物理第四节 电势能与电势课堂教学ppt课件

这是一份物理第四节 电势能与电势课堂教学ppt课件，共37页。PPT课件主要包含了必备知识自主学习，关键能力合作探究，课时作业巩固演练，qELcosθ，静电场，变化量，EpA－EpB，零势能位置，无限远处，电荷在大地表面等内容，欢迎下载使用。

一 电场力做功1．电场力做功如图所示，在电场强度大小为E的匀强电场中，把试探电荷＋q从A移到B，电场力做的功W＝________，其中θ为电场力与位移之间的夹角。
2．电场力做功特点在静电场中移动电荷时，电场力所做的功只与电荷的电量及其________、________位置有关，与________无关。
[思考]一电荷在某电场中运动了一周又回到出发点，电场力对该电荷做功吗？提示：不做功。由电场力做功的定义式可知，电荷运动一周位移为0，故电场力一定不做功。
二 电势能1．概念一个电荷在________中的某一位置具有势能，这种势能叫作电势能，用Ep表示。2．电场力做功与电势能变化的关系电场力做的功等于电势能的________，即WAB＝________。电场力做正功，电势能________；电场力做负功，电势能________。
3．电势能的确定(1)电势能的大小：电荷在某点的电势能，等于把它从该点移到____________时电场力所做的功。(2)零势能点：电场中规定的电势能______的位置，通常把离场源电荷____________或________________的电势能规定为零。
[思考](1)电势能与重力势能类似，也有正负，其正负有何意义？(1)提示：电势能为正值时，表明电荷在该处电势能大于零参考点的电势能，当电势能为负值时表明电荷在该处电势能比零参考点的电势能小。
(2)在电场中确定的两点间移动电荷量大小相等的正、负电荷时，电场力做功与电势能变化有何差异？(2)提示：在电场中确定的两点间移动电荷量大小相等的正、负电荷时，电场力做的功绝对值相等，正、负不同，电势能的变化量绝对值相等，增减情况相反。
　电场力做功的理解　(1)如图所示，试探电荷q在场强为E的匀强电场中，沿直线从A移动到B，电场力做的功为多少？若q沿折线AMB从A点移动到B点，电场力做的功为多少？
提示：(1)电场力F＝qE，电场力与位移夹角为θ，电场力对试探电荷q做的功W＝F·|AB|cs θ＝qE·|AM|。在线段AM上电场力做的功W1＝qE·|AM|，在线段MB上电场力做的功W2＝0，总功W＝W1＋W2＝qE·|AM|。
(2)若q沿任意曲线从A点移动到B点，电场力做的功为多少？提示：(2)W＝qE·|AM|。
(3)由(1)(2)的研究可得出什么结论？提示：(3)电荷在匀强电场中从不同路径由A点运动到B点，电场力做功相同。说明电场力做功与路径无关，只与初、末位置有关。
1．匀强电场中电场力做功的计算W＝qELcs θ，其中θ为电场力与位移间夹角。2．电场力做功的正负判断(1)根据电场力和位移方向的夹角判断：夹角为锐角，电场力做正功；夹角为钝角，电场做负功；电场力和位移方向垂直时不做功。此法常用于匀强电场中恒定电场力做功情况的判断。
(2)根据电场力和瞬时速度方向的夹角判断：夹角为锐角时，电场力做正功；夹角为钝角时，电场力做负功；电场力和瞬时速度方向垂直时不做功。此法常用于判断曲线运动中变化电场力的做功情况。(3)根据电势能的变化情况判断：若电势能增加，则电场力做负功；若电势能减少，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：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。
　如图所示，在电场强度为E的水平匀强电场中，一根长为l的绝缘杆，两端分别固定着带有电荷量＋q 和－q的小球(大小不计)。现让绝缘杆绕中点O逆时针转动α角，则转动过程中两个带电小球克服电场力做功为多少？
[答案]　qEl(1－cs α)
　1.如图所示是以＋Q为圆心的一组同心圆(虚线)，电场中有A、B、C、D四点。现将一带正电荷q的点电荷由A点沿不同的路径移动到D点。电场力沿路径①做功为W1，沿路径②做功为W2，沿路径③做功为W3，则(　　)A．W2W3>W1D．因不知道＋q的具体数值，故无法做出判断
