第4节 电场力的功 电势能 （课件PPT）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理必修第三册（教科版）

第4节　电场力的功　电势能 核心素养导学 物理观念 (1)知道电场力做功与路径无关的特点，了解通过做功研究能量 变化的思想。 (2)知道电场中的电荷具有电势能，了解电势能的内涵。知道电荷在电场中具有的电势能大小与零电势能点有关。 科学思维 (1)知道电场力做功等于电势能的减小量，会计算电势能的大小。 (2)知道电场中两点间的电势能之差不会因零电势能点的选择不 同而发生变化。 科学态度与责任 (1)通过电势能与重力势能的类比，能体会类比与创新在物理学 研究中的重要性。 (2)通过利用已有知识探索发现新知识的过程，对科学产生探究 的兴趣和求知欲，逐步形成探索自然的内在动力。 一、电场力做功的特点 1．公式：W＝_____，适用于匀强电场。 2．特点：在匀强电场中移动试探电荷时，电场力做功与_____无关，与电荷的电 荷量以及_________有关。这个结论对于___________都适用。 qEd 路径 始末位置 任意静电场 二、电势能 1．概念：电荷在电场中具有的______，叫作静电势能，简称电势能，用符号___表示。 2．电势能是放入电场中的电荷与电场组成的系统共有的。 3．电势能是____量，没有方向。 4．单位：在国际单位制中，单位是_____，符号为J。 势能 Ep 标 焦耳 三、电场力做功与电势能变化的关系 1．关系式：WAB＝____________。 EpA－EpB 2．电势能的相对性 (1)电荷在静电场中的电势能与零势能位置的选择有关。 (2)电荷在电场中某点的电势能大小等于将电荷从该点移到___________位置电 场力所做的功。 (3)通常取无穷远处或_____为零电势能的位置。 零电势能 大地 1.两辆完全相同的小汽车从山脚下的同一地点，沿不同的路径到山顶，重力做功一样吗？重力做功与静电力做功特点一样吗？ 提示：重力做功一样多，重力做功与静电力做功特点是一样的，静电力做的功与电荷的起始位置和终止位置有关，与电荷经过的路径无关。 2．如图所示，电荷从电场中的A点顺着电场线移到B点的过程中，试对以下结论作出判断： (1)电荷在A点具有的电势能大。 ( ) (2)电荷在B点具有的电势能大。 ( ) (3)正电荷在A点具有的电势能大。 ( ) (4)将电荷由A点移到B点的过程中，电势能的变化量与电荷本身有关。 ( ) × × √ √ 新知学习(一)|电场力做功的特点与计算 [任务驱动] (1)若正电荷沿直线AB运动，电场力做了多少功？是正功还是负功？ 提示：qEa。正功。 (2)若正电荷沿折线ACB运动，电场力做了多少功？是正功还是负功？ 提示：qEa。正功。 (3)由以上两种情况可以总结出电场力做功有何特点？试猜想若正电荷沿曲线ADB运动，电场力做了多少功？是正功还是负功？ 提示：电场力做功与路径无关，只与始末位置有关。若正电荷沿曲线ADB运动，电场力做的功W3＝qEa。正功。　　　　 [重点释解] 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，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．应用W＝qEd计算电场力做功时满足的条件 (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。 [针对训练] 1．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 解析：电场力做的功与电荷的运动路径无关，所以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，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，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之间的转化满足能量守恒定律，D错误。 答案：B