2.1静电力做功与电势能-2022-2023学年高二物理同步备课系列（鲁科版2019必修第三册）

第一节 电场力做功与电势能 制作：沈雄斌 授课：东山二中高二物理组 高中物理必修三 第2章 功的定义： 复习回顾 力与力方向上位移的乘积。 可见，物体只要在力的方向上发生位移，我们就称该力做了功。 F是物体受到的力，L为物体的位移， 则是力与位移的夹角。 电场力也是一种力，同理只要电场中的电荷在电场力的作用下，在电场力方向上移动了一段距离，那么我们也称电场力做了功。 那么电场力做功有何特点呢？ M 一、静电力做功的特点 E W = F·|AB| cosθ = q E·|AM| 1.将电荷q从A沿直线移至B: A B ө + q + q F M ө E A B 2.将电荷q从A沿折线移至B: 对AM: W1 = q E ·|AM| 对MB: W2 = 0 对全程: W = W1 + W2= q E·|AM| + q F 在电场中移动电荷时,电场力做的功与电荷经过的路径无关,只与电荷的起止位置有关；所有电场均适用。 匀强电场中电场力荷所做的功可表示为： W＝qEd 如果在非匀强电场中，电场力不是恒力，电场力所做的功不能用上式计算。 电 场 力 做功的特点 式中：q是移动电荷所带的电量，E为电场强度，d为电荷在电场力方向上的位移。 注意！ 匀强电场中电场力做功的特点与以前学习过的哪个力的做功特点相似？ 问题 重力 h A B C mg mg mg 在这三次移动的过程中重力各做了多少功？ 重力做功与路径无关，只与始末位置高度差有关。 编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 引：一个试探电荷在电场中某点由静止释放,将如何运动? 在电场力作用下电荷做加速运动,一段时间后获得一定的速度,试探电荷的动能增加. 什么能转换为动能的呢 E F + q A B 功是能量转化的量度 力做功的过程实际也就是将一种能量转化为另一种能量的过程。 重力做功 重力势能发生变化 电场力做功 什么能发生变化？ 电势能 2、电势能 与重力势能相同，电荷在电场中的电势能具有相对性；同一点，选取的参考点不同，则电势能大小也就不同。 电势能的概念： 电荷在电场中某点的电势能等于电荷从这点移到选定参考点的过程中电场力所做的功。 讨论电势能时要先规定电荷在某一位置的电势能为零，然后才能确定电荷在其他位置的电势能。通常把离场源电荷无穷处或地球表面规定为电势能零点。 讨论电势能时要先规定电荷在某一位置的电势能为零，然后才能确定电荷在其他位置的电势能。通常把离场源电荷无穷处或地球表面规定为电势能零点。 理解 可以认为是电荷在电场中而具有的能量。 E A B + C 若从A点到C点，电场力做功为10J，从C点到B点电场力做功为20J，分别以C,B,A点为零电势能点，则电荷在其它两点时的电势能是多少？ 理解 1、电势能的大小与参考点的选取 关； 2、电势能的变化与参考点的选取 关； 讨论:下列电荷在电场中移动时,静电力做什么功? E A B A B + 若在电场中移动的是负电荷呢? F F + E - - F F 电场力做功与电势能变化的关系 电荷的电势能如何变化? 电场力做正功： 电势能被释放，电荷的电势能减少。 外力克服电场力做功（电场力做负功）： 电势能被储存，电荷的电势能增加。 静电力做的功=电势能的减少量 电场力做功与电势能变化的关系 如图2-4所示，两块平行金属板间距离为4cm,电场强度为5x105N/C.一电子沿电场线从正极板运动到负极板时，静电力做了多少功？它的电势能怎样变化？若规定负极板为零电势能点，电子在正极板的电势能多大？（电子电荷量的大小为1.60x10-19C) 解： 静电力做功 静电力做负功，电势能增加。 若规定负极板为零电势能点，电子在正极板具有的电势能 负号表示电子在正极板的电势能比在负极板小。 讨论： 电子从正极运动到负极过程中电势能增加，增加的电势能是由什么能量转化而来的。 把例题中的电子换成质子，其他条件不变，质子的电势能怎样变化？若仍以负极板为零电势能点，质子在正极板具有的电势能多大？ 质子带正电，移动过程静电力做正功，电势能减少。 解： 若规定负极板为零电势能点，电子在正极板具有的电势能 如图所示的点电荷电场中， + B A － D C 把+q从A移到B，电场力做 功，电势能 。 把－q从A移到B，电场力做 功，电势能 。 把+q从C移到D，电场力做 功，电势能 。 把－q从C移到D，电场力做 功，电势能 。 正 负 负 正 减少 增加 增加 减少 作业 P35 5、6 $