高中物理 2.2 《研究电场的能的性质(一)》课件 沪科版选修31

1、22研究电场的能的性质(一)目标导航1.理解电场力做功的特点，掌握电场力做功与电势能的关系(重点)2理解电势能、电势差的概念(重点、难点)新知初探自学导引一、研究电场力做功的特点1电场力做功的大小：在匀强电场中任意两点间移动电荷时,电场力做的功为W_，L为两点沿_方向的距离2电场力做功的特点：在任意静电场中，电场力对电荷所做的功跟移动电荷的路径_qEL电场无关二、研究电荷在电场中的功能关系1电势能(1)定义：电荷在_中具有的势能叫做电势能，用Ep表示(2)大小：电荷在电场中某点的电势能等于电荷从这点移动到选定的参考点的过程中_所做的功电场电场力(3)相对性：电荷在电场中具有的电势能具有_性，规

2、定了_ (也就是电势能零点)才有具体值通常取_或_的电势为零2电场力做功与电势能的关系(1)关系：电荷在电场中从A点移动到B点的过程中,电场力所做的功等于电势能的减少量，用公式表示为：WE_.相对参考点无穷远处大地EpAEpB(2)特点：电场力对电荷做正功，则电势能一定_，电场力做负功时，电势能一定_减少增加想一想重力做功与重力势能的变化有什么关系？你能通过类比，得出电场力做功与电势能变化的关系吗？提示：重力做正功，重力势能减少；重力做负功重力势能增加，电场力做功的特点与重力做功特点类似，故电场力做功与电势能变化的关系也与重力做功与重力势能变化关系类似三、电势差1定义：在电场中A、B两点间移动

3、电荷，电场力对电荷做的功WAB跟电荷的电荷量q的_，叫做这两点间的电势差,也叫_2公式：UAB_或WAB_.3单位：在国际单位制中，电势差的单位是_，简称伏，符号是_.如果1 C的正电荷在电场中由一点移动到另一点，电场力所做的功为1 J，这两点间的电势差就是1 V比值电压WAB/qqUAB伏特V即：1 V_.4电势差是_量，电场力的功可以是正功也可以是负功,两点间的电势差可以是正值，也可以是负值5电子伏特(eV)如果电场中两点间的电压为1 V，若电场力把一个电子由一点移动到另一点，电场力所做的功等于1 eV,1 eV_.1 J/C标1019 J要点探究讲练互动要点1电场力做功与电势能变化学案导

4、引1电场力做功的特点是什么？电场力做功与电势能变化有何关系？2什么是电势能？如何判断电势能的高低？1电场力做功与电势能变化的关系功是能量转化的量度，电场力做功与电势能变化的关系是电场力做功量度了电势能的变化：(1)电场力做功一定伴随着电势能的变化，电势能的变化只有通过电场力做功才能实现，与其他力是否做功及做了多少功无关(2)电场力做的功等于电势能变化的负值，即WAB(EpBEpA)若电场力对电荷做正功，则电荷的电势能减少，电场力做了多少正功，电势能就减少多少；若电荷克服电场力做功，则电荷的电势能增加，克服电场力做了多少功，电势能就增加多少(3)WABEpAEpB的三点说明适用范围：既适用于匀强

5、电场，也适用于非匀强电场；既适用于正电荷，也适用于负电荷静电力做功只能决定电势能的变化量，而不能决定电荷的电势能数值动能或其他形式的能可以转化为电势能，减少的电势能也可以转化为电荷的动能或其他形式的能能量之间的转化遵守能量守恒定律2判断电势能大小的方法(1)做功判定法无论是哪种电荷,只要是电场力做了正功,电荷的电势能一定是减少的；只要是电场力做了负功(克服电场力做功)电势能一定是增加的(2)电场线法正电荷顺着电场线的方向移动，电势能一定减少，逆着电场线的方向移动，电势能一定增加；负电荷顺着电场线的方向移动，电势能一定增加，逆着电场线的方向移动，电势能一定减少(3)电性判定法同种电荷相距越近电势

6、能越大，相距越远电势能越小；异种电荷相距越近电势能越小，相距越远电势能越大有一带负电的点电荷，从电场中的A点移到B点时，克服电场力做功6104 J从B点移到C点，电场力做功9104 J，问：(1)若以A为零势能点，B、C两点的电势能各为多少？A、C间的电势能之差为多少？(2)若以B为零势能点，A、C两点的电势能各为多少？A、C间的电势能之差为多少？例1【思路点拨】求解本题应把握以下三点：(1)电场力做正功W，电势能一定减少W.(2)电场力做负功W，电势能一定增加W.(3)某点电势能与零势能点的选取有关【精讲精析】(1)从A点移到B点，克服电场力做功6104 J,电势能增加6104 J，由于A点

