2020春新教材高中物理 第2章 电势能与电势差 第1节 静电力做功与电势能课件 鲁科版必修第三册

1、1 2 课标要求课标要求 1.知道静电场中的电荷具有电势能。了解电势能、电势和电势差的含义。知道知道静电场中的电荷具有电势能。了解电势能、电势和电势差的含义。知道 匀强电场中电势差与电场强度的关系。能分析带电粒子在电场中的运动情况，匀强电场中电势差与电场强度的关系。能分析带电粒子在电场中的运动情况， 能解释相关的物理现象。能解释相关的物理现象。 2.观察常见电容器，了解电容器的电容，观察电容器的充、放电现象。能举例观察常见电容器，了解电容器的电容，观察电容器的充、放电现象。能举例 说明电容器的应用。说明电容器的应用。 3 第第1节静电力做功与电势能节静电力做功与电势能 4 核核 心心 素素 养

2、养 物理观念物理观念科学思维科学思维科学探究科学探究 1.知道静电力做功的特点。知道静电力做功的特点。 2.知道静电场中的电荷具知道静电场中的电荷具 有电势能。有电势能。 3.理解电势能的概念，认理解电势能的概念，认 识电势能的相对性。识电势能的相对性。 理解电场力做功与理解电场力做功与 电势能的关系。电势能的关系。 通过电势能与重力势能通过电势能与重力势能 的对比，能体会类比与的对比，能体会类比与 创新在物理学研究中的创新在物理学研究中的 重要性，感悟物理学的重要性，感悟物理学的 内在之美。内在之美。 5 知识点一静电力做功的特点知识点一静电力做功的特点 观图助学观图助学 两辆完全相同的小汽

3、车从山脚下的同一地点，沿不同的路径到山顶，重力做功一样两辆完全相同的小汽车从山脚下的同一地点，沿不同的路径到山顶，重力做功一样 吗？吗？ 6 1.静电力做功：静电力做功：在匀强电场中，静电力做功在匀强电场中，静电力做功WqElcos 。其中。其中为静电力方向与位为静电力方向与位 移方向之间的夹角。移方向之间的夹角。 2.特点：特点：在静电场中移动电荷时，静电力做的功与电荷的在静电场中移动电荷时，静电力做的功与电荷的_和和_有有 关，与电荷关，与电荷_无关。以上结论不仅适用于匀强电场，而且也适用于非匀无关。以上结论不仅适用于匀强电场，而且也适用于非匀 强电场。强电场。 起始位置起始位置终止位置终

4、止位置 经过的路径经过的路径 7 思考判断思考判断 (1)电荷从电场中的电荷从电场中的A点运动到点运动到B点，路径不同，静电力做功的大小就可能不同。点，路径不同，静电力做功的大小就可能不同。( ) (2)正电荷沿着电场线运动，静电力对正电荷做正功，负电荷逆着电场线运动，静电正电荷沿着电场线运动，静电力对正电荷做正功，负电荷逆着电场线运动，静电 力对负电荷做正功。力对负电荷做正功。( ) 8 知识点二电势能知识点二电势能 观图助学观图助学 在甲、乙两图中，小球均从在甲、乙两图中，小球均从A点移到点移到B点，甲图中小球的重力势能怎样变化？乙图中点，甲图中小球的重力势能怎样变化？乙图中 小球电势能怎

5、样变化？小球电势能怎样变化？ 9 1.概念概念：电荷在：电荷在_中具有的势能。用中具有的势能。用Ep表示。表示。 2.大小大小：电荷在：电荷在_中某点的电势能，等于电荷从该点移到零电势能点中某点的电势能，等于电荷从该点移到零电势能点_所所 做的功。做的功。 3.电势能与电场力做功的关系电势能与电场力做功的关系：_做的功等于电势能的做的功等于电势能的_，即，即WAB EpAEpBEp。 4.电势能的相对性电势能的相对性：选择不同的零电势能点，电荷在电场中同一点的电势能的值是：选择不同的零电势能点，电荷在电场中同一点的电势能的值是 _的的(填填“相同相同”或或“不同不同”)。 电场电场 电场电场静

6、电力静电力 静电力静电力减少量减少量 不同不同 10 思考判断思考判断 (1)静电力做功，电势能一定变化。静电力做功，电势能一定变化。( ) (2)静电力做正功，电荷的电势能减少，静电力做负功，电荷的电势能增加。静电力做正功，电荷的电势能减少，静电力做负功，电荷的电势能增加。( ) (3)正电荷和负电荷沿着电场线运动，电势能均减少。正电荷和负电荷沿着电场线运动，电势能均减少。( ) (4)某点的场强为零，电荷在该点的电势能一定为零。某点的场强为零，电荷在该点的电势能一定为零。( ) 11 核心要点核心要点静电力做功的特点静电力做功的特点 观察探究观察探究 如图所示，一带电荷量为如图所示，一带电

