資源簡介

(共28張PPT)
第一章 靜電場
1.4 電場力的功 電勢能
教科版（2019）高中物理必修第三冊
1
2
3
4
新課導入
學習目標
新課講解
經典例題
5
課堂練習
6
課堂小結
目 錄
學習目標
1.通過計算在勻強電場中移動電荷靜電力所做的功，認識靜電力做功跟路徑無關的特點。
2.通過類比重力勢能引入電勢能，體會能量觀點是分析物理問題的重要方法，并進一步認識到物理學的和諧統一性。
3.理解電勢能的變化與靜電力做功的關系。知道常見的電勢能零點的規定方法。
一個正電荷在勻強電場中只受到靜電力F的作用，它在電場中由A點運動到B點時， 靜電力做了正功WAB。由動能定理可知，該電荷的動能增加了WAB。根據能量守恒定律，動能增加就意味著有某種形式的能量在減少。
E
A
B
F
是一種什么形式的能量在減少呢？
新課導入
M
E
A
B
θ
+
q
F
問題1：將正的檢驗電荷q從A沿直線移至B，求電場力的功？
W = F·|AB| cosθ
= q E·|AM|
一、靜電力做功的特點
問題2：將正的檢驗電荷q從A沿折線移至B，求電場力的功？
對AM:
W1 = q E ·|AM|
對MB:
W2 = 0
對全程:
W = W1 + W2= q E·|AM|
M
E
A
B
θ
+
+
q
F
一、靜電力做功的特點
問題3：將正的檢驗電荷q從A沿曲線移至B，求電場力的功？
W = W1 + W2 + W3 +… = q E·|AM|
W1 = q E ·x1
W2 = q E ·x2
W3 = q E ·x3
… … … …
x1 + x2 + x3 +…=
M

