研究电场的能的性质(学)

2.2研究电场的能的性质(一)

课 标 解 读

重 点 难 点

1.通过探究电场力对带电粒子做功的特点知道电场力做功和路径无关．

2.将静电力做功与重力做功进行类比，理解静电力做功与电势能变化的关系，认识电势能的相对性．

3.理解电势差的概念，会用U AB ＝

W AB q

进行有关计算.

1.电场力做功的特点和电势能的概念．(重点)

2.电势差的概念．(重点)

3.电势能的相对性．(难点)

4.电势差的正、负．(难点)

电场力做功的特点和功能关系

1.基本知识

(1)电场力做功的特点

如图2－2－1所示，电荷沿直线AB 、折线ACB 、曲线AB 运动，静电力做功 ，即静电力做功与电荷的 和 有关，但与 无关．

(2)电势能的概念

①定义：电荷在电场中具有的势能叫做电势能．

②大小：电荷在电场中某点的电势能等于电荷从这点移动到选定的参考点的过程中 ． ③相对性：电荷在电场中具有的电势能具有 ，规定了 (也就是电势能零点)才有具体值．通常取 或 的电势为零．

(3)电场力做功与电势能的关系

电荷在电场中从A 点移动到B 点的过程中，电场力所做的功等于电势能的减少量，用公式表示为

W E = ，若电场力对电荷做正功，则电势能一定 ，电场力做负功时，电势能一定 ．

2．思考判断

图2－2－1

(1)由电场力做功与路径无关可以推知，电荷在电场中具有电势能．( ) (2)规定不同的零势能点，电荷在电场中某点的电势能都是相同的．( ) (3)负电荷沿着电场线方向移动时，电势能减小．( ) 3．探究交流

重力做功与重力势能的变化有什么关系？你能通过类比，得出电场力做功与电势能变化的关系吗？

重力做功

电场力做功

重力做正功，重力势能减少 重力做负功，重力势能增加

电场力做正功，电势能减少 电场力做负功，电势能增多 电势差

1.基本知识

(1)定义：物理学中，把电荷从A 点移动到B 点的过程中 与 叫做A 、B 两点间的电势差．

(2)公式：U AB ＝

W AB q

.或

(3)单位：在国际单位制中电势差的单位是 ，符号为V,1 V ＝1 J/C. (4)电势差是只有大小的物理量，是标量．

(5)物理意义：在电场中如果移动1库仑正电荷从一点到另一点，电场力所做的功是1焦耳，这两点间的电势差就是1伏特．

2．思考判断

(1)电势差U AB 等于将电荷q 从A 点移到B 点时电场力所做的功．( ) (2)电势差具有相对性．( )

(3)电场力做正功，电势差一定为正，电场力做负功，电势差一定为负．( ) 3．探究交流

在某电场中把带电量q ＝－5×10－9 C 的点电荷由A 点移动到B 点，电场力做功为1×10－7 J ，那么A 、

B 间的电势差U AB 是多大？B 、A 间的电势差U BA 是多大？

电场力做功与电势能

【问题导思】

1．电场力做功的特点是什么？

2．怎样判断电场力做功的正、负？

1．电场力做功的特点

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．

(1)在匀强电场中，电场力做功为W＝qEd，其中d为电荷沿电场线方向上的位移．

(2)电场力做功与重力做功相似，只有初末位置决定，移动电荷q的过程中电场力做的功就是确定值．

2．电场力做功与电势能变化的关系

电场力做功与重力做功类似，与路径无关，取决于初末位置，类比重力势能引入了电势能的概念．电场力做功与电势能变化的关系是电场力做功必然引起电势能的变化：

(1)电场力做功一定伴随着电势能的变化，电势能的变化只有通过电场力做功才能实现，与其他力是否做功，及做功多少无关．

(2)电场力做正功，电势能一定减小；电场力做负功，电势能一定增大．电场力做功的值等于电势能的变化量，即：W AB＝E p A－E p B.

1．电场力做功只能决定电势能的变化量，而不能决定电荷电势能的数值．

2．电荷在电场中的起始和终止位置确定后，电场力所做的功就确定了，所以电荷的电势能的变化也就确定了．

(2012·塔城高二检测)如图2－2－2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＋q和－q的检验电荷依次放在三点上，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E A>E B>E C

B．放上＋q时，它的电势能E A

图2－2－2 C．放上－q时，它的电势能E A>E B>E C

D．放上－q时，它的电势能E A

【审题指导】(1)规定无穷远处电势能为零．

(2)正电荷从无穷远处靠近产生电场的点电荷时，电场力做负功．

(3)负电荷从无穷远处靠近产生电场的点电荷时，电场力做正功．

规律总结：

根据电势能与电场力做功的关系，若规定无限远处为零势能点，则我们可得如下两个推论：

1．在正点电荷产生的电场中，某＋q检验电荷具有电势能E p>0，且越靠近场源电荷时，电势能越大；某－q检验电荷具有的电势能E p′<0，且越靠近场源电荷时，电势能越小．

2．在负点电荷产生的电场中则与(1)相反．

1．(2012·广州高二检测)电场中有A、B 两点，在将某电荷从A点移到B点的过程中，电场力对该电荷做了正功，则下列说法中正确的是( )

A．该电荷是正电荷，且电势能减少

B．该电荷是负电荷，且电势能增加

C．该电荷电势能增加，但不能判断是正电荷还是负电荷

D．该电荷电势能减少，但不能判断是正电荷还是负电荷

【备选例题】

一带电粒子在匀强电场E中的运动轨迹如图教2－2－1虚线所示，电场方向竖直向下．若不计空气阻力，则此带电粒子从a点运动到b点的过程中，能量变化情况为( )

A．动能减小

B．电势能增加

图教2－2－1 C．动能和电势能之和减少

D．重力势能和电势能之和增加

【审题指导】判断电势能的变化看电场力做功；判断动能的变化看合力做功．

电势差和电势能的理解

【问题导思】