1.4 电场力的功 电势能 导学案 -2024-2025学年高二上学期物理教科版（2019）必修第三册

第4节 电场力做功 电势能 教学目标： （1）掌握电场力做功的特点。 (2)知道电场中的电荷具有电势能，电势能是系统所有，有相对性。 （3）掌握电场力做功与电势能变化的关系. 教学重点： (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。 教学难点 （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. （2） 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。 教学课时 1课时 教学过程： 复习 （一）功 1.定义：力对物体所做的功，等于 、 、__________这三者的乘积. 2.公式：W＝ . 3.重力做功和重力势能变化的关系：重力做正功，重力势能 ，重力做负功，重力势能 .关系式：WG＝ . 新课讲授 (1) |电场力做功的特点与计算. (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？ (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？ (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？ 总结：（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。 （3）电场力做功的正负判断：根据电场力和位移方向的夹角判断。 （2） 电场力做功： （1） 表达式 W＝qEd （2） 适用范围： 电荷处在匀强电场中。 （3） 对公式的理解：其中d是沿电场线方向上的两点间的距离。 例1 如图所示的匀强电场中有、、三点，，，其中沿电场方向，和电场方向成角。一个电荷量为的正电荷从移到，静电力做功为。求： （1）匀强电场的场强。 （2）电荷从移到，静电力做的功。 【答案】（1）；（2）； 【解析】（1）根据电场力做功公式 可得 （2）电荷从移到，静电力做的功为 同类练习 如图所示，在电场强度为E＝1.0×102 V/m的匀强电场中，有相距d＝2.0×10－2 m的A、B两点，A、B连线与电场方向的夹角为60°，则A、B两点间的电势差为________ V. 答案　1.0 解析　U＝Edcos 60°＝1.0×102×2.0×10－2× V＝1.0 V. （3） 电势能（EP） 1.定义： 电场中的电荷具有的势能——电势能 2.系统性：电势能是由电场和电荷共同决定的.属于电场和电荷系统所共有的. 3.相对性：大小与选定的参考点有关。确定电荷的电势能首先应当确定参考点，也就是零势能点的位置。 4.标矢性：电势能是标量，有正负，但没有方向。电势能的正、负值仅表示大小，正值表示电势能大于参考点处的电势能，负值表示电势能小于参考点处的电势能 5电场中的电势能（EP）：等于把它从该点移动到零电势能位置时静电力所做的功. （四）电场力的功与电势能变化的关系 1． 关系式：WAB＝____________（ WAB=EPA － EPB ） 2． 由功能关系： 电场力做正功电势能： ( 增大 ) 电场力做负功电势能： ( 减少 ) 例2.将带电荷量为6×10－6 C的负电荷从电场中的A点移到B点，克服静电力做了3×10－5 J的功，再从B点移到C点，静电力做了1.2×10－5 J的功，则： (1)该电荷从A点移到B点，再从B点移到C点的过程中电势能共改变了多少？ (2)如果规定A点的电势能为零，则该电荷在B点和C点的电势能分别为多少？B点和C点的电势分别为多少？ (3)如果规定B点的电势能为零，则该电荷在A点和C点的电势能分别为多少？A点和C点的电势分别为多少？ 解：（1）WAC＝WAB＋WBC＝－3×10－5 J＋1.2×10－5 J＝－1.8×10－5 J. 所以该电荷的电势能增加了1.8×10－5 J. （2）规定A点的电势能为零，由公式WAB＝EpA－EpB 得该电荷在B点的电势能为 EpB＝EpA－WAB＝0－WAB＝3×10－5 J. 同理，该电荷在C点的电势能为 EpC＝EpA－WAC＝0－WAC＝1.8×10－5 J. 两点的电势分别为 （3）规定B点的电势能为零，则该电荷在A点的电势能为： EpA′＝EpB′＋WAB＝0＋WAB＝－3×10－5 J. 该电荷在C点的电势能为 EpC′＝Ep如果规定B点的电势能为零，则该电荷在A点的电势能为： EpA′＝EpB′＋WAB＝0＋WAB＝－3×10－5 J. 该电荷在C点的电势能为 EpC′＝EpB′－WBC＝0－WBC＝－1.2×10－5 J. B′－WBC＝0－WBC＝－1.2×10－5 J. 同类练习： 如图所示，在同一条电场线上有A、B、C三点，三点的电势分别是φA＝5 V、φB＝－2 V、φC＝0，将电荷量q＝－6×10－6 C的点电荷从A移到B，再移到C. (1) 该电荷在A点、B点、C点具有的电势能各是多少？ (2) 将该电荷从A移到B和从B移到C，电势能分别变化了多少？ 答案：（1）－3×10－5 J　1.2×10－5 J　 （2）增加4.2×10－5 J　减少1.2×10－5 J 学科网（北京）股份有限公司 $$