7、荷量为q的正电荷在匀强电场中从的正电荷在匀强电场中从A点运动到点运动到B点，已知直角点，已知直角 边边BC、AC的长度分别为的长度分别为a、b。 12 (1)若电荷沿直线若电荷沿直线AB运动，电场力做了多少功？是正功还是负功？运动，电场力做了多少功？是正功还是负功？ (2)若电荷沿折线若电荷沿折线ACB运动，电场力做了多少功？是正功还是负功？运动，电场力做了多少功？是正功还是负功？ (3)由以上两种情况可以总结出电场力做功有何特点？试猜想电荷沿曲线由以上两种情况可以总结出电场力做功有何特点？试猜想电荷沿曲线ADB运动，运动， 电场力做了多少功？电场力做了多少功？ 是正功还是负功？是正功还是负功

8、？ 答案答案(1)qEa正功正功 (2)qEa正功正功 (3)电场力做功与路径无关，只与始末位置有关，若电荷沿曲线电场力做功与路径无关，只与始末位置有关，若电荷沿曲线ADB运动，电场力做运动，电场力做 的功的功W3qEa正功正功 13 探究归纳探究归纳 (1)在匀强电场中，静电力做的功为在匀强电场中，静电力做的功为WqEd，其中，其中d为沿电场线方向的位移。为沿电场线方向的位移。 (2)静电力和瞬时速度方向的夹角为锐角时静电力做正功，夹角为钝角时做负功。静电力和瞬时速度方向的夹角为锐角时静电力做正功，夹角为钝角时做负功。 注意注意判断静电力方向时要注意正负电荷。判断静电力方向时要注意正负电荷。

9、 14 试题案例试题案例 例例1 如图所示的匀强电场中，有如图所示的匀强电场中，有a、b、c三点，三点，dab5 cm，dbc12 cm，其中，其中ab沿电沿电 场方向，场方向，bc和电场方向成和电场方向成60角。一个电荷量为角。一个电荷量为q410 8 C的正电荷从 的正电荷从a移到移到b时时 电场力做的功为电场力做的功为W11.210 7 J，求： ，求： (1)匀强电场的电场强度匀强电场的电场强度E的大小；的大小； (2)电荷从电荷从a移到移到c，电场力做的功，电场力做的功W2。 15 解析解析(1)从从a到到b，正电荷受到的电场力，正电荷受到的电场力F1qE 电场力做的功电场力做的功W

10、1F1dabqEdab (2)由于电场力做功与路径无关，所以把电荷从由于电场力做功与路径无关，所以把电荷从a移到移到c做的功做的功W2W1Wbc，把电荷从，把电荷从 b移到移到c，电场力做的功，电场力做的功WbcqEdbccos 60410 8 601210 2 0.5 J 1.4410 7 J，故 ，故W2W1Wbc1.210 7 J 1.4410 7 J 2.6410 7 J。 。 答案答案(1)60 V/m(2)2.6410 7 J 16 针对训练针对训练1 如图所示，一根绝缘杆长如图所示，一根绝缘杆长l，两端分别带有等量异种电荷，电荷量均为，两端分别带有等量异种电荷，电荷量均为Q， 杆

11、处于纸面内时，匀强电场的方向与杆的夹角杆处于纸面内时，匀强电场的方向与杆的夹角60。若场强为。若场强为E，使杆绕杆中，使杆绕杆中 点点O沿顺时针方向转过沿顺时针方向转过60角，电场力一共做了多少功？角，电场力一共做了多少功？ 17 18 要点归纳要点归纳 1.电势能的性质电势能的性质 (1)系统性：电势能是由电场和电荷共同决定的，是属于电荷和电场所共有的，系统性：电势能是由电场和电荷共同决定的，是属于电荷和电场所共有的， 我们习惯上说成电荷的电势能。我们习惯上说成电荷的电势能。 (2)相对性：电势能是相对的，其大小与选定的零电势能点有关。确定电荷的电相对性：电势能是相对的，其大小与选定的零电势

