1、第1节电场力做功与电势能学习目标1.知道电场力做功的特点。(物理观念)2.理解电势能的定义。(物理观念)3.掌握电场力做功与电势能变化的关系，会进行分析和计算。(科学思维)一、电场力做功的特点1公式WqEd，适用于匀强电场。2特点静电力移动电荷所做的功，只与初、末位置有关，而与电荷的运动路径无关。二、电势能1定义电荷在电场中某点的电势能等于把电荷从该点移到选定的参考点的过程中电场力所做的功。用Ep表示。2电势能的变化与电场力做功的关系关系式：WABEpAEpBEpAB电场力对电荷做3电势能的相对性电势能是相对于参考点而言的，选取不同的参考点，电荷在电场中同一点的电势能的值是不同的。4电势能变化
2、的绝对性电场中两点间的电势能之差与选取的参考点无关。1思考判断(正确的打“”，错误的打“”)(1)电场力对正电荷一定做正功，对负电荷一定做负功。()提示做功的正、负由电场力方向和位移方向决定。(2)电场力做的功WqEd，适用于任何电场。()提示仅适用于匀强电场。(3)电场中有M、N两点，沿不同路径把同一电荷从M点移到N点，电场力做功不同。()提示做功相同，和运动路径无关。(4)电势能是相对的，规定不同的零势能点，电荷在电场中某点的电势能不同。()(5)电场中有M、N两点，把电荷从M点移到N点的过程中，电场力对电荷做负功，M点的场强比N点的场强大。()提示做功的正、负和场强无关。2关于电场力做功
3、，下列说法正确的是()A电荷沿不同路径从电场中A点运动到B点，电场力做功可能不同B电荷从电场中A点出发，最后又回到A点，电场力做功为零C电荷在电场中沿着电场线运动，所受电场力对电荷一定做正功D电荷在电场中运动，所受电场力对电荷做功，能量守恒定律不再成立B电场力做的功与电荷的运动路径无关，所以选项A错误；电场力做的功只与电荷的初、末位置有关，所以电荷从A点出发又回到A点，电场力做的功为零，选项B正确；负电荷沿着电场线的方向运动，电场力对负电荷做负功，选项C错误；电荷在电场中运动，虽然有电场力做功，但是电荷的电势能和其他形式的能间的转化满足能量守恒定律，选项D错误。3关于电荷的电势能，下列说法正确
4、的是()A电荷在电场强度大的地方，电势能一定大B电荷在电场强度为零的地方，电势能一定为零C只在静电力的作用下，电荷的电势能一定减少D只在静电力的作用下，电荷的电势能可能增加，也可能减少D电场强度与电势能无关，电势能具有相对性，可以人为规定零势能面，故A、B均错误。只在静电力作用下，若电荷从静止开始运动，电场力做正功，电势能减少，若电荷在静电力作用下在电场中做减速运动，则电场力做负功，电势能增大，故D正确。电场力做功的理解与计算1.电场力做功的特点：在电场中移动电荷时，电场力做的功与电荷的起始位置和终止位置有关，但与电荷经过的路径无关。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：
5、夹角为锐角，电场力做正功；夹角为钝角，电场力做负功；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：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。3在应用公式WqEd计算电场力做的功时，必须满足的条件是：(1)电荷处在匀强
6、电场中。(2)d是沿电场线方向上的两点间的距离。【例1】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逆时针转动角，则转动过程中两个带电小球克服电场力做功为多少？思路点拨：解析电场力对带正电小球做功为W1qE(1cos )；电场力对带负电小球做功为W2qE(1cos )。转动过程中电场力对两小球做的总功为WW1W2qEl(1cos )，即两个带电小球克服电场力做功为qEl(1cos )。答案qEl(1cos )(1)利用公式WqEd求功只适用于匀强电场。(2)非匀强电场中可用WqEd定性分析。1如图所示，正电荷
7、的电荷量为q，匀强电场的电场强度为E，方向与AB平行，A、B间距为d，分别求点电荷沿图中三条路径从A点运动到B点时，电场力对它所做的功。解析当电荷沿AB连线运动到B时，WqEd。当电荷沿ACB运动到B时，WFL cos FLcos 90qEd。当电荷沿ADB运动到B时，WFL1cos FL2 cos qEd。答案均为qEd电势能的理解与计算1.电势能的特性系统性电势能是由电场和电荷共同决定的，是属于电荷和电场所共有的，我们习惯上说成电荷的电势能相对性电势能是相对的，其大小与选定的参考点有关。确定电荷的电势能，首先应确定参考点，也就是零势能点的位置标量性电势能是标量，有正负但没有方向。电势能为正
