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课件网) 第十章 静电场中的能量 第1节 电势能和电势 内容索引 学习目标 活动方案 检测反馈 学 习 目 标 1. 通过类比重力做功，知道静电力做功的特点． 2. 理解电势能的变化与静电力做功的关系，会计算电荷在电场中某点的电势能． 3. 理解电势是从能的角度描述电场的物理量，会判断电场中两点电势的高低． 活 动 方 案 如图所示，一个质量为m的物体在地面某位置所受的重力是一定的，不管它怎样运动，其所受重力的大小都等于mg，方向竖直向下；一个带正电的电荷量为 q的试探电荷在匀强电场中某位置所受的静电力也是一定的，不管它怎样运动，其所受静电力的大小都等于qE，方向跟电场强度E的方向相同. 重力做功具有跟路径无关的特点，静电力做功是否也具有这一特点？ 活动一：探究静电力做功的特点 1. 如图所示，试探电荷＋q在电场强度为E的匀强电场中沿三条不同的路径从A点移到B点，已知A、B间的距离为L.试分别计算下列几种情况下电场力对电荷做的功． (1) 将＋q从位置A沿直线移至位置B； 【答案】 W＝F· |AB|cos θ＝qE· |AM|. (2) 将＋q从位置A沿折线AMB移至位置B； 【答案】 在线段AM上静电力做的功W1＝qE· |AM|，在线段MB上静电力做的功W2＝0，总功W＝W1＋W2＝qE· |AM|. (3) 将＋q从位置A沿任意曲线ANB移至位置B. 【答案】 利用微元法化曲为直，W＝qE· |AM|. 2. 对比以上几种情况下电场力做的功，归纳静电力做功的特点． 【答案】 在静电场中移动电荷时，静电力做的功与电荷的起始位置和终止位置有关，与电荷经过的路径无关．该特点同样适用于非匀强电场． 因重力做功与电场力做功都与路径无关，根据物体在重力场中具有重力势能，类比得电荷在电场中也具有势能．物理学中将电场中的电荷所具有的势能叫作电势能．同样与重力势能类似，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，但习惯上说成电荷的电势能． 1. 如图所示，若分别将小球甲、正点电荷乙(重力不计) 由静止释放．已知负电荷－Q固定，空气阻力不计．则： 活动二：推导电势能的变化与静电力做功的关系 (1) 释放后甲、乙分别受到什么力的作用？两者的动能如何变化？两者的动能分别是什么能量转化的？ 【答案】 重力、电场力；合力做正功，动能均增加；甲的重力势能转为动能，乙的电势能转化为动能． (2) 设电荷乙在A、B两点的电势能分别为EpA和EpB.试证明电荷乙从A点运动到B点过程中，静电力做的功等于电势能的减少量，即WAB＝EpA－EpB. 【答案】 证明：根据能量守恒EpA－EpB＝EkB－EkA，根据动能定理WAB＝EkB－EkA，得WAB＝EpA－EpB. 2. 如图所示，在匀强电场E＝4×109 N/C中，一个负离子q＝－2× 10－11 C，从A点运动到B点，A、B相距L＝1 m．则： (1) 该过程静电力做了多少功？ 【答案】 －8×10－2 J. (2) 离子的电势能如何变化？变化了多少？ 【答案】 增加；增加了8×10－2 J. (3) 若分别取A、B点为零势能点，该离子在A、B点的电势能分别是多少？ 【答案】 0,8×10－2 J；－8×10－2 J,0. (4) 能量是标量，思考并写出电势能正负的意义． 【答案】 电势能为正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． 3. 阅读教材，完成下表. 重力场 静电场 场的作用 对场中的物体有重力的作用 对场中的_____有力的作用 做功特点 重力做功与路径无关 电场力做功与路径_____ 功能关系 重力做正功，重力势能减小；重力做负功，重力势能增加，WG＝－ΔEp 电场力做正功，电势能_____；电场力做负功，电势能_____，W＝_____ 电荷 无关 减小 增加 －ΔEp 重力场 静电场 相对性 重力势能具有相对性 电势能具有_____ 零势能点(面) 选取 通常取最低点所处的平面为零 ... ...