12、能点有关。确定电荷的电 势能，首先应确定零势能点的位置。势能，首先应确定零势能点的位置。 (3)标量性：电势能是标量，有正负但没有方向。电势能为正值表示电势能大于标量性：电势能是标量，有正负但没有方向。电势能为正值表示电势能大于 零电势能点的电势能，电势能为负值表示电势能小于零电势能点的电势能。零电势能点的电势能，电势能为负值表示电势能小于零电势能点的电势能。 核心要点核心要点电势能电势能 19 2.静电力做功与电势能变化的关系静电力做功与电势能变化的关系 20 试题案例试题案例 例例2 将带电荷量为将带电荷量为610 6 C的负电荷从电场中的 的负电荷从电场中的A点移到点移到B点，克服静电力

13、做了点，克服静电力做了 310 5 J的功，再从 的功，再从B移到移到C，静电力做了，静电力做了1.210 5 J的功，则： 的功，则： (1)电荷从电荷从A移到移到B，再从，再从B移到移到C的过程中电势能改变了多少？的过程中电势能改变了多少？ (2)如果规定如果规定A点的电势能为零，则该电荷在点的电势能为零，则该电荷在B点和点和C点的电势能分别为多少？点的电势能分别为多少？ (3)如果规定如果规定B点的电势能为零，则该电荷在点的电势能为零，则该电荷在A点和点和C点的电势能分别为多少？点的电势能分别为多少？ 21 解析解析(1)WACWABWBC(310 5 1.210 5) J 1.810

14、5 J。 。 可见电势能增加了可见电势能增加了1.810 5 J。 。 (2)如果规定如果规定A点的电势能为零，由公式点的电势能为零，由公式WABEpAEpB得该电荷在得该电荷在B点的电势能为点的电势能为EpB EpAWAB0WAB310 5 J。 。 同理，同理，C点的电势能为点的电势能为EpCEpAWAC0WAC1.810 5 J。 。 (3)如果规定如果规定B点的电势能为零，则该电荷在点的电势能为零，则该电荷在A点的电势能为点的电势能为EpAEpBWAB0WAB 310 5 J。 。 C点的电势能为点的电势能为EpCEpBWBC0WBC1.210 5 J。 。 答案答案(1)增加了增加了

15、1.810 5 J (2)310 5 J 1.810 5 J (3)310 5 J 1.210 5 J 22 方法凝炼电势能大小的判断方法方法凝炼电势能大小的判断方法 判断角度判断角度判断方法判断方法 依据静电依据静电 力做功力做功 无论正、负电荷，静电力做正功，电势能就减小；静电力无论正、负电荷，静电力做正功，电势能就减小；静电力 做负功，电势能就增大做负功，电势能就增大 依据电场依据电场 线方向线方向 正电荷顺着电场线的方向移动时，电势能逐渐减小；逆着正电荷顺着电场线的方向移动时，电势能逐渐减小；逆着 电场线的方向移动时，电势能逐渐增大。电场线的方向移动时，电势能逐渐增大。 负电荷顺着电场

16、线的方向移动时，电势能逐渐增大；逆着负电荷顺着电场线的方向移动时，电势能逐渐增大；逆着 电场线的方向移动时，电势能逐渐减小电场线的方向移动时，电势能逐渐减小 23 针对训练针对训练2 如图所示，如图所示，A、B、C为电场中同一电场线上的三点。为电场中同一电场线上的三点。 设电荷在电场中只受电场力作用，则下列说法正确的是设电荷在电场中只受电场力作用，则下列说法正确的是() A.若在若在C点无初速度地释放正电荷，则正电荷向点无初速度地释放正电荷，则正电荷向 B B 运动，电势能减少运动，电势能减少 B.若在若在C点无初速度地释放正电荷，则正电荷向点无初速度地释放正电荷，则正电荷向A运动，电势能增加

17、运动，电势能增加 C.若在若在C点无初速度地释放负电荷，则负电荷向点无初速度地释放负电荷，则负电荷向A运动，电势能增加运动，电势能增加 D.若在若在C点无初速度地释放负电荷，则负电荷向点无初速度地释放负电荷，则负电荷向B运动，电势能减少运动，电势能减少 24 解析解析若在若在C点无初速度地释放正电荷，正电荷所受电场力向右，则正电荷向点无初速度地释放正电荷，正电荷所受电场力向右，则正电荷向B运动，运动， 电场力做正功，电势能减少；若在电场力做正功，电势能减少；若在C点无初速度地释放负电荷，负电荷所受电场力向点无初速度地释放负电荷，负电荷所受电场力向 左，则负电荷向左，则负电荷向A运动，电场力做正功，电势能减少。运动，电场力做正功，电势能减少。 答案答案A 25 针对训练针对训练3 (多选多选)如图所示，在点电荷电场中的一条电场线上依次有如图所示，在点电荷电场中的一条电场线上依次有A、B、C三点，三点，