2.1 电场力做功与电势能 —鲁科版高中物理选修3-1课件(共22张PPT)

(共22张PPT)
第2章
电势能与电势差
第1节
电场力做功与电势能
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
(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
引入：一个试探电荷在匀强电场中某点由静止释放,将如何运动?
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
一、电场力做功的特点
1.将电荷q从A沿直线移至B:
2.将电荷q从A沿折线移至B:
对AM:
对MB:
对全程:
3.将电荷q从A沿曲线移至B:
…
…
x1
x2
x3
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
回顾重力做功的特点?
A
B
C
1.在这三种情况下重力做功的关系？
3.可以引进重力势能的概念
2.
4.类比可以给出电势能的概念
二、电势能
（Ep）　标量
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。
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
３、电场力做的功等于电势能的减少量
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。
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。
重力势能和电势能类比
重力场中，重力：地球和物体之间存在的吸引力
电场中，电场力：电荷之间的作用力
有重力就有重力势能Ep=
mgh
有电场力就有相应的能，叫电势能EP
Ep由物体和地面间的相对位置决定
EP由电荷间的相对位置决定
W重
=
EP1-EP2
W电
=
EPA-EPB
１、下列说法中正确的是（
）
A.当两正点电荷相互靠近时，它们的电势能增大
B.当两负点电荷相互靠近时，它们的电势能增大
C.一个正电荷与另一个负电荷相互靠近时，它们的电势能减小
D.一个正电荷与另一个负电荷相互靠近时，它们的电势能增大。
ABC
针对训练
电场力做正功，电势能减少；电场力做负功，电势能增加
知识链接
CD
由动能定理可知，电荷的动能将增加5×10－6J
，D正确
根据功能关系，电荷的电势能将减少5×10－6J
，C正确
由于不知道电荷的初动能和初势能，所以A、B错误
２、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5×10－6J的功，那么(
)
A．电荷在B处时将具有5×10－6J
的电势能
B．电荷在B处将具有5×10－6J
的动能
C．电荷的电势能减少了5×10－6J
D．电荷的动能增加了5×10－6J
３、将带电量为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？
增加了1.8×10-5J.
EPC=1.8×10-5
J
EPC=-1.2×10-5
J
EPB=3×10-5
J
EPA=
-3×10-5
J
4、如图所示,在等量正点电荷形成的电场中,它们连线的中垂面ab上,
有一电子,从静止开始由a运动到b的过程中(a、b相对O对称),下列说法正确的是(
)
A.电子的电势能始终增多
B.电子的电势能始终减少
C.电子的电势能先减少后增加
D.电子的电势能先增加后减少
C
O
a
b
+
+
做正功
做负功
电势能减少
电势能增加
5、一带电油滴在匀强电场E中的运动轨迹如图虚线所示,电场方向竖直向下.若不计空气阻力,则此带电油滴从a运动到b的过程中,能量变化情况为(
)
A.动能减小
B.电势能增加
C.动能和电势能之和减少
D.重力势能和电势能之和增加
C
受力分析
合力向上，合力做正功，油滴动能增加，A错
电场力做正功，电势能减少，B错
根据能量守恒可知，C对、D错
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
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
电场力做功正负的判断
(1)根据电场力和位移方向的夹角判断，此法常用于匀强电场中恒定电场力做功情况的判断．夹角为锐角电场力做正功，夹角为钝角电场力做负功．
(2)根据电场力和瞬时速度方向的夹角判断，此法常用于判断曲线运动中变化电场力的做功情况，夹角是锐角时电场力做正功，夹角是钝角时电场力做负功，电场力和瞬时速度方向垂直时电场力不做功．
(3)根据电势能的变化情况判断，由电场力做功与电势能变化的关系可知：若电势能增加，则电场力做负功；若电势能减小，则电场力做正功．
(4)若物体只受电场力作用，可根据动能的变化情况判断，根据动能定理，若物体的动能增加，则电场力做正功；若物体的动能减少，则电场力做负功．
6、如图所示，光滑绝缘细杆竖直放置，细杆右侧距杆0.3m处有一固定的点电荷Q，A、B是细杆上的两点，点A与Q、点B与Q的连线与杆的夹角均为37°。一中间有小孔的带电小球穿在绝缘细杆上滑下，通过A
点时加速度为零，速度为3m/s，取g=10m/s2，求小球下落到B点时的加速度和速度的大小。
a=2g=20
m/s2
vB=5
m/s
再见