第1节 静电力做功与电势能（教学课件）物理鲁科版必修第三册

第二章 电势能与电势差 第1节 鲁科版2019 高中物理必修三 静电力做功与电势能 功的定义？ F s F α α 力F与力方向上位移S的乘积。 若力F与实际位移S不在同一直线。 一 静电力做功的特点 一、静电力做功的特点 C E 1.从A沿直线移至B: A B ө + q + q F 电场强度为E的匀强电场中，将带正电的试探电荷q s 电场力做功： d 一、静电力做功的特点 电场强度为E的匀强电场中，将带正电的试探电荷q 2.从A沿直线移至C，再从C移至B C E A B ө q + F s d 电场力做功： AC段： CB段： 全程： E 一、静电力做功的特点 电场强度为E的匀强电场中，将带正电的试探电荷q 3.从A沿曲线移至B 电场力做功： C A B ө + q + q F s d 把曲线分成无数小段，每一小段中，设想 q 都从起点先沿电场方向、再沿垂直电场方向到达终点。各小段沿垂直电场方向运动时，静电力是不做功的，各小段沿电场方向移动的位移之和等于d . 全程： d为起点与终点沿电场方向的距离 一、静电力做功的特点 1、特点： 在匀强电场中移动试探电荷时,静电力做的功与电荷经过的路径无关,与电荷的始末位置有关；适用一切静电场。 2、计算式： 在匀强电场中,静电力做的功： q是移动电荷所带的电量，E为电场强度，d为电荷沿电场方向上的位移。 计算式不适用于非匀强电场 一、静电力做功的特点 3、与重力做功相似 h A B C mg 三个过程重力做的功均为： 重力做功与路径无关，只与始末位置高度差有关。 功是能量转化的量度 重力做功 重力势能 动能 ？能 静电力做功 ？能 例题分析 1、电场强度为E 的匀强电场中，质量为m,电荷量为q 的正电荷从A点静止释放，运动到B点时位移为d ，求电荷到B点的速度。重力不计。 E + F A B d 分析：在匀强电场中，电荷仅受到的静电力的作用，静电力为恒力。电荷做匀加速直线运动。速度越来越快。 由动能定理有 解得： 讨论 电荷仅在静电力的作用下运动，速度越来越快，动能越来越大。 什么能转化为电荷的动能？ 二 电势能 二、电势能 1、定义： 电荷在电场中具有的势能，称电势能。 2、符号： 3、静电力做功与电势能变化的关系 静电力做正功，电荷的电势能转化为动能，电势能减少。 静电力做负功，电荷的动能转化为电势能，电势能增加。 + F 把正电荷从A点移到B点 ① 把负电荷从A点移到B点 - F ② 二、电势能 3、静电力做功与电势能变化的关系 静电力做负功，电荷的动能转化为电势能，电势能增加。 静电力做正功，电荷的电势能转化为动能，电势能减少。 把正电荷从B点移到A点 + F ③ 把负电荷从B点移到A点 - F ④ 结论 （1）只要电场力对电荷做正功，电荷的电势能减小 （2）只要电场力对电荷做负功，电荷的电势能增大 （3）电场力做的功等于电势能的减少量 静电力做功的过程是电势能与其它形式能量的转化过程。 二、电势能 4、相对性 （1）与重力势能相同，电荷在电场中的电势能具有相对性；同一点，选取的零电势能参考点不同，则电势能大小也就不同。 （2）电荷在电场中某点的电势能，等于电荷从该点移动到零电势能点静电力所做的功。 通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势能规定为零，或把电荷在大地表面上电势能规定为零。 5、电势能是标量 电势能是标量，但有正负。 正表示比参考点电势能高， 负表示比参考点的电势能低。 E A B + C 2、若从A点到C点，电场力做功为10J，从C点到B点电场力做功为20J，分别以A、C、B点为零电势能点，则电荷在其它两点时的电势能是多少？ 例题分析 3、如图所示，两块平行金属板间距离为4cm,电场强度为5×105N/C.一电子沿电场线从正极板运动到负极板时，静电力做了多少功？它的电势能怎样变化？若规定负极板为零电势能点，电子在正极板的电势能多大？（电子电荷量的大小为1.60×10-19C) 解： 静电力做功 静电力做负功，电势能增加。 若规定负极板为零电势能点，电子在正极板具有的电势能 负号表示电子在正极板的电势能比在负极板小。 例题分析 4、把例题3中的电子换成质子，其他条件不变，质子的电势能怎样变化？若仍以负极板为零电势能点，质子在正极板具有的电势能多大？ 质子带正电，移动过程静电力做正功，电势能减少。 解： 若规定负极板为零电势能点，电子在正极板具有的电势能 例题分析 5、如图所示的点电荷电场中，分析静电力做功与电势能的变化 1、把+q从A移到B，静电力做 功，电势能 。 2、把-q从A移到B，静电力做 功，电势能 。 3、把+q从C移到D，静电力做 功，电势能 。 4、把-q从C移到D，静电力做 功，电势能 。 正 负 负 正 减少 增加 增加 减少 例题分析 + B A － D C $$