第2章 第1节 电场力做功与电势能-2021-2022学年高中物理选修3-1【名师导航】同步Word教参(鲁科版)

第1节　电场力做功与电势能 [学习目标]　1.知道电场力做功的特点。(物理观念)2.理解电势能的定义。(物理观念)3.掌握电场力做功与电势能变化的关系，会进行分析和计算。(科学思维) 一、电场力做功的特点 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，只与初、末位置有关，而与电荷的运动路径无关。 二、电势能 1．定义 电荷在电场中某点的电势能等于把电荷从该点移到选定的参考点的过程中电场力所做的功。用Ep表示。 2．电势能的变化与电场力做功的关系 关系式：WAB＝EpA－EpB＝－ΔEpAB 电场力对电荷做 3．电势能的相对性 电势能是相对于参考点而言的，选取不同的参考点，电荷在电场中同一点的电势能的值是不同的。 4．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参考点无关。 1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)电场力对正电荷一定做正功，对负电荷一定做负功。 (×) [提示]　做功的正、负由电场力方向和位移方向决定。 (2)电场力做的功W＝qEd，适用于任何电场。 (×) [提示]　仅适用于匀强电场。 (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，电场力做功不同。 (×) [提示]　做功相同，和运动路径无关。 (4)电势能是相对的，规定不同的零势能点，电荷在电场中某点的电势能不同。 (√) (5)电场中有M、N两点，把电荷从M点移到N点的过程中，电场力对电荷做负功，M点的场强比N点的场强大。 (×) [提示]　做功的正、负和场强无关。 2．关于电场力做功，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，电场力做功可能不同 B．电荷从电场中A点出发，最后又回到A点，电场力做功为零 C．电荷在电场中沿着电场线运动，所受电场力对电荷一定做正功 D．电荷在电场中运动，所受电场力对电荷做功，能量守恒定律不再成立 B　[电场力做的功与电荷的运动路径无关，所以选项A错误；电场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，电场力做的功为零，选项B正确；负电荷沿着电场线的方向运动，电场力对负电荷做负功，选项C错误；电荷在电场中运动，虽然有电场力做功，但是电荷的电势能和其他形式的能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均错误。只在静电力作用下，若电荷从静止开始运动，电场力做正功，电势能减少，若电荷在静电力作用下在电场中做减速运动，则电场力做负功，电势能增大，故D正确。] 电场力做功的理解与计算 1.电场力做功的特点：在电场中移动电荷时，电场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．电场力做功的正负判断 (1)根据电场力和位移方向的夹角判断：夹角为锐角，电场力做正功；夹角为钝角，电场力做负功；电场力和位移方向垂直时，不做功。此法常用于匀强电场中恒定电场力做功情况的判断。 (2)根据电场力和瞬时速度方向的夹角判断：夹角为锐角时，电场力做正功；夹角为钝角时，电场力做负功；电场力和瞬时速度方向垂直时，不做功。此法常用于判断曲线运动中变化电场力的做功情况。 (3)根据电势能的变化情况判断：若电势能增加，则电场力做负功；若电势能减小，则电场力做正功。 (4)若物体只受电场力作用，可根据动能的变化情况判断：若物体的动能增加，则电场力做正功；若物体的动能减少，则电场力做负功。 3．在应用公式W＝qEd计算电场力做的功时，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电场力做功为多少？ 思路点拨：→→→ [解析]　电场力对带正电小球做功为W1＝－qE·(1－cos α)；电场力对带负电小球做功为W2＝－qE·(1－cos α)。转动过程中电场力对两小球做的总功为W＝W1＋W2＝－qEl(1－cos α)，即两个带电小球克服电场力做功为qEl(1－cos α)。 [答案]　qEl(1－cos α) (1)利用公式W＝qEd求功只适用于匀强电场。 (2)非匀强电场中可用W＝qEd定性分析。 1．如图所示，正电荷的电荷量为q，匀强电场的电场强度为E，方向与AB平行，A、B间距为d，分别求点电荷沿