2.1 电场力做功与电势能— 鲁科版高中物理选修3-1学案

2020-2021学年鲁科版选修3－1 2.1电场力做功与电势能 学案 学习目标：　 1.知道电场力做功与路径无关． 2.知道电势能的概念，认识电势能的相对性 3.理解电场力做功特点 4.理解电场力做功与电势能变化的关系，理解电势能的概念 基础知识： 一．电场力做功的特点 (1)在匀强电场中，电场力做的功为：W＝qEd，其中d为沿电场线方向的位移． (2)在电场中移动电荷时，电场力做的功与路径无关，只与始末位置有关．如图所示： 二．电势能 (1)定义：电荷在电场中具有的势能． 因电场对电荷有作用力而产生的由电荷相对位置决定的能量叫电势能。 电势能大小：电荷在电场中某点的电势能在数值上等于把电荷从这点移到电势能为零处电场力所做的功。 (2)电场力做功与电势能的关系 ①电场力做的功等于电势能的减少量，表达式为：WAB＝EpA－EpB.即电场力做正功，电势能减少，电场力做负功，电势能增加． ②电荷在某点的电势能，等于把它从这点移到零电势能位置时电场力做的功． ③公式：WAB＝EpA－EpB. (3)．电势能具有相对性 电势能零点的规定：通常把电荷在离场源电荷无限远处或把电荷在大地表面上的电势能规定为零． 重难点理解： 一、静电力做功 1.W=F·S=qEd S、d应是沿电场线方向位移，根据F、S的方向决定电场力做正功、负功。 2.电场力做功与路径无关，与重力功比较理解上述内容. 3.对电场力做功的理解着重注意电场力与电场力方向上的距离的关系，即要一致。如果不一致，就需要进行相关分解。 二.电场力做功与电势能变化的关系 1.电势能具有相对性，通常取无穷远处或大地为电势能的零点。电荷在电场中具有的势能，和重力势能一样要确定0势能的位置。比0电势能高的电势能为正，比零电势能低的电势能为负。电势能用ε表示，单位焦耳（J） 2.电势能与电场力的功的关系，W=－△ε △ε=ε2 －ε1 ，电场力做正功电势能减少，电场力做负功电势能增加。与重力功和重力势能变化的关系进行比较。 WAB＝EpA－EpB→eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(电场力做正功，电势能减少,电场力做负功，电势能增加)) 3．电场力做功是电势能变化的量度：电场力对电荷做正功，电荷的电势能减少；电荷克服电场力做功，电荷的电势能增加；电场力做功的多少和电势能的变化数值相等，这是判断电荷电势能如何变化的最有效方法。 判定电势能增减的方法 (1)做功判定法 无论是哪种电荷，只要电场力做正功，电荷的电势能一定减少；只要电场力做负功，电荷的电势能一定增加． (2)电场线法 正电荷顺着电场线方向移动，电势能一定减小，逆着电场线方向移动，电势能一定增加；负电荷顺着电场线方向移动，电势能一定增加，逆着电场线方向移动，电势能一定减小． (3)电性判定法 同种电荷靠近时电势能增大，远离时电势能减小；异种电荷靠近时电势能减小，远离时电势能增大． 【例1】　在电场中把一个电荷量为6×10－6 C的负电荷从A点移到B点，克服静电力做功3×10－5 J，则电荷从A到B的过程中，电势能变化了多少？是增加还是减少？若规定电荷在B点的电势能为零，则电荷在A点的电势能为多大？ 解析　电荷克服静电力做功，即静电力做负功，有WAB＝－3×10－5 J．由WAB＝EpA－EpB知，电势能变化了3×10－5 J；由于静电力做负功，则电势能增加． 若EpB＝0，则由WAB＝EpA－EpB得EpA＝－3×10－5 J. 答案　3×10－5 J　增加　－3×10－5 J 【例2】在电场中，把电荷量为4×10－9 C的正点电荷从A点移到B点，克服静电力做功6×10－8 J，以下说法中正确的是 (　　) A．电荷在B点具有的电势能是6×10－8 J B．B点电势是15 V C．电荷的电势能增加了6×10－8 J D．电荷的电势能减少了6×10－8 J 答案　C 解析　电荷在电场中某点的电势能具有相对性，只有确定了零势点，B点的电势、电荷在B点的电势能才是确定的数值，故选项A、B错误；由于电荷从A移到B的过程中是克服静电力做功6×10－8 J，故电荷电势能应该是增加了6×10－8 J，选项C正确，选项D错误． 巩固练习： 1．两个带异种电荷的物体间距离增大一些时(　　) A．电场力做正功，电势能增加 B．电场力做负功，电势能增加 C．电场力做正功，电势能减少 D．电场力做负功，电势能减少 【解析】　根据电场力做功与电势能改变的关系，即电场力做正功，电势能减少；电场力做负功，电势能增加，首先确定A、D错误．带异种电荷的物体相互吸引，距离增大时，电场力做负功，因此电势能增加，B正确，C错误，故正确选项为B. 2．一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5×10－6 J的