2.1 静电力做功与电势能-高一物理鲁科版必修第三册同步课件(共22张PPT)

(共22张PPT)
第二章
2.1 静电力做功与电势能
课标要求 素养形成
1、知道静电场中的电荷具有电势能。 2、了解电势能的含义。 1、物理观念：通过分析电场力做功，了解电势能概念的建立过程。
2、科学思维：通过对知识的类比能力，培养学生对现象的归纳能力，培养问题的分析、推理能力。
3、科学态度与责任：利用知识类比和迁移激发学生学习兴趣，培养学生灵活运用知识和对科学的求知欲，体会不同的物理现象的共性特点。
学习目标
1、功的计算：
2、重力做功的特点：
（1）与路径无关，由初末位置的高度差来决定。
（2）重力做功WG与重力势能变化的关系：WG=Ep1-Ep2=-
（3）重力势能是相对的， 须选定零势能参考面
，功是能量转化的量度！
重力做正功，重力势能减少
重力做负功，重力势能增加
复习回顾
【答案】在电场力作用下电荷做加速运动，一段时间后获得一定的速度，试探电荷的动能增加.
什么能转换为动能的呢，能否从能量的角度解释呢？
新知引入
一个试探电荷在电场中某点由静止释放，将如何运动？
一、静电力做功的特点
类比法是根据两个（两类）对象之间在某方面的相同或相似，而推出它们在其他方面也可能相同或相似的逻辑推理方法。具体来说，A事物具有属性a、b、c，又具有属性d。如果B事物具有属性a、b、c，那么，B事物也可能具有属性d。是否真是这样，需要得到实验的验证。
特征或性质 静电场 重力场
1 对场中的电荷有力的作用 对场中的物体有力的用
2 用比值“”表示场的强弱 用比值“”表示场的强弱
由表格可以看出，静电场与重力场有某些特征是相似的。根据两者的相似性，我们是否可以大胆地推测静电场的其他性质？
让试探电荷q在电场强度为E的匀强电场中沿几条不同路径从A点运动到B点，计算这几种情况下静电力对试探电荷所做的功。
1、将电荷q从A沿直线移至B：
W=qEd
2、将电荷q从A沿折线AMB移至B：
对AM：W1=qE
对MB：W2=0
对全程：W=W1+W2=qEd
3、将电荷q从A沿曲线移至B：
将AB分成多段，每段仍然可以看作直线，每段做的功相加仍为qE
电场力做功的过程是什么能转化为什么能呢？
在匀强电场中移动电荷时，静电力做的功与电荷经过的路径无关，仅与电荷的起始位置和终止位置有关，该结论对于非匀强电场也是适用的。
4、结论：
典例1 如图所示，在电场强度大小为60 N/C匀强电场中有A、B、C三个点，AB为5cm，BC为12cm，其中AB沿电场方向，BC和电场方向的夹角为60°。将电荷量为4×10-8C的正电荷从A点移到B点，再从B点移到C点，静电力做了多少功？若将该电荷沿直线由A点移到C点，静电力做的功是多少？
题组过关
【解析】正电荷在匀强电场中受到的静电力为：
F=Eq=60×4×10-8 N=2.4×10-6 N，
正电荷从A移到B的过程中，静电力做功为：
WAB=F·AB=2.4×10-6×5×10-2 J=1.2×10-7 J，
正电荷从B移到C的过程中，静电力做功为
WBC=F·BC cos 60°=2.4×10-6×12×10-2× J=1.44×10-7 J，
故正电荷从A移到B再到C的过程中，静电力做功：
W=WAB+WBC=2.64×10-7 J，正电荷沿直线由A到C的过程中，静电力做功WAC=F·AC cos ∠CAB=2.4×10-6×11×10-2 J=2.64×10-7 J。
１、定义：电荷在电场中受到电场力而具有的与位置有关的势能叫做电势能，可用Ep表示。
负电荷逆着电场线移动，电场力做正功，电势能减少。
２、电场力做功改变电势能
正电荷顺着电场线移动，电场力做正功，电势能减少。
正电荷逆着电场线移动，电场力做负功，电势能增加。
负电荷顺着电场线移动，电场力做负功，电势能增加。
二、电势能
４、相对性：大地或无穷远默认为零。
５、在正电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电势能都为正，负电荷在任一点具有的电势能都为负。
在负电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电势能都为负，负电荷在任意一点具有的电势能都为正。
３、电场力做的功等于电势能的减少量。
7、电荷在电场中某一点A具有的电势能EP等于将该点电荷由A点移到电势零点电场力所做的功W的。即EP=W
6、电势能有正负，却是标量，正负表示该点的电势能比零点的电势能的高低。
典例2 有一电荷量q=-3×10-6 C的电荷，从电场中的A点移到B点时，克服静电力做功6×10-4 J。求：
①电荷的电势能怎样变化？变化了多少？
②以B点为零电势能点，电荷在A点的电势能EpA是多少？
③如果把这一电荷从B点移到C点时静电力做功9×10-4 J，电荷的电势能怎样变化？变化了多少？如果选取C点为零电势能点，则电荷在A点的电势能E'pA又是多少？
④通过这一例题你有什么收获？
题组过关
【解析】①静电力做功WAB=-6×10-4 J，电势能增加了6×10-4 J。
②以B点为零电势能点，电荷在A点的电势能是-6×10-4 J。
③WBC=9×10-4 J，电荷的电势能减少了9×10-4 J。
以C点为零势能点，则电荷在A点的电势能E'pA=WAC=WAB+WBC=3×10-4 J。
④取不同的零电势能点，同一电荷在电场中同一点的电势能是不同的。
方法技巧：
1 、WAB=EpA-EpB既适用于匀强电场，也适用于非匀强电场；既适用于正电荷，也适用于负电荷。
2、虽然电荷在电场中某点的电势能的大小与零电势能点的选取有关，但电荷在某两点之间的电势能之差与零电势能点的选取无关。
A.若把一正的点电荷从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.若把一正的点电荷从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.若把一负的点电荷从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，则该电荷电势能不变。
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典例3 (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MQ【解析】由题图可知，将正电荷从M点沿直线移到N点的过程中，静电力与位置方向的夹角为锐角，静电力做正功，电势能减少，故A正确，B错误；将负电荷从M点沿直线移到N点的过程中，静电力方向与位移方向的夹角为钝角，静电力做负功，电势能增加，故C错误，D正确。
一、静电力做功的特点： 与路径无关，只与起点和终点的位置有关。
二、电势能：电荷在电场中具有的能量（势能）
1、静电力做的功等于电势能的减少量：WAB=EPA-EPB
静电力做正功，电势能减少
静电力做负功，电势能增加
小结
2、电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该点移动到零势能位置时所做的功。
3、电势能是相对的，须建立零势能参考面。电势能有正负之分，负值表示比零还要小。
小结
观
谢
看
谢