7 第2章 第1节 静电力做功与电势能-【金版新学案】2024-2025学年高中物理必修第三册同步课堂高效讲义配套课件（鲁科版2019）

第2章 电势能与电势差 第2章　电势能与电势差 新 知 导 学 合 作 探 究 课 时 精 练 物 理 必修 第三册 随 堂 演 练 第1节　静电力做功与电势能 第2章　电势能与电势差 新 知 导 学 合 作 探 究 课 时 精 练 物 理 必修 第三册 随 堂 演 练 第2章　电势能与电势差 新 知 导 学 合 作 探 究 课 时 精 练 物 理 必修 第三册 随 堂 演 练 新知导学 · 夯实基础 第2章　电势能与电势差 新 知 导 学 合 作 探 究 课 时 精 练 物 理 必修 第三册 随 堂 演 练 qEd 始末位置 无关 第2章　电势能与电势差 新 知 导 学 合 作 探 究 课 时 精 练 物 理 必修 第三册 随 堂 演 练 电场 EpA－EpB 增加 减少 零电势能点 第2章　电势能与电势差 新 知 导 学 合 作 探 究 课 时 精 练 物 理 必修 第三册 随 堂 演 练 零电势能点 不同的 无关 第2章　电势能与电势差 新 知 导 学 合 作 探 究 课 时 精 练 物 理 必修 第三册 随 堂 演 练 第2章　电势能与电势差 新 知 导 学 合 作 探 究 课 时 精 练 物 理 必修 第三册 随 堂 演 练 第2章　电势能与电势差 新 知 导 学 合 作 探 究 课 时 精 练 物 理 必修 第三册 随 堂 演 练 合作探究 · 素能提升 第2章　电势能与电势差 新 知 导 学 合 作 探 究 课 时 精 练 物 理 必修 第三册 随 堂 演 练 第2章　电势能与电势差 新 知 导 学 合 作 探 究 课 时 精 练 物 理 必修 第三册 随 堂 演 练 第2章　电势能与电势差 新 知 导 学 合 作 探 究 课 时 精 练 物 理 必修 第三册 随 堂 演 练 第2章　电势能与电势差 新 知 导 学 合 作 探 究 课 时 精 练 物 理 必修 第三册 随 堂 演 练 第2章　电势能与电势差 新 知 导 学 合 作 探 究 课 时 精 练 物 理 必修 第三册 随 堂 演 练 第2章　电势能与电势差 新 知 导 学 合 作 探 究 课 时 精 练 物 理 必修 第三册 随 堂 演 练 第2章　电势能与电势差 新 知 导 学 合 作 探 究 课 时 精 练 物 理 必修 第三册 随 堂 演 练 第2章　电势能与电势差 新 知 导 学 合 作 探 究 课 时 精 练 物 理 必修 第三册 随 堂 演 练 第2章　电势能与电势差 新 知 导 学 合 作 探 究 课 时 精 练 物 理 必修 第三册 随 堂 演 练 第2章　电势能与电势差 新 知 导 学 合 作 探 究 课 时 精 练 物 理 必修 第三册 随 堂 演 练 第2章　电势能与电势差 新 知 导 学 合 作 探 究 课 时 精 练 物 理 必修 第三册 随 堂 演 练 第2章　电势能与电势差 新 知 导 学 合 作 探 究 课 时 精 练 物 理 必修 第三册 随 堂 演 练 第2章　电势能与电势差 新 知 导 学 合 作 探 究 课 时 精 练 物 理 必修 第三册 随 堂 演 练 第2章　电势能与电势差 新 知 导 学 合 作 探 究 课 时 精 练 物 理 必修 第三册 随 堂 演 练 第2章　电势能与电势差 新 知 导 学 合 作 探 究 课 时 精 练 物 理 必修 第三册 随 堂 演 练 第2章　电势能与电势差 新 知 导 学 合 作 探 究 课 时 精 练 物 理 必修 第三册 随 堂 演 练 第2章　电势能与电势差 新 知 导 学 合 作 探 究 课 时 精 练 物 理 必修 第三册 随 堂 演 练 第2章　电势能与电势差 新 知 导 学 合 作 探 究 课 时 精 练 物 理 必修 第三册 随 堂 演 练 第2章　电势能与电势差 新 知 导 学 合 作 探 究 课 时 精 练 物 理 必修 第三册 随 堂 演 练 第2章　电势能与电势差 新 知 导 学 合 作 探 究 课 时 精 练 物 理 必修 第三册 随 堂 演 练 第2章　电势能与电势差 新 知 导 学 合 作 探 究 课 时 精 练 物 理 必修 第三册 随 堂 演 练 随堂演练 · 对点落实 第2章　电势能与电势差 新 知 导 学 合 作 探 究 课 时 精 练 物 理 必修 第三册 