高中物理 第2章 第1讲 电场力做功与电势能课件 鲁科版选修31.ppt

高中物理 选修3 1 鲁科版 第二章电势能与电势差 第一讲电场力做功与电势能 目标定位 电场力做功与电势能 知道电场力做功特点和电势能的概念 理解电场力做功与电势能变化的关系 1 2 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习 预习导学 路径始末位置 一 电场力做功的特点 想一想电场力做功的特点 与你以前学过的哪个力做功的特点最为相似 它们又有什么区别呢 答案重力电场力做功和重力做功尽管有很多相似特点 但因地球产生的重力场只会对物体产生引力 而电场对其中的电荷既可产生引力 也可产生斥力 所以计算电场力的功时要注意电荷的电性 移动的方向 电场强度的方向等 以便确定功的正负和电势能的变化情况 电场力做功与电势能 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习 预习导学 二 电势能 1 电势能 2 电场电场力3 电场力减少量wab epa epb 4 不同5 取无穷远为零势能点 答案电场力做功的绝对值相等 正负不同 电势能的变化量相等 增减情况相反 电场力做功与电势能 想一想在电场中确定的两点移动等量的正 负电荷时 电场力做功和电势能的变化有何差异 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习 课堂讲义 一 电场力做功的特点 1 电场力对电荷所做的功 与电荷的初末位置有关 与电荷经过的路径无关 既适用于直线运动又适用于曲线运动 该结论既适用于匀强电场又适用于非匀强电场 电场力做功与电势能 2 电场力和瞬时速度方向的夹角为锐角时电场力做正功 夹角为钝角时做负功 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习 课堂讲义 例1如图所示 电荷q射入一固定的点电荷q的电场中 仅受电场力的作用 先后经过a点和b点 图中虚线表示其运动轨迹 a b两点到点电荷q的距离分别为ra和rb 且rb 2ra 则 a a点的电场强度是b点电场强度的2倍b 电场力对电荷q先做正功后做负功c 电场力对电荷q先做负功后做正功d 带电粒子的动能先减小后增大 电场力做功与电势能 解析 v 钝角 v 锐角 电场力先做负功再做正功 动能先减小后增大 cd 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习 课堂讲义 针对训练如图所示 在等量异种电荷形成的电场中 画一正方形abcd 对角线ac与两点电荷连线重合 两对角线交点o恰为电荷连线的中点 下列说法中正确的是 a b d两点的电场强度相同b a点的电场强度大于c点的电场强度且两点电场强度方向相同c 一电子沿b c o d路径移动到d点 电场力一直做正功d 一电子沿对角线b o d路径移动电场力不做功 电场力做功与电势能 根据对称性 b d两点场强相同 a c两点场强相同 f 解析 电场力先做正功再做负功 电场力与速度垂直 不做功 ad 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习 课堂讲义 二 对电势能的理解 1 系统性 电势能由电场和电荷共同决定 但我们习惯说成电场中的电荷所具有的 2 相对性 电势能是一个相对量 其数值与零势能点的选取有关 3 标量性 电势能是标量 有正负 无方向 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 电场力做功与电势能 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习 课堂讲义 二 对电势能的理解 4 电场力做功与电势能变化的关系 电场力做功与电势能 1 电场力做功与电势能大小的变化 和重力做功与重力势能的变化情况完全类似 电场力做正功 电势能减少 减少的电势能等于电场力做的功 电场力做负功 电势能增加 增加的电势能等于克服电场力做的功 公式表达为wab epa epb 2 只有电场力做功时 电荷的动能和电势能互相转化 由此可由动能的变化确定电势能变化 即动能减少多少 电势能就增加多少 反之 动能增加多少 电势能就减少多少 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习 课堂讲义 例2如图o a b为一直线上的三点 oa ab 在o处固定一个点电荷 q 若一点电荷 q放在a b两点所受库仑力分别为fa fb 电势能分别为epa epb 则 a fa 2fbb fa 4fbc epa epbd epa epb 电场力做功与电势能 解析 oa 2oa fa 4fb 电场力做正功 电势能减少 epa epb bd 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习 课堂讲义 例3将带电荷量为6 10 6c的负电荷从电场中的a点移到b点 克服电场力做了3 10 5j的功 再从b移到c 电场力做了1 2 10 5j的功 则 1 电荷从a移到b 再从b移到c的过程中电势能共改变了多少 2 如果规定a点的电势为零 则该电荷在b点和c点的电势能分别为多少 解题思路 克服电场力 b 电势能增加 a c 电场力做正功 电场力做负功 电势能减少 1 wac wab wbc 3 10 5 1 2 10 5 j 1 8 10 5j电势能增加了1 8 10 5j 解析 同理 c点的电势能为epc epa wac 0 wac 1 8 10 5j 2 该电荷在b点的电势能epb epa wab 0 wab 3 10 5j 电场力做功与电势能 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习 对点练习 1 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mq nq 下列叙述正确的是 a 若把一正的点电荷从m点沿直线移到n点 则电场力对该电荷做正功b 若把一正的点电荷从m点沿直线移到n点 则该电荷克服电场力做功c 若把一负的点电荷从m点沿直线移到n点 则电场力对该电荷做正功d 若把一负的点电荷从m点沿直线移到n点 再从n点沿不同路径移回到m点 则该电荷克服电场力做的功等于电场力对该电荷所做的功 电场力做功的特点 电场力做功与电势能 f f 电场力做正功 电场力做负功 电场力做功与路径无关 只与初末位置有关 整个过程电场力做功为零 ad 解析 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习 对点练习 2 如图所示 a b c为电场中同一电场线上的三点 设电荷在电场中只受电场力作用 则下列说法中正确的是 a 若在c点无初速度地释放正电荷 则正电荷向b运动 电势能减少b 若在c点无初速度地释放正电荷 则正电荷向a运动 电势能增加c 若在c点无初速度地释放负电荷 则负电荷向a运动 电势能增加d 若在c点无初速度地释放负电荷 则负电荷向b运动 电势能减少 电场力做功与电势能变化的关系 f 电场力做正功 正电荷的电势能减小 电场力做正功 负电荷的电势能减小 f a 电场力做功与电势能 解析 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习 对点练习 电场力做功与电势能变化的关系 电场力做功与电势能 3 如图所示 静电喷涂时 喷枪喷出的涂料微粒带电 在带正电被喷工件的电场力作用下 向被喷工件运动 最后吸附在其表面 在涂料微粒向工件靠近的过程中 a 涂料微粒带负电b 离工件越近 所受库仑力越小c 电场力对涂料微粒做负功d 涂料微粒的电势能减小 f 带有异种电荷 与电场线的疏密有关 电场线变稀疏 库仑力变小 电场力做正功 电势能减少 ad 解析 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习 对点练习 电场力做功与电势能变化的关系 电场力做功与电势能 4 如图所示 竖直向上的匀强电场中 有一质量为m的带正电小球 施加拉力f使小球向上加速运动一段距离 在此过程中重力和电场力所做功的绝对值分别为w1和w2 不计空气阻力 则 a