第2章 第1节 静电力做功与电势能-2021-2022学年新教材高中物理必修第三册【名师导航】同步Word教参(鲁科版)

第1节　静电力做功与电势能 学习目标：1.[物理观念]知道静电力做功的特点，知道电势能的概念及静电力做功与电势能变化的关系，能解释相关的现象。2.[科学思维]会用W＝qEd求解相关静电力做功的问题，能用静电力做功与电势能的变化关系分析和解决问题。3.[科学探究]通过用类比的方法探究静电力做功的特点及与电势能变化的关系，提高探究科学规律的能力。4.[科学态度与责任]通过电势能与重力势能的对比，体会类比与创新在物理学研究中的重要性，培养良好的学习习惯。 一、静电力做功的特点 1．公式 W＝qEd，适用于匀强电场。 2．特点 静电力移动电荷所做的功，只与电荷的初、末位置有关，而与电荷的运动路径无关。 说明：静电力做功与带电体是做直线运动还是做曲线运动无关，与有没有其他力做功也无关。 二、电势能 1．定义 电荷在电场中具有的势能。用Ep表示。 2．电势能的变化与静电力做功的关系 关系式：WAB＝EpA－EpB＝－ΔEpAB 静电力对电荷做 3．电势能的大小：电荷在电场中某点的电势能，等于电荷从该点移动到零电势能点静电力所做的功。 4．电势能的相对性 电势能是相对于零电势能点而言的，选取不同的零电势能点，电荷在电场中同一点的电势能的数值是不同的。 5．电势能变化的绝对性 电场中两点间的电势能之差与选取的零电势能点无关。 注意：静电力做多少正功，电势能就减少多少，与其他力做了多少功无关。 1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)静电力对正电荷一定做正功，对负电荷一定做负功。 (×) (2)静电力做的功W＝qEd，适用于任何电场。 (×) (3)电场中有M、N两点，沿不同路径把同一电荷从M点移到N点，静电力做功不同。 (×) (4)电场中有M、N两点，把电荷从M点移到N点的过程中，静电力对电荷做负功，M点的场强比N点的场强大。 (×) 2．关于静电力做功，下列说法正确的是(　　) A．电荷沿不同路径从电场中A点运动到B点，静电力做功可能不同 B．电荷从电场中A点出发，最后又回到A点，静电力做功为零 C．电荷在电场中沿着电场线运动，所受静电力对电荷一定做正功 D．电荷在电场中运动，所受静电力对电荷做功，能量守恒定律不再成立 B　[静电力做的功与电荷的运动路径无关，选项A错误；静电力做的功只与电荷的初、末位置有关，所以电荷从A点出发又回到A点，静电力做的功为零，选项B正确；负电荷沿着电场线的方向运动，静电力对负电荷做负功，选项C错误；电荷在电场中运动，虽然有静电力做功，但是电荷的电势能和其他形式的能之间的转化满足能量守恒定律，选项D错误。] 3．关于电荷的电势能，下列说法正确的是(　　) A．电荷在电场强度大的地方，电势能一定大 B．电荷在电场强度为零的地方，电势能一定为零 C．只在静电力的作用下，电荷的电势能一定减少 D．只在静电力的作用下，电荷的电势能可能增加，也可能减少 D　[电场强度与电势能无关，电势能具有相对性，可以人为规定零势能面，故A、B错误；只在静电力作用下，若电荷从静止开始运动，静电力做正功，电势能减少，若电荷在静电力作用下在电场中做减速运动，则静电力做负功，电势能增大，故D正确，C错误。] 静电力做功的特点 如图所示，试探电荷q在电场强度为E的匀强电场中，(1)若沿直线从A移动到B，静电力做的功为多少？ (2)若沿折射AMB从A点移动到B点，静电力做的功是多少？ (3)若沿任意曲线从A点移动到B点，静电力做的功是多少？ 提示：(1)W＝qE·|AM|　(2)W＝qE·|AM|　(3)W＝qE·|AM| 1．静电力做功的特点：在电场中移动电荷时，静电力做的功与电荷的起始位置和终止位置有关，但与电荷经过的路径无关。 2．静电力做功的正负判断 (1)根据静电力和位移方向的夹角判断：夹角为锐角，静电力做正功；夹角为钝角，静电力做负功；夹角为直角时，静电力不做功。此法常用于匀强电场中恒定静电力做功情况的判断。 (2)根据静电力和瞬时速度方向的夹角判断：夹角为锐角时，静电力做正功；夹角为钝角时，静电力做负功；夹角为直角时，静电力不做功。此法常用于判断曲线运动中变化静电力的做功情况。 (3)根据电势能的变化情况判断：若电势能增加，则静电力做负功；若电势能减小，则静电力做正功。 (4)若物体只受静电力作用，可根据动能的变化情况判断：若物体的动能增加，则静电力做正功；若物体的动能减少，则静电力做负功。 3．在应用公式W＝qEd计算静电力做的功时，必须满足的条件是： (1)电荷处在匀强电场中。 (2)d是沿电场线方向上的两点间的距离。 【例1】　如图所示，在电场强度为E的水平匀强电场中，一根长为l的绝缘杆，两端分别固定着带有电荷量＋q和－q的小球(大小不计)。现让绝缘杆绕中点O逆时针转动α角，则转动过程中两个带电小球克服