随 堂 演 练 第2章　电势能与电势差 新 知 导 学 合 作 探 究 课 时 精 练 物 理 必修 第三册 随 堂 演 练 第2章　电势能与电势差 新 知 导 学 合 作 探 究 课 时 精 练 物 理 必修 第三册 随 堂 演 练 第2章　电势能与电势差 新 知 导 学 合 作 探 究 课 时 精 练 物 理 必修 第三册 随 堂 演 练 第2章　电势能与电势差 新 知 导 学 合 作 探 究 课 时 精 练 物 理 必修 第三册 随 堂 演 练 第2章　电势能与电势差 新 知 导 学 合 作 探 究 课 时 精 练 物 理 必修 第三册 随 堂 演 练 第2章　电势能与电势差 新 知 导 学 合 作 探 究 课 时 精 练 物 理 必修 第三册 随 堂 演 练 第2章　电势能与电势差 新 知 导 学 合 作 探 究 课 时 精 练 物 理 必修 第三册 随 堂 演 练 谢谢观看！ 第2章　电势能与电势差 新 知 导 学 合 作 探 究 课 时 精 练 物 理 必修 第三册 随 堂 演 练 【核心素养目标】 物理观念 知道静电力做功的特点，知道电势能的概念及静电力做功与电势能变化的关系。 科学思维 会用W＝qEd求解相关静电力做功的问题，能用静电力做功与电势能的变化关系分析和解决问题。 科学态度与责任 通过电势能与重力势能的对比，体会类比与创新在物理学研究中的重要性，培养良好的学习习惯。 一、静电力做功的特点 1．公式：W＝_________，适用于匀强电场。 2．特点：在静电场中移动电荷时，静电力做的功与电荷经过的路径______，与电荷的____________有关。 二、电势能 1．定义：电荷在______中具有的势能。用Ep表示。 2．电势能的变化与静电力做功的关系 (1)关系式：WAB＝_____________＝－ΔEpAB。 (2)特点：静电力对电荷做 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(正功，其电势能_____,负功，其电势能_____)) 。 3．电势能的大小：电荷在电场中某点的电势能，等于电荷从该点移动到_______________静电力所做的功。 4．电势能的相对性：电势能是相对于_______________而言的，选取不同的零电势能点，电荷在电场中同一点的电势能的数值是_________。 5．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零电势能点______。 1．判断正误 (1)静电力对正电荷一定做正功，对负电荷一定做负功。(　　) (2)静电力做的功W＝qEd，适用于任何电场。(　　) (3)电荷从电场中的A点运动到B点，路径不同，静电力做功的大小就可能不同。(　　) (4)某点的场强为零，电荷在该点的电势能一定为零。(　　) (5)静电力做正功，电荷的电势能减少，静电力做负功，电荷的电势能增加。(　　) 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。 知识点一　电场力做功的分析与计算 (1)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，静电力做的功为多少？若q沿折线AMB从A点移动到B点，静电力做的功为多少？ (2)若q沿任意曲线从A点移动到B点，静电力做的功为多少？由此可得出什么结论？ 提示： (1)静电力F＝qE，静电力与位移夹角为θ，静电力对试探电荷q做的功W＝F·|AB|cosθ＝qE·|AM|。在线段AM上静电力做的功W1＝qE·|AM|，在线段MB上静电力做的功W2＝0，总功W＝W1＋W2＝qE·|AM|。 (2)根据微分思想可知，W＝W1＋W2＋W3＋…＝qE(|AB1|＋|A1B2|＋|A2B3|＋…)＝qE·|AM|。电荷在匀强电场中沿不同路径由A点移动到B点，静电力做功相同。说明静电力做功与路径无关，只与初、末位置有关。 1．静电力做功的特点：在电场中移动电荷时，静电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．静电力做功的正负判断 (1)根据静电力和位移方向的夹角判断：夹角为锐角，静电力做正功；夹角为钝角，静电力做负功；夹角为直角时，静电力不做功。此法常用于匀强电场中恒定静电力做功情况的判断。 (2)根据静电力和瞬时速度方向的夹角判断：夹角为锐角时，静电力做正功；夹角为钝角时，静电力做负功；夹角为直角时，静电力不做功。此法常用于判断曲线运动中变化静电力的做功情况。 (3)根据电势能的变化情况判断：若电势能增加，则静电力做负功；若电势能减小，则静电力做正功。 (4)若物体只受静电力作用，可根据动能的变化情况判断：若物体的动能增加，则静电力做正功；若物体的动能减少，则静电力做负功。 3．在应用公式W＝qEd计算静电力做的功时，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。 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静电力做功为多少？ 思路点拨：　 eq \x(\a\al(搞清静电力的方向与,位移方向之间的夹角)) → eq \x(\a\al(判断正、,负功)) → eq \x(\a\al(用W＝qEd求,每个小球的功)) → eq \x(求总功) 解析：　静电力对带正电的小球做功为 W1＝－qE· eq \f(l,2) (1－cos α)； 静电力对带负电的小球做功为W2＝－qE· eq \f(l,2) (1－cos α)。 转动过程中静电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静电力做功为qEl(1－cos α)。 答案：　qEl(1－cos α) 针对练　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时静电力做的功为W1＝1.2×10－7 J，求： (1)匀强电场的电场强度的大小E； (2)电荷从b移到c，静电力所做的功W2。 解析：　(1)从a到b静电力做的功W1＝qEdab 所以E＝ eq \f(W1,qdab) ＝ eq \f(1.2×10－7,4×10－8×5×10－2) N/C＝60 N/C。 (2)把电荷从b移到c，静电力做的功 W2＝qE·dbc·cos 60°＝4×10－8×60×12×10－2×0.5 J＝1.44×10－7 J。 答案：　(1)60 N/C　(2)1.44×10－7 J 知识点二　电势能的理解与计算 如图，一个正电荷只在电场力作用下由A点移动到B点，该电荷的动能和电势能如何变化？ 提示：　动能增加，电势能减少。 1．电势能的特性 系统性 电势能是由电场和电荷共同决定的，是属于电荷和电场所共有的，我们习惯上说成电荷的电势能 相对性 电势能具有相对性，其大小与选定的参考点有关。确定电荷的电势能，首先应确定参考点，也就是零势能点的位置 标量性 电势能是标量，有正负但没有方向。电势能为正值表示电势能大于参考点的电势能，电势能为负值表示电势能小于参考点的电势能 2.电势能增减的判断方法 做功判断法 无论是正电荷还是负电荷，只要静电力做正功，电荷的电势能一定减小；反之，做负功则增大 电场线判断法 正电荷顺着电场线的方向移动时，电势能逐渐减小；逆着电场线的方向移动时，电势能逐渐增大。负电荷的情况正好相反 电性判断法 同种电荷相距越近，电势能越大，相距越远，电势能越小；异种电荷相距越近，电势能越小，相距越远，电势能越大 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移到C，静电力做了1.2×10－5 J的功，则： (1)电荷从A移到B，再从B移到C的过程中电势能改变了多少？ (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？ (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？ 解析：(1)WAC＝WAB＋WBC＝(－3×10－5＋1.2×10－5) J＝－1.8×10－5 J。 可见电势能增加了1.8×10－5 J。 (2)如果规定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，C点的电势能为EpC＝EpA－WAC＝0－WAC＝1.8×10－5 J。 (3)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。 C点的电势能为EpC′＝EpB′－WBC＝0－WBC＝－1.2×10－5 J。 