E
A
B
+
q
F
E
A
B
+
q
F
+
q
F
+
q
F
+
q
F
M
x1
x2
x3
Q
P
F
Δd
一、靜電力做功的特點
(對于非勻強電場也適用)
這與什么力做功相似呢？
重力做功
結論：在勻強電場中移動電荷時，靜電力做的功與電荷的起始位置和終止位置有關，但與電荷經過的路徑無關。
結論
WG＝mgh1－ mgh2
表達式:重力勢能Ep＝mgh
重力做的功等于重力勢能的減少量
重力做功的特點（A→B）
知識回顧
功和能量的變化密切相關。重力做功對應著重力勢能的變化，那么，靜電力做功又對應著哪種形式的能量變化呢？
類比推理
1、電勢能：電荷在電場中具有的勢能（符號：EP）
（由于受到電場力而具有的與位置有關的勢能）
2、單位：焦耳（J)；
電場力做功和電勢能變化關系如何？
3、電勢能變化： Ep=EpB-EpA
一、電勢能
正電荷從A點移到B點時，靜電力做正功，電荷的電勢能減少。
正電荷從B點移到A點時，靜電力做負功，即電荷克服靜電力做功，電荷的電勢能增加。
把正電荷從A點移到B
+
把正電荷從B點移到A
-
一、電勢能
4 、電場力做功和電勢能的關系
（1）當WAB>0，則EpA>EpB,表明電場力做正功，電勢能減小；
（2）當WAB<0，則EpAWAB=EpA-EpB
一、電勢能
5、電勢能的特點
（1）系統性
電勢能由電場和電荷共同決定，是電荷和電場組成的系統所共有，
習慣說是電荷具有電勢能。
（2）相對性
電勢能是相對的，與零電勢能面有關。
（3）標量性：電勢能是標量
電荷在某點的電勢能的正負表示電勢能的大小。
通常把電荷在離場源電荷無限遠處或大地表面的電勢能規定為0。
物理量 規定電荷在A點的電勢能為0 規定電荷在B點的電勢能為0
EpA 0 EpA＝ WAB＝3×10-7J
EpB EpB＝ WBA＝－3×10-7J 0
電勢能的變化量是絕對性
ΔEp ＝ EpB－ EpA＝－3×10-7J
電荷從A到B電勢能的變化量
ΔEp ＝ EpB－ EpA＝－3×10-7J
A
B
E
+
設EPB =0
電荷在某點的電勢能，等于把它從該點移到零勢能位置時靜電力所做的功。
零勢能參考點
6、電勢能的大小
1.電場強度為E=3000N/C，AB的連線長度為l=0.1m，正電荷的電荷量為q=1.0×10-9C，正電荷由A運動到B，求電場力做的功。
電勢能減少了3×10-7J
典例分析
2.電場強度為E=3000N/C，AB的連線長度為l=0.1m，正電荷的電荷量為q=1.0×10-9C，正電荷由A運動到B，設A為零電勢能點，求電荷在B點的電勢能。
EpA＝ 0
EpB＝ -WAB＝－3×10-7J
典例分析
3.電場強度為E=3000N/C，AB的連線長度為l=0.1m，正電荷的電荷量為q=1.0×10-9C，正電荷由A運動到B，設B為零電勢能點，求電荷在A點的電勢能。
EpB＝ 0
EpA＝ WAB＝3×10-7J
典例分析
1、如圖所示，正電荷q在勻強電場E中分別沿直線AB、折線AMB運動。已知AB間的距離為l，AM間的距離為d。AM方向平行于電場線，BM方向垂直于電場線。關于靜電力做功的值，下列說法正確的是（　　）
A．電荷沿直線AB運動時，靜電力做功為qEl
B．電荷沿直線AB運動時，靜電力做功為qEd
C．電荷沿折線AMB運動時，靜電力做功為0
D．電荷沿折線AMB運動時，靜電力做功為qEl
B
課堂練習
2、在電場中，把一點電荷從A點移到B點，克服靜電力做功為6×10-8J，以下說法正確的是（　）
A．電荷在B點具有的電勢能是6×10-8J
B．電荷在B點具有的電勢能是6×10-8J
C．電荷的電勢能增加了6×10-8J
D．電荷的電勢能減少了6×10-8J
C
課堂練習
3、如圖所示，是以電荷＋Q為圓心的一組同心圓(虛線)，電場中有A、B、C、D四點．現將一帶正電荷的點電荷由A點沿不同的路徑移動到D點．沿路徑①做功為W1，沿路徑②做功為W2，沿路徑③做功為W3，則(　　)
A.W2B.W1＝W2＝W3
C.W2>W3>W1
D.因不知道＋q的具體數值，故無法進行判斷
B
解析：因為電場力做功只與電荷的初、末位置有關，而與電荷的運動路徑無關，故沿三條路徑將點電荷由A移動到D的過程中，電場力做功相等，選項B正確．
課堂練習
4、實線為三條未知方向的電場線，從電場中的M點以相同的速度飛出a、b兩個帶電粒子，a、b的運動軌跡如圖中的虛線所示(a、b只受電場力作用)，則(　　)
A.a一定帶正電，b一定帶負電
B.電場力對a做正功，對b做負功
C.a的速度將減小，b的速度將增大
D.a的加速度將減小，b的加速度將增大
D
解析：由于電場線方向未知，故無法確定a、b的電性，A錯；根據a、b的運動軌跡，a受向左的電場力，b受向右的電場力，所以電場力對a、b均做正功，兩帶電粒子動能均增大，則速度均增大，B、C均錯；a向電場線稀疏處運動，電場強度減小，電場力減小，故加速度減小，b向電場線密集處運動，故加速度增大，D正確
課堂練習
課堂練習
5、(多選)一帶電粒子射入一正點電荷的電場中，其運動軌跡如圖所示，粒子從A運動到B，則(　　)
A.粒子帶負電
B.粒子的動能一直變大
C.粒子的加速度先變小后變大
D.粒子在電場中的電勢能先變小后變大
AD
解析：根據運動軌跡可知，粒子帶負電，粒子的動能先變大后變小，粒子的加速度先變大后變小，選項A正確，B、C錯誤；粒子在電場中運動，電場力先做正功后做負功，粒子的電勢能先變小后變大，選項D正確。
6、如圖所示，在勻強電場中有A、B兩點，將一電荷量為q的正電荷從A點移到B點，第一次沿直線AB移動該電荷，電場力做功為W1；第二次沿路徑ACB移動該電荷，電場力做功W2；第三次沿曲線ADB移動該電荷，電場力做功為W3，則(　　)
A．W1>W2>W3　　　 B．W1C．W1＝W2＝W3 D．W1＝W2>W3
解析：假設A、B兩點相距為l，直線AB與電場線的夾角為θ(θ<90°)，根據功的定義可知，電場力做的功均為qElcos θ，故沿三種路徑移動該電荷，電場力做功相等，選項C正確，A、B、D錯誤。
C
課堂練習
7、(多選)一電子飛經電場中A、B兩點，電子在A點的電勢能為4.8×10－17 J，動能為3.2×10－17 J，由A點到B點靜電力做功為1.6×10－17 J，如果電子只受靜電力作用，則(　　)
A.電子在B點的動能為4.8×10－17 J
B.電子在B點的動能為1.6×10－17 J
C.電子在B點的電勢能為3.2×10－17 J
D.電子在B點的電勢能為6.4×10－17 J
解析：電子由A點到B點靜電力做功為1.6×10－17 J，即電子從A點到B點電勢能減少1.6×10－17 J，則在B點的電勢能為3.2×10－17 J，電子只受靜電力，則電子的電勢能和動能之和不變，在A點有E＝Ek＋Ep＝3.2×10－17 J＋4.8×10－17 J＝8×10－17 J，在B點的動能Ek′＝E－Ep′＝8×10－17 J－3.2×10－17 J＝4.8×1017 J，故A、C正確，B、D錯誤。
AC
課堂練習
一、靜電力做功的特點：
與電荷路徑無關，只與電荷的起始位置和終止位置有關
靜電力做的功為：W＝qE·d，其中d為沿電場線方向的位移。
二、電勢能（Ep)：電荷在電場中具有的勢能
電勢能變化： Ep=EpB-EpA
電場力做功和電勢能變化關系：
靜電力做正功，電勢能減少
靜電力做負功，電勢能增加
三、電勢能的大小。
若規定EPB=0，則電荷在A點的電勢能等于WAB
電勢能是標量，正負表示大小。
電勢能具有系統性，是電荷及對它作用的電場所共有的
電勢能具有相對性，大小與零電勢能位置的選取有關
課堂小結
感謝觀看
THANK YOU

展開更多......

收起↑