2.1 静电力做功与电势能—山东省济南外国语学校鲁科版（2019）高中物理必修三学案

物理新鲁科版必修三第2章导学案001 第1节 静电力做功与电势能 【学习目标】 1.知道静电力做功的特点。 2.知道静电场中的电荷具有电势能。 3.理解电势能的概念，认识电势能的相对性。 【自主学习】 知识点一　静电力做功的特点 [复习] 重力做功有什么特点？ 答案：与路径无关 1.静电力做功：在匀强电场中，静电力做功W＝qE·lcos θ= qEd。其中θ为静电力方向与位移方向之间的夹角; d为平行于电场强度方向上两点间距。 2.特点：在静电场中移动电荷时，静电力做的功与电荷的起始位置和终止位置有关，与电荷经过的路径无关。以上结论不仅适用于匀强电场，而且也适用于非匀强电场。 [判断正误] (1)电荷从电场中的A点运动到B点，路径不同，静电力做功的大小就不同。(×) (2)电荷沿着电场线方向运动，静电力对正电荷做正功，对负电荷做负功。(√) 知识点二　电势能 [看图思考] 在甲、乙两图中，小球均从A点移到B点，甲图中小球的重力势能怎样变化？乙图中小球电势能怎样变化？ 答案：甲图中小球的重力势能乙图中小球电势能，是因为重力对小球做负功，类比知乙图中电场力对小球做负功，小球的电势能增加。 1.概念：电荷在电场中具有的势能。用Ep表示。 2.大小：电荷在电场中某点的电势能，等于电荷从该点移到零电势能点静电力所做的功。 3.电势能与电场力做功的关系：静电力做的功等于电势能的减少量，即WAB＝EpA－EpB＝－ΔEp。 4.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不同的(填“相同”或“不同”)。 [判断正误] (1)静电力电荷做功的过程，就是电荷电势能变化的过程。(√) (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。(√) (3)在场强为零的点放一个电荷，电荷在该点的电势能为零。(×), (4)垂直电场线的方向移动电荷，电荷的电势能不变。(√) 核心探究1 静电力做功的特点 [探究思考] 如图所示，一带电荷量为q的正电荷在匀强电场中从A点运动到B点，已知直角边BC、AC的长度分别为a、b。 (1)若电荷沿直线AB运动，电场力做了多少功？是正功还是负功？ (2)若电荷沿折线ACB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ADB运动，电场力做了多少功？ 是正功还是负功？ 答案　(1)qEa　正功 (2)qEa　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ADB运动，电场力做的功W3＝qEa　正功 [探究归纳] (1)在匀强电场中，静电力做的功为W＝qEd，其中d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。 核心探究2 电势能 [要点归纳] 1.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，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。 2.静电力做功与电势能变化的关系 WAB＝EpA－EpB→→WAB＝－ΔEp [例题分析] [例1] 如图所示的匀强电场中，有a、b、c三点，dab＝5 cm，dbc＝12 cm，其中ab沿电场方向，bc和电场方向成60°角。一个电荷量为q＝4×10－8 C的正电荷从a移到b时电场力做的功为W1＝1.2×10－7 J，求： (1)匀强电场的电场强度E的大小； (2)电荷从a移到c，电场力做的功W2。 [例2] 将带电荷量为6×10－6 C的负电荷从电场中的A点移到B点，克服静电力做了3×10－5 J的功，再从B移到C，静电力做了1.2×10－5 J的功，则： (1)电荷从A移到B，再从B移到C的过程中电势能改变了多少？ (2)如果规定A点的电势能为零，则该电荷在B点和C点的电势能分别为多少？ (3)如果规定B点的电势能为零，则该电荷在A点和C点的电势能分别为多少？ 课 堂 练 习 1. 如图所示，A、B、C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(　　) A.若在C点无初速度地释放正电荷，则正电荷向 B 运动，电势能减少 B.若在C点无初速度地释放正电荷，则正电荷向A运动，电势能增加 C.若在C点无初速度地释放负电荷，则负电荷向A运动，电势能增加 D.若在C点无初速度地释放负电荷，则负电荷向B运动，电势能减少 2.(多选)带电粒子以速度v0沿竖直方向垂直进入匀强电场E中，如图所示，经过一段时间后，其速度