解析：因为电场力做功只与初、末位置有关，而与电荷的运动路径无关，故沿三条路径由A移动到D的过程中，电场力做功相等，选项B正确。
2.如图所示，电荷的电荷量为＋q，场强为E，A、B间距为d，分别求点电荷沿图中三条路径从A运动到B时，电场力对它所做的功。
答案：均为qEd解析：当电荷沿AB连线运动到B时，W1＝qEd，当电荷沿ACB运动到B时，W2＝FLcs θ＋FL′cs 90°＝qEd，当电荷沿ADB运动到B时，W3＝FL1cs α＋FL2cs β＝qEd。
　电势能的理解与大小的判断　(1)当正电荷顺着电场线运动时，电场力做什么功？电势能是增加还是减少？当负电荷顺着电场线运动时，电场力做什么功？电势能是增加还是减少？
提示：(1)正电荷顺着电场线运动时，电场力做正功，电势能减少。负电荷顺着电场线运动时，电场力做负功，电势能增加。
(2)如图所示，将某电荷在一电场中由A点移到B点。若选不同的点作零势能点，表示A点(或B点)电势能的大小相同吗？表示从A到B的过程中电势能的变化相同吗？提示：(2)由于电势能具有相对性，选择不同的点作零势能点，表示同一点A(或B)的电势能大小可能不相同，但在同一过程中由A到B，电场力做功相同，电势能的变化相同。
2.电场力做功与电势能变化的关系(1)关系式：WAB＝EpA－EpB。(2)关系式的理解：电场力做正功，电势能减少；电场力做负功，电势能增加。(3)正电荷在电势高的地方电势能大，而负电荷在电势高的地方电势能小。
　将带电荷量为6×10－6 C的负电荷从电场中的A点移到B点，克服电场力做了3×10－5 J的功，再从B点移到C点，电场力做了1.2×10－5 J的功，求：(1)电荷从A点移到B点，再从B点移到C点的过程中电势能共改变了多少？[思路点拨]　解答本题时要掌握以下两点：(1)电势能的改变量对应电场力做的功。[答案]　(1)增加了1.8×10－5 J　
[解析]　(1)由题意可知，WAB＝－3×10－5 JWBC＝1.2×10－5 J所以电荷从A点到C点的全过程中电场力做功WAC＝WAB＋WBC＝－1.8×10－5 J故此过程电荷的电势能增加了1.8×10－5 J。
(2)如果规定电荷在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？[思路点拨]　 (2)电荷在某点具有的电势能与零势能点的选取有关，同时注意电势能的正负。[答案] (2)3×10－5 J　1.8×10－5 J[解析]　(2)由WAB＝EpA－EpB可得EpB＝3×10－5 J由WAC＝EpA－EpC可得EpC＝1.8×10－5 J。
[易错警示]有关电势能的三个提醒(1)电势能的变化是通过电场力做功实现的，重力势能的变化是通过重力做功实现的。(2)在同一电场中，同样从A点到B点，移动正电荷与移动负电荷，电荷的电势能的变化是相反的。(3)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。
　3.(多选)关于电场中电荷的电势能的大小，下列说法正确的是(　　)A．在电场强度越大的地方，电荷的电势能也越大B．正电荷沿电场线正向移动，电势能一定增大C．负电荷沿电场线正向移动，电势能一定增大D．正电荷沿电场线正向移动，电势能一定减少
 解析：电势能的大小与场强大小无关，故A错误。正电荷沿电场线正向移动，电场力做正功，电势能减少，负电荷沿电场线正向移动，电场力做负功，电势能增加，故B错误，C、D正确。
4．(多选)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5×10－6 J的功，那么(　　)A．电荷在B点将具有5×10－6 J的电势能B．电荷在B点将具有5×10－6 J的动能C．电荷的电势能减少了5×10－6 JD．电荷的动能增加了5×10－6 J解析：由于电场力做正功，故电势能减少5×10－6 J，动能增加5×10－6 J，C、D正确。
　在真空中A、B两点分别放置等量异种电荷，在电场中通过A、B两点竖直平面内的对称位置取一个矩形路径abcd，如图所示，现将一电子沿abcd移动一周，则下列判断正确的是(　　)A．由a→b电场力做正功，电子的电势能减小B．由b→c电场力对电子先做负功，后做正功，总功为零C．由c→d电子的电势能一直增加D．由d→a电子的电势能先增加后减少，电势能变化量为零