8、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2.电势能增减的判断方法做功判断法无论正、负电荷，只要电场力做正功，电荷的电势能一定减小；反之，做负功则增大电场线判断法正电荷顺着电场线的方向移动时，电势能逐渐减小；逆着电场线的方向移动时，电势能逐渐增大。负电荷的情况正好相反电性判断法同种电荷相距越近，电势能越大，相距越远，电势能越小；异种电荷相距越近，电势能越小，相距越远，电势能越大【例2】将带电荷量为6106 C的负电荷从电场中A点移到B点，克服静电力做了3105 J的功，再从B点移到C点，静电力做了1.2105 J的功，则：(1)电荷从A移到B，再从B移到C的过程中
9、电势能共改变了多少？(2)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？解析(1)电荷从A移到B克服静电力做了3105 J的功，电势能增加了3105 J；从B移到C的过程中静电力做了1.2105 J的功，电势能减少了1.2105 J，整个过程电势能增加Ep3105 J1.2105 J18105 J。(2)如果规定B点的电势能为零，电荷从电场中A点移到B点，克服静电力做了3105 J的功，若电荷从电场中的B点移到A点，则静电力要做3105 J的功，电势能减少3105 J，所以EpA3105 J，同理EpC1.2105 J。答案(1)1.8105 J(2)3105 J1.210
10、5 J上例中，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？解析如果规定A点的电势能为零，电荷从电场中的A点移到B点，克服静电力做了3105 J的功，电势能增加了3105 J，所以电荷在B点的电势能为EpB3105 J；整个过程电势能增加了1.8105 J，所以电荷在C点的电势能为EpC1.8105 J。答案3105 J1.8105 J静电力做功与电势能变化的关系(WABEpAEpB)(1)静电力对电荷做了多少正功，电势能就减少多少。(2)静电力对电荷做了多少负功(电荷克服静电力做了多少功)，电势能就增加多少。2如图所示，匀强电场中带电荷量为q的电荷从B运动到A，电场力做功
11、WE1.6103 J(A点定为零势能位置)，问：(1)B点的电势能为多少？(2)若将电荷改为带电荷量为q的负电荷，其他条件不变，B点的电势能又为多少？解析(1)电荷从B向A运动，当电荷带正电时，电荷受力与运动方向相同，电场力做正功，电势能减少。因为WE1.6103 J，所以Ep1.6103 J；又因为EA0，所以B点的电势能为EB1.6103 J。(2)当电荷带负电时，电荷受力与运动方向相反，电场力做负功，电势能增加。因为WE1.6103 J，所以Ep1.6103 J；又因为EA0，所以EB1.6103 J。答案(1)1.6103 J(2)1.6103 J课 堂 小 结知 识 脉 络1个特点：
12、电场力做功2个概念：电势能、电势能变化1种关系：电场力做功与电势能变化1(多选)如图所示，在直角三角形ABC中，C30，D为斜边AC的中点，在顶点A处有一点电荷Q，试探电荷q由B移至C电场力做功W1，由B移至D电场力做功W2，由D移至C电场力做功W3，关于W1、W2、W3的关系，下列说法正确的是()AW1W2W3BW1W2CW1W3 DW2W1W3AC根据电场力做功的特点，试探电荷由B移至C电场力做功与由B先经过D再移至C电场力做功相等，即W1W2W3，A正确，D错误；若以A点为圆心、以AB为半径画圆，则D在圆周上，将试探电荷由B点移至D点时，电荷的电势能不变，即电场力不做功，W20，C正确，
13、B错误。2(多选)如图所示，在点电荷电场中的一条电场线上依次有A、B、C三点，分别把检验电荷q和q依次放在三点上，关于它们所具有的电势能的正确说法是()A放上q时，它的电势能EpAEpBEpCB放上q时，它的电势能EpAEpBEpBEpCD放上q时，它的电势能EpAEpBEpBEpC。放上q时，电荷从位置ABC，需克服静电力做功，电荷的电势能增大，即EpAEpBEpC，故选项A、D正确。3如图所示，空间有一水平匀强电场，在竖直平面内有初速度为v0的带电微粒，只受电场力和重力作用，沿图中虚线由A运动至B，其能量变化情况是()A动能减少，重力势能增加，电势能减少B动能减少，重力势能增加，电势能增加
14、C动能不变，重力势能增加，电势能减少D动能增加，重力势能增加，电势能减少B微粒沿直线运动，受到的电场力水平向左，合力与v0反向，由AB电场力做负功，电势能增加，重力做负功，重力势能增加，动能减少，故B对，A、C、D错。4如图所示，匀强电场中A、B两点间的距离为x0.20 m，已知A、B连线与电场线夹角为60，今把一电荷量q2108 C的试探电荷放入该匀强电场中，其受到的电场力的大小为F4.0104 N，方向水平向右。(1)求电场强度E的大小和方向；(2)若把该试探电荷从A点移到B点，电势能变化了多少？解析(1)电场强度的大小为E，代入数据得E2104 N/C，方向水平向左。(2)把该试探电荷从A点移到B点电场力做的功为WFx cos ，代入数据得W4105 J，电势能减少了4105 J。答案(1)2104 N/C方向水平向左(2)电势能减少了4105 J