答案：　(1)增加了1.8×10－5 J　(2)3×10－5 J　1.8×10－5 J　 (3)－3×10－5 J　－1.2×10－5 J 针对练1. (多选)如图所示，固定在Q点的正点电荷的电场中有M、N两点，已知 eq \x\to(MQ) < eq \x\to(NQ) 。下列叙述正确的是 (　　) A．若把一正点电荷从M点沿直线移到N点，则静电力对该电荷做正功，电势能减少 B．若把一正点电荷从M点沿直线移到N点，则该电荷克服静电力做功，电势能增加 C．若把一负点电荷从M点沿直线移到N点，则静电力对该电荷做正功，电势能减少 D．若把一负点电荷从M点沿直线移到N点，再从N点沿不同路径移回到M点，则该电荷电势能不变 AD　[在正点电荷形成的电场中，正电荷受到的静电力沿电场线方向，从M点移到N点，静电力做正功，电势能减少，A正确，B错误；在正点电荷形成的电场中，负点电荷受到的静电力与电场线方向相反，负点电荷从M点移到N点，静电力做负功，电势能增加，C错误；把一负点电荷从M点沿直线移到N点，再从N点沿不同路径移回到M点，静电力做的总功为零，电势能不变，D正确。] 针对练2.将带电荷量q1＝＋1.0×10－8 C的点电荷，从无限远处移到匀强电场中的P点，需克服静电力做功2.0×10－6 J，q1在P点受到的静电力是2.0×10－5 N，方向向右。试求： (1)P点场强的大小和方向； (2)电荷的电势能在移动过程中如何变化？电荷在P点的电势能是多少？ 解析：　(1)E＝ eq \f(F,q1) ＝ eq \f(2.0×10－5,1.0×10－8) N/C＝2 000 N/C，方向向右。 (2)无穷远处电势能为零，电荷在由无穷远处移到该点过程中静电力做负功，电势能增加，在P点的电势能等于该过程中克服静电力做的功Ep＝WP∞＝2.0×10－6 J。 答案：　(1)2 000 N/C　方向向右　(2)增加　2.0×10－6 J 1．(多选)如图所示，在直角三角形ABC中，∠C＝30°，D为斜边AC的中点，在顶点A处有一点电荷＋Q，试探电荷q由B移至C电场力做功W1，由B移至D电场力做功W2，由D移至C电场力做功W3，关于W1、W2、W3的关系，下列说法正确的是(　　 ) A．W1＝W2＋W3 B．W1＝W2 C．W1＝W3 D．W2＝W1＋W3 AC　[根据电场力做功的特点，试探电荷由B移至C电场力做功与由B先经过D再移至C电场力做功相等，即W1＝W2＋W3，A正确，D错误；若以A点为圆心、以AB为半径画圆，则D在圆周上，将试探电荷由B点移至D点时，电荷的电势能不变，即电场力不做功，W2＝0，C正确，B错误。] 2.某电场区域的电场线如图所示，把一个电子从A点移到B点时(　　 ) A．电子所受的电场力增大，电子克服电场力做功 B．电子所受的电场力减小，电场力对电子做正功 C．电子所受的电场力增大，电势能减少 D．电子所受的电场力增大，电势能增加 C　[电子从A点向B点移动，电子受力方向与运动方向相同，所以电场力做正功，电势能减少。又因为电场线密处场强大，同时粒子的受力也大，所以电子在B点受力要大于A点。] 3．(多选)一个电荷只在电场力作用下从电场中的A点移到B点时，电场力做了5×10－6 J的功，那么(　　 ) A．电荷在B处时将具有5×10－6 J的电势能 B．电荷在B处将具有5×10－6 J的动能 C．电荷的电势能减少了5×10－6 J D．电荷的动能增加了5×10－6 J CD　[根据电场力做功与电势能变化的关系可知，电场力做正功，电势能减小，选项C正确；根据动能定理知，外力(电场力)对物体做的功等于物体动能的变化，电场力对物体做功为5×10－6 J，物体的动能就会增加5× 10－6 J，故选项D正确。] 4.如图所示，匀强电场中A、B两点间的距离为x＝0.20 m，已知A、B连线与电场线夹角为θ＝60°，今把一电荷量q＝－2×10－8 C的试探电荷放入该匀强电场中，其受到的静电力的大小为F＝4.0×10－4 N，方向水平向右。 (1)求电场强度E的大小和方向； (2)若把该试探电荷从A点移到B点，电势能变化了多少？ 解析：　(1)电场强度的大小为E＝ eq \f(F,|q|) 代入数据得E＝2×104 N/C，方向水平向左。 (2)把该试探电荷从A点移到B点，静电力做的功为W＝Fx cos θ 代入数据得W＝4×10－5 J，电势能减少了4×10－5 J。 答案：　(1)2×104 N/C　方向水平向左　(2)电势能减少了4×10－5 J $$