电场力做功与电势能学案

2.1 电场力做功与电势能 学习目标 1、理解静电力做功的特点和电势能的概念； 2、理解电场力做功与电势能变化的关系； 3、会求匀强电场中电场力做多少功，以及做功的正负； 4、会判断电荷在电场中移动时电势能是增加还是减小，变化多少？ 新知导学 一、电场力做功的特点 [问题情境]如图所示,在场强为E的匀强电场中有相距为d的A、M两点，连线AB与电场线的夹角为，试分析试探电荷q沿不同路径从A运动到M电场力做功的情况。 ⑴q沿直线从A到M ⑵q沿折线从A到B、再从B到M ⑶q沿任意曲线线A到M 结论：电场力做功只与电荷的          有关，与电荷经过的      无关。 在匀强电场中，电场力做的功为W＝ _____.其中d为电荷的始末位置__________的距离. 讨论：电场力做功的正负如何判断？ (1)若电场力是恒力，当电场力方向与电荷位移方向夹角为锐角时，电场力做    ；夹角为钝角时电场力做    。 (2)若电场力是变力，当电场力方向与电荷运动方向夹角为锐角时，电场力做    ；夹角为钝角时，电场力做    。 二、电势能 1.类比： 重力做功只与物体的          有关，与物体经过的      无关； 重力做正功，物体动能    ，重力势能      ；重力做负功（克服重力做功），物体动能    ，重力势能      ；重力做功与重力势能改变的关系式为                    2.电势能 定义：电荷在电场中某点的电势能等于把电荷从这点移到选定的_______的过程中_______所做的功. 相对性：电势能的大小与选取的_______有关（通常取无穷远处或大地的电势能为零）。 电势能为正值说明              ； 电势能为负值说明                三、电场力做功与电势能的变化 电荷电势能的变化只与      做功有关； 电场力对电荷做正功，电势能_____ ，电场力对电荷做负功，电势能_____ ； 电场力对电荷做功的多少等于电荷电势能的变化量，关系式：              。 [例1]把一试探电荷q=10-10C放入某一电场中A点，具有电势能为10-8J，把此电荷从A点移动到无限远处，电场力做功等于______J.若在该点放入另一电荷q=-10-10C，则把此电荷从A点移动到无限远处，电场力做功等于______J,负电荷在该点的电势能等于      J。 [例2]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W＝1.6×10－3 J (A点定为零势能位置)，问： (1) 从B运动到A电势能增加了还是减少了？改变了多少？ B点的电势能为多少？ (2)若将电荷改为带电荷量为q的负电荷呢？ 四、讨论与交流 1、正电荷顺着电场线的方向移动，电场力做正功还是负功？电势能是增加还是减小？ 2、正电荷逆着电场线的方向移动，电场力做正功还是负功？电势能是增加还是减小？ 3、负电荷顺着电场线的方向移动，电场力做正功还是负功？电势能是增加还是减小？ 4、负电荷逆着电场线的方向移动，电场力做正功还是负功？电势能是增加还是减小？ 5、两个同种电荷靠近时，电场力做什么功？电势能增加还是减小？远离时呢？ 6、两个异种电荷靠近时，电场力做什么功？电势能增加还是减小？远离时呢？ [例3]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＋q和－q的试探电荷依次放在三点上，关于它所具有的电势能的正确说法是(  ) ①放上＋q时，它们的电势能EPA>EPB>EPC    ②放上＋q时，它们的电势能EPAEPB>EPC  ④ 放上－q时，它们的电势能EPA EPB    B．Q为负电荷时，EPA< EPB C．Q为正电荷时，EPA> EPB    D．Q为正电荷时，EPA< EPB  3.如图所示ABC为电场中同一电场线上的三点.设电荷在电场中只受电场力作用，则下列说法中正确的是(  ) A.若在C点无初速地释放正电荷，则正电荷向B运动，电势能减少 B.若在C点无初速地释放正电荷，则正电荷向B运动，电势能增加 C.若在C点无初速地释放负电荷，则负电荷向A运动，电势能增加 D.若在C点无初速地释放负电荷，则负电荷向A运动,电势能减少 4．电场中有A、B两点，把电荷从A点移到B点的过程中，电场力对电荷做正功，则      A．电荷的电势能减少                        B．电荷的电势能增加  C．A点的场强比B点的场强大                D．A点的场强比B点的场强小 5．在电场中移动正电荷时，如果外力克服电场力对电荷做功，则一定是（  ） A．顺着电场线方向移动    B．逆着电场线方向移动 C．电势能增大            D．电势能减小 6.如图所示带电粒子在电场中由A点运动到B点，图中实线为电场线，虚线为粒子运动轨迹，则可判定(        ) A.粒子带负电        B.粒子的电势能不断减少 C.粒子的动能不断减少D.粒子在A点的加速度小于在B点的加速度 7. 在场强为4×105V/m的匀强电场中，一质子从A点移动到B点，如图所示。已知AB间的距离为20cm，AB连线与电场线方向成30°夹角，求电场力做的功以及质子电势能的变化。(质子电荷量=+1.6×10－19C)     B 8. A和B为电场中某条电场线上的点，如图：将q=4×10-9c的正电荷从A点移到B点需克服电场力做功5 ×10-7J，则 ⑴电场方向由A→B还是B→A？ ⑵电荷在哪点时电势能大？大多少？