7、的电势能为零,故B点电势能为6104 J.从B点移到C点，电场力做功9104 J，电势能减少9104 J,故C点电势能为3104 J.由于A为零势能点，故A、C间的电势能之差为3104 J.(2)以B点为零势能点，电荷从A点移到B点，电势能增加6104 J，故A点电势能为6104 J.从B点移到C点，电势能减少9104 J，故C点电势能为9104 J.A、C间的电势能之差为3104 J.【答案】(1)6104 J3104 J3104 J(2)6104 J9104 J3104 J【规律总结】(1)电势能具有相对性，与零势面的选取有关；电势能的改变量与零势能面的选取无关(2)研究电势能变化一定要通

8、过分析电场力做功完成，这一点可类比重力势能变化与重力做功的关系变式训练1一个电荷只在电场力作用下从电场中的A点移到B点时，电场力做了5106 J的正功，那么()A电荷在B处时将具有5106 J的电势能B电荷在B处将具有5106 J的动能C电荷的电势能减少了5106 JD电荷的动能增加了5106 J解析：选CD.电场力对电荷做了正功，表明电荷的电势能减少了但由于不知道零势能点的位置，所以电荷在A、B点的电势能无法确定；因为电荷仅在电场力作用下运动，电场力做正功，电势能转化为动能，故C、D选项正确要点2电势差与电势能 学案导引1电势差与电场力做功的关系(1)电势差是表示电场的能的性质的物理量，只由

9、电场本身的性质决定，电场中的电势是相对的，而电势差是绝对的只将绝对值代入公式计算，计算结果的正负可根据电场力的方向和位移的方向间的夹角来判断(4)在匀强电场中电势差的计算可直接利用UABEL(其中L是沿场线的长度)(5)电势差的决定因素：由电场本身性质决定,与WAB、q无关2电势差与电势能的比较电势差UAB电势能Ep反映电场的能的性质的物理量电荷在电场中某点所具有的电势能电场中两点间的电势差，只跟电场本身有关，跟点电荷q无关电势能大小是由点电荷电量q和该点电势共同决定的电势差UAB电势能Ep电势差与零势能点的选取无关，与电场和A、B两点有关，跟电荷无关对于正点电荷，电势能的正负跟电势的正负相同

10、；对于负点电荷，电势能的正负跟电势的正负相反单位：伏特(V)单位：焦耳(J)联系：qUABEpAEpB如图221所示的是一匀强电场,场强E2102 N/C,现让一个电荷量q4108C的电荷沿电场方向从M点移到N点，MN间的距离L30 cm，试求：(1)电荷从M点移到N点电势能的变化；(2)M、N两点间的电势差例2图221【思路点拨】根据电场力做功与电势能变化关系及电势差的计算公式分析求解【精讲精析】(1)电荷克服静电力做功为WFLqEL410821020.3 J106 J,即电荷电势能增加了106 J.【答案】(1)电荷电势能增加了106 J(2)M、N两点间的电势差为60 V变式训练2电场中

11、有A、B两点，一个点电荷在A点的电势能为108 J,在B点的电势能为108J已知A、B两点在同一条电场线上，如图222所示，该点电荷的电荷量为109 C，那么()A该点电荷为负电荷B该点电荷为正电荷图222CA、B两点的电势差大小UAB4.0 VDA、B两点的电势差大小无法求解电场中的功能关系分析经典案例 (8分)如图223所示的电场中，把点电荷q从A移动到无限远处，电场力做功为W1；热点示例创新拓展图223把点电荷2q从A移动到无限远处，电场力做功为W2；把点电荷nq从A移动到无限远处，电场力做功为Wn.求：(1)W1W2Wn等于多少？(2)q、2q、nq在A点的电势能Ep1Ep2Epn又是

12、多少？(3)由此可见，不同电荷在电场中同一点的电势能与电荷的带电荷量有怎样的关系？【审题指导】解此题关键是掌握住从A到无限这处的电势差不变【解题样板】(1)设从A点到无限远处的电势差为U，则移动三个电荷所做的功分别为：W1qU，W22qU，W3nqU，得：W1W2Wn12n.(3分)(2)从A点移到无限远，电场力做正功，电势能减少，由于无限远处电势能为零，所以减少的电势能就等于电荷在A点的电势能,即：Ep1Ep2Epn12n.(3分)(3)不同电荷在电场中同一点的电势能与它的电荷量成正比(2分)【答案】(1)W1W2Wn12n(2)Ep1Ep2Epn12n(3)不同电荷在电场中同一点的电势能与

13、它的电荷量成正比【借题发挥】(1)电势能是由电场和电荷共同决定的，属于电荷和电场所共有的，我们习惯上叫做电荷的电势能电势能是标量，有正负但没方向，其正负表示大小(2)在正电荷产生的电场中，取无穷远处为零势能点,正电荷在任意一点具有的电势能都为正,负电荷在任意一点具有的电势能都为负(3)在负电荷产生的电场中，取无穷远处为零势能点,正电荷在任意一点具有的电势能都为负,负电荷在任意一点具有的电势能都为正1电势能和重力势能的对比理解名师讲坛精品资源两种势能比较内容电势能重力势能系统性电荷和电场物体和地球大小的相对性电荷在某点的电势能等于把电荷从该点移到零势能位置时静电力做的功物体在某点的重力势能等于把物体从该点移到零势能位置时重力做的功两种势能比较内容电势能重力势