高二物理魯科版選修3-1課件：第1部分 第2章 第1節(jié)《電場力做功與電勢能》

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歡迎進(jìn)入物理課堂 1 在電場中移動(dòng)電荷時(shí) 電場力做功與路徑無關(guān) 只與始末位置有關(guān) 2 電荷在電場中某點(diǎn)的電勢能等于把電荷從這點(diǎn)移到選定的參考點(diǎn)的過程中電場力所做的功 3 電場力做正功 電荷電勢能減小 電場力做負(fù)功 電荷電勢能增大 自學(xué)教材 1 在電場中把一個(gè)點(diǎn)電荷q由A點(diǎn)移到B點(diǎn) 無論沿什么路徑 電場力所做的功都 這說明電場力做功與電荷經(jīng)過的無關(guān) 只與電荷的起始和終止有關(guān) 2 在勻強(qiáng)電場中 電場力做功為W 其中d為電荷的始 末位置沿方向上的距離 相等 路徑 位置 位置 電場 qEd 重點(diǎn)詮釋 1 對電場力做功的理解 1 電場力做功與電荷移動(dòng)的路徑無關(guān) 只與初 末位置有關(guān) 適用于一切電場 2 在勻強(qiáng)電場中 可以用公式W qEd計(jì)算電場力做的功 式中的d是電荷沿電場線方向即電場力方向移動(dòng)的距離 如果位移L與電場線間有夾角 則W qELcos 3 電場力做功的特點(diǎn)與重力做功的特點(diǎn)相似 只與始 末位置有關(guān) 2 判斷電場力做正功還是做負(fù)功的方法 1 根據(jù)電場力和位移方向的夾角判斷 此方法常用于勻強(qiáng)電場中恒定電場力做功的判斷 夾角為銳角做正功 夾角為鈍角做負(fù)功 夾角為直角不做功 2 根據(jù)電場力和瞬時(shí)速度方向的夾角判斷 此方法常用于判斷曲線運(yùn)動(dòng)中變化電場力的做功 夾角為銳角做正功 夾角為鈍角做負(fù)功 夾角為直角不做功 圖2 1 1 1 如圖2 1 1所示 在場強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場中有相距為l的A B兩點(diǎn) 連線AB與電場線的夾角為 將一帶電量為q的正電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn) 若沿直線AB移動(dòng)該電荷 電場力做的功W1 若沿路徑ACB移動(dòng)該電荷 電場力做的功W2 若沿曲線ADB移動(dòng)該電荷 電場力做的功W3 由此可知 電荷在電場中移動(dòng)時(shí) 電場力做的功的特點(diǎn)是 解析 路徑AB ACB 曲線ADB在電場線方向上的投影都是BC lcos 因此沿這三條路徑電荷由A運(yùn)動(dòng)到B 電場力做的功都是qElcos 可見電場力做功與路徑無關(guān) 只與電荷的始末位置有關(guān) 答案 qElcos qElcos qElcos 電場力做功的大小與路徑無關(guān) 只與始末位置有關(guān) 自學(xué)教材 1 定義電荷在電場中某點(diǎn)的電勢能等于把電荷從這點(diǎn)移到選定的參考點(diǎn)的過程中所做的功 2 相對性電勢能的大小與所選取的勢能點(diǎn)有關(guān) 同一電荷相對于不同的參考點(diǎn)的不同 電場力 零 電勢能 3 電場力做功與電勢能變化的關(guān)系電場力對電荷做正功 電荷的電勢能 電場力對電荷做負(fù)功 電荷的電勢能 總之 電場力對電荷做多少功 電荷的電勢能就多少 即電場力對電荷做的功等于電荷電勢能的 減少 增加 改變 變化量 重點(diǎn)詮釋 1 電勢能的特點(diǎn) 1 電勢能是標(biāo)量 有正負(fù) 但沒有方向 電勢能的正 負(fù)值僅表示大小 正值表示電勢能大于參考點(diǎn)處的電勢能 負(fù)值表示電勢能小于參考點(diǎn)處的電勢能 2 電勢能是相對的 其大小與選定的參考點(diǎn)有關(guān) 確定電荷的電勢能首先應(yīng)當(dāng)確定參考點(diǎn) 也就是零勢能點(diǎn)的位置 3 電勢能是由電場和電荷共同決定的 屬于電場和電荷系統(tǒng)所共有的 我們常習(xí)慣說成電場中的電荷所具有的電勢能 2 判斷電勢能大小的方法 1 做功判定法 無論是哪種電荷 只要是電場力做了正功 電荷的電勢能一定是減少的 只要是電場力做了負(fù)功 克服電場力做功 電勢能一定是增加的 2 電場線法 正電荷順著電場線的方向移動(dòng) 電勢能一定減少 逆著電場線的方向移動(dòng) 電勢能一定增加 負(fù)電荷順著電場線的方向移動(dòng) 電勢能一定增加 逆著電場線的方向移動(dòng) 電勢能一定減少 3 電性判定法 同種電荷相距越近電勢能越大 相距越遠(yuǎn)電勢能越小 異種電荷相距越近電勢能越小 相距越遠(yuǎn)電勢能越大 2 下列說法中正確的是 無論是正電荷還是負(fù)電荷 