第一章 4. 电场力的功 电势能-【正禾一本通】2023-2024学年新教材高二物理必修3同步课堂高效讲义教师用书（教科版）

4．电场力的功　电势能 【核心素养目标】 物理观念 电场力做功的特点、电势能。 科学思维 能根据电场力做功与电势能变化的关系进行分析，获得结论。 科学探究 通过类比方法，探究静电力做功的特点。 科学态度与责任 了解电势能的定义方法，电势能的相对性，培养良好的学习习惯。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 一、电场力做功的特点 1．电场力做功：在匀强电场中电场力做功W＝qEd，d是沿电场线方向上两点间的距离。 2．特点：在静电场中移动电荷时，静电力所做的功与电荷的起点和终点的位置有关，与电荷经过的路径无关。 二、电势能 1．定义：电荷在电场中也具有势能，我们称这种形式的能为电势能，用符号Ep表示。 2．电势能具有系统性 电势能是放入电场中的电荷与电场组成的系统共有的。它既与电荷有关，也与电场有关。 3．电势能是标量，只有大小，没有方向。 4．单位：在国际单位制中，电势能的单位是焦耳，简称焦，符号是J。 三、电场力做功与电势能变化的关系 1．电场力做功与电势能变化的关系：电场力做的功等于电势能的减少量，表达式：WAB＝EpA－EpB。 (1)电场力做正功，电势能减少； (2)电场力做负功，电势能增加。 2．电势能的大小：电荷在电场中某点(A点)的电势能的大小，等于将电荷从该点移动到零电势能位置电场力所做的功EpA＝WA0。 3．电势能具有相对性 电势能零点的规定：在物理中，通常取无穷远处或大地为零电势能的位置。 1．判断正误 (1)只要电荷在电场中移动，静电力一定做功。(　　) (2)电荷从电场中的A点运动到B点，路径不同，静电力做功不同。(　　) (3)正电荷和负电荷沿着电场线运动，电势能均减小。(　　) (4)某点的场强为零，电荷在该点的电势能一定为零。(　　) (5)电势能的正负表示方向。(　　) 答案：　(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)× 2．链接实景 一个试探电荷在匀强电场中某点由静止释放，它将如何运动？动能将如何变化？(不计重力)是什么能转化为试探电荷的动能的呢？ 提示：　做初速度为零的匀加速直线运动，动能增大，电势能转化为动能。 学生用书第24页 知识点一　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，沿直线从A移动到B，力做的功为多少？若q沿折线AMB从A点移动到B点，力做的功为多少？ 提示：　力F＝qE，力与位移间的夹角为θ，力对试探电荷q做的功W＝F|AB|cos θ＝qE|AM|。在线段AM上力做的功W1＝qE|AM|，在线段MB上力做的功W2＝0，总功W＝W1＋W2＝qE|AM|。 1．静电力做功的特点 (1)静电力做的功与电荷的起始位置和终止位置有关，与具体路径无关，这与重力做功的特点相似。 (2)无论是匀强电场还是非匀强电场，无论是直线运动还是曲线运动，力做功均与路径无关。 2．在匀强电场中，电场力做功W＝qEd，其中d为沿电场线方向的位移。 (2023·河北行唐一中高二期中)有两个带电小球的电荷量分别为＋q、－q，固定在一长度为L的绝缘细杆的两端，置于电场强度为E的匀强电场中，杆与电场强度方向平行，其位置如图所示，若此杆绕过O点且垂直于杆的轴转过180°，在此过程中电场力做功为 (　　) A．0 B．qEL C．2qEL D．πqEL C　[细杆转动过程中，正电荷受力方向与运动方向的夹角为锐角，电场力做正功，W1>0，即qEL；同理可知，电场力对负电荷也做正功，W2>0，即qEL。电场力对两小球所做的功：W＝W1＋W2＝2qEL。] 针对练1．(2023·辽宁沈阳期中)如图所示，在匀强电场中有A、B两点，将一电荷量为q的正电荷从A点移到B点，第一次沿直线AB移动该电荷，电场力做功为W1；第二次沿路径ACB移动该电荷，电场力做功为W2；第三次沿曲线ADB移动该电荷，电场力做功为W3，则(　　) A．W1>W2>W3 B．W1<W2<W3 C．W1＝W2＝W3 D．W1＝W2>W3 C　[假设A、B两点相距l，直线AB与电场线的夹角为θ(θ<90°)，根据功的定义可知，沿三种路径移动该电荷，电场力做的功均为qEl cos θ，故C正确，A、B、D错误。] 针对练2．如图所示的匀强电场中，有a、b、c三点，ab＝5 cm，bc＝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b