí)，物體的重力勢(shì)能增大(如圖乙)甲乙圖214探討1：當(dāng)電場(chǎng)力做正功(或負(fù)功)時(shí)(如圖215)，其電勢(shì)能又是怎樣變化的呢？圖215【提示】電場(chǎng)力做正功電勢(shì)能減小，電場(chǎng)力做負(fù)功電勢(shì)能增加探討2：若僅有電場(chǎng)力做功，其動(dòng)能如何變化？【提示】?jī)H有電場(chǎng)力時(shí)，電場(chǎng)力做正功，動(dòng)能增加；電場(chǎng)內(nèi)做負(fù)功，動(dòng)能減小1電勢(shì)能的特點(diǎn)(1)電勢(shì)能是由電場(chǎng)和電荷共同決定的，屬于電荷和電場(chǎng)所共有的，我們習(xí)慣上說(shuō)成電荷的電勢(shì)能(2)電勢(shì)能是標(biāo)量，有正負(fù)但沒(méi)有方向，其正負(fù)表示大小(3)電勢(shì)能是相對(duì)的，其大小與選定的參考點(diǎn)有關(guān)確定電荷的電勢(shì)能，首先應(yīng)確定參考點(diǎn)，也就是零勢(shì)能點(diǎn)的位置2電勢(shì)能與重力勢(shì)能的比較兩種勢(shì)能電勢(shì)能重力勢(shì)能定義電場(chǎng)中的電荷具有的勢(shì)能電勢(shì)能重力場(chǎng)中的物體具有的勢(shì)能重力勢(shì)能系統(tǒng)性電荷和電場(chǎng)物體和地球大小的相對(duì)性電荷在某點(diǎn)的電勢(shì)能等于把電荷從該點(diǎn)移到零勢(shì)能位置時(shí)電場(chǎng)力做的功物體在某點(diǎn)的重力勢(shì)能等于把物體從該點(diǎn)移到零勢(shì)能位置時(shí)重力做的功變化大小的量度電場(chǎng)力做的功是電勢(shì)能變化大小的量度，電場(chǎng)力做的功等于電勢(shì)能的減少量重力做的功是重力勢(shì)能變化大小的量度，重力做的功等于重力勢(shì)能的減少量對(duì)應(yīng)力做功的特點(diǎn)做功多少只與始末位置有關(guān)，與經(jīng)過(guò)的路徑無(wú)關(guān)，且做的功等于勢(shì)能的減少量3(多選)一個(gè)電荷只在電場(chǎng)力作用下從電場(chǎng)中的A點(diǎn)移到B點(diǎn)時(shí)，電場(chǎng)力做了5106 J的功，那么()A電荷在B處時(shí)將具有5106 J的電勢(shì)能B電荷在B處將具有5106 J的動(dòng)能C電荷的電勢(shì)能減少了5106 JD電荷的動(dòng)能增加了5106 J【解析】根據(jù)電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系可知，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減小，選項(xiàng)C正確；根據(jù)動(dòng)能定理外力(電場(chǎng)力)對(duì)物體做的功等于物體動(dòng)能的變化，電場(chǎng)力對(duì)物體做功為5106 J，物體的動(dòng)能就會(huì)增加5106 J，故選項(xiàng)D正確【答案】CD4將帶電荷量q11.0108 C的點(diǎn)電荷，從無(wú)限遠(yuǎn)處移到勻強(qiáng)電場(chǎng)中的P點(diǎn)，需克服電場(chǎng)力做功2.0106 J，q1在P點(diǎn)受到的電場(chǎng)力是2.0105 N，方向向右試求：(1)P點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的大小和方向；(2)電荷的電勢(shì)能在移動(dòng)過(guò)程中如何變化？電荷在P點(diǎn)的電勢(shì)能是多少？【解析】(1)E N/C2 000 N/C，方向向右(2)無(wú)窮遠(yuǎn)處電勢(shì)能為零，電荷在由無(wú)窮遠(yuǎn)處移到該點(diǎn)過(guò)程中電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加，在P點(diǎn)的電勢(shì)能等于該過(guò)程中克服電場(chǎng)力做的功EpWP2.0106 J.【答案】(1)2 000 N/C向右(2)增加2.0106 J電勢(shì)能增減的判斷方法(1)做功判斷法電場(chǎng)力做正功，電荷的電勢(shì)能減少；電場(chǎng)力做負(fù)功(克服電場(chǎng)力做功)，電勢(shì)能增加(2)電場(chǎng)