從電場中某點(diǎn)移到無窮遠(yuǎn)處時(shí) 電場力做的正功越多 電荷在該點(diǎn)的電勢能越大 無論是正電荷還是負(fù)電荷 從電場中某點(diǎn)移到無窮遠(yuǎn)處時(shí) 電場力做的正功越少 電荷在該點(diǎn)的電勢能越大 無論是正電荷還是負(fù)電荷 從無窮遠(yuǎn)處移到電場中某點(diǎn)時(shí) 克服電場力做功越多 電荷在該點(diǎn)的電勢能越大 無論是正電荷還是負(fù)電荷 從無窮遠(yuǎn)處移到電場中某點(diǎn)時(shí) 電場力做功越多 電荷在該點(diǎn)的電勢能越大A B C D 解析 無窮遠(yuǎn)處的電勢能為零 電荷從電場中某處移到無窮遠(yuǎn)處時(shí) 若電場力做正功 電勢能減少 到無窮遠(yuǎn)處時(shí)電勢能減為零 電荷在該點(diǎn)的電勢能為正值 且等于移動(dòng)過程中電荷電勢能的變化 也就等于電場力做的功 因此電場力做的正功越多 電荷在該點(diǎn)電勢能越大 正確 錯(cuò)誤 電荷從無窮遠(yuǎn)處移到電場中某點(diǎn)時(shí) 若克服電場力做功 電勢能由零增大到某值 此值 就是電荷在該點(diǎn)的電勢能值 因此 電荷在該點(diǎn)的電勢能等于電荷從無窮遠(yuǎn)處移到該點(diǎn)時(shí)克服電場力所做的功 故 正確 錯(cuò)誤 故選項(xiàng)A正確 答案 A 圖2 1 2 例1 如圖2 1 2所示 電荷的電荷量為 q 場強(qiáng)為E A B間距為d 分別求點(diǎn)電荷沿圖中三條路徑從A運(yùn)動(dòng)到B時(shí) 電場力對它所做的功 思路點(diǎn)撥 在勻強(qiáng)電場中 電場力為恒力 可根據(jù)恒力做功的公式W F scos 計(jì)算功 解析 當(dāng)電荷沿AB連線運(yùn)動(dòng)到B時(shí) W qEd 當(dāng)電荷沿ACB運(yùn)動(dòng)到B時(shí) W FLcos FL cos90 qEd 當(dāng)電荷沿ADB運(yùn)動(dòng)到B時(shí) W FL1cos FL2cos qEd 答案 均為qEd 解決電場力做功問題 要注意題目設(shè)置的情境 若為恒力且物體沿直線運(yùn)動(dòng) 可直接根據(jù)功的定義計(jì)算 圖2 1 3 1 如圖2 1 3所示 勻強(qiáng)電場E中有一絕緣棒長為L 棒兩端分別有正 負(fù)電荷 帶電荷量均為q 若要將兩個(gè)電荷顛倒一下位置 電場力做功為 A 0B EqLC EqLD 2EqL 解析 要顛倒兩電荷位置 而電荷在力的方向上都有位移 又電場力做功與路徑無關(guān) 只由初末位置來決定 所以對 q 電場力方向與位移方向相同 電場力做正功W EqL 對 q 電場力方向與位移方向也相同 電場力做正功W EqL 所以W合 W W 2EqL 故選項(xiàng)D正確 答案 D 圖2 1 4 例2 如圖2 1 4所示 勻強(qiáng)電場中帶電荷量為 q的電荷從B運(yùn)動(dòng)到A 電場力做功WE 1 6 10 3J A點(diǎn)定為零勢能位置 問 1 電荷在B點(diǎn)的電勢能為多少 2 若將電荷改為帶電荷量為q的負(fù)電荷 其他條件不變 B點(diǎn)的電勢能又為多少 思路點(diǎn)撥 在電場中移動(dòng)電荷 電場力做的功等于電勢能的變化 解析 1 電荷從B向A運(yùn)動(dòng) 當(dāng)電荷帶正電時(shí) 電荷受力與運(yùn)動(dòng)方向相同 電場力做正功 電勢能減少 因?yàn)閃E 1 6 10 3J 所以 Ep 1 6 10 3J 又因?yàn)镋A 0 所以B點(diǎn)的電勢能為EB 1 6 10 3J 2 當(dāng)電荷帶負(fù)電時(shí) 電荷受力與運(yùn)動(dòng)方向相反 電場力做負(fù)功 電勢能增加 因?yàn)閃E 1 6 10 3J 所以 Ep 1 6 10 3J 又因?yàn)镋A 0 所以EB 1 6 10 3J 答案 1 1 6 10 3J 2 1 6 10 3J 分析這類題目時(shí) 一定要確定零勢能的位置 然后判斷電場力的做功情況 最后根據(jù)電場力做功跟電勢能變化的關(guān)系解決問題 2 a b為電場中的兩個(gè)點(diǎn) 如把q 2 10 8C的負(fù)電荷從a點(diǎn)移到b點(diǎn) 電場力對該電荷做了4 10 7J的正功 則該電荷的電勢能 A 增加了4 10 7JB 增加了2 10 8JC 減少了4 10 7JD 減少了8 10 15J 解析 在電場中 不管是哪種電荷 只要是電場力對電荷做了正功 該電荷的電勢能一定減少 反之 電場力做負(fù)功 該電荷的電勢能一定增加 且電場力做的功的多少等于電勢能變化的多少 故選C 答案 C 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全