高中物理 第2章 电场与示波器 研究电场的能的性质（一）学案 沪科版选修3-1

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1、学案3　研究电场的能的性质(一)[学习目标定位]1.知道电场力做的功与移动电荷的路径无关.2.掌握电场力做的功与电势能变化的关系.3.会应用WAB＝qUAB进行有关计算．一、电场力做功的特点在任意静电场中，电场力对电荷所做的功跟移动电荷的路径无关．二、电荷在电场中的功能关系1．电势能：电荷在电场中具有的势能叫做电势能．2．电场力做正功，电势能减少，减少的电势能等于电场力做的功．电场力做负功，电势能增加，增加的电势能等于克服电场力做的功，公式表达为WE＝EpA－EpB.3．电荷在电场中某处的电势能，等于在电场力作用下把它从该处移动到零电势能位置时电场力

2、所做的功．通常把离开场源电荷无限远处规定为零电势能位置，或者把地球表面规定为零电势能位置．三、电势差1．将电荷从A点移到B点的过程中，电场力对电荷做的功WAB与所移动的电荷q的比值称为电场中A、B两点间的电势差，公式表示为UAB＝.电势差的单位是伏特，简称伏，符号是V，如果1C的正电荷在电场中由一点移动到另一点，电场力所做的功为1_J，这两点间的电势差就是1_V，即1V＝1_J/C.2．在研究微观粒子时，常用电子伏特(简称电子伏，符号是eV)作为能量的单位.1eV＝1.6×10－19J.一、电场力做功的特点[问题设计]1．如图1所示，试探电荷q在电场

3、强度为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？图1答案　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·

4、AB

5、cosθ＝qE·

6、AM

7、.在线段AM上电场力做的功W1＝qE·

8、AM

9、，在线段MB上电场力做的功W2＝0，总功W＝W1＋W2＝qE·

10、AM

11、.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？据1、2可得出什么结论．答案　W＝qE·

12、AM

13、.电荷在匀强电场中从不同路径由A运动到B，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．[

14、要点提炼]1．电场力做功的特点：电场力对某电荷所做的功，与该电荷的电荷量有关，与电荷经过的路径无关，与电场是否是匀强电场也无关．2．电场力做功与重力做功相似，只要初、末位置确定了，移动电荷q做的功就是确定值．二、电势能[问题设计]类比重力做功与重力势能变化的关系，电场力做正功，电势能如何变化？电场力做负功，电势能如何变化？电场力做功与电势能变化有怎样的数量关系？答案　电场力做正功，电势能减少；电场力做负功，电势能增加．电场力做功的值等于电势能的变化量，即：WAB＝EpA－EpB.[要点提炼]1．电场力做功是电势能变化的量度，用公式表示为WAB＝EpA

15、－EpB，即电场力做正功，电荷的电势能减少，电场力做负功，电荷的电势能增加．2．电势能具有相对性．电势能零点的规定：通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势能规定为零，或把电荷在地球表面上的电势能规定为零．[延伸思考]　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？答案　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．三、电势差[问题设计]在图1所示的示例中，我们知道了同一电荷沿不同路径由A移到B，电场力做的功是相同的，那

16、么移动不同电荷从A至B，电场力做的功是否相同？电场力做的功与电荷量q的比值是否相同？答案　电场力做的功WAB＝qEL，所以移动不同电荷做的功不同；但＝EL是相同的．[要点提炼]1．电势差的定义式UAB＝，这是用比值法定义的物理量．UAB与WAB和q无关，只跟电场中A、B两点的位置和电场强度有关．2．电势差是标量，但有正、负之分．3．用UAB＝或WAB＝qUAB计算时，各物理量符号的处理：(1)带正、负号进行运算：把电荷q的电性和两点间的电势差U的正、负号代入，算出的功为正，则说明电场力做正功，电荷的电势能减小；算出的功为负，则说明电场力做负功，电荷的

17、电势能增大．(2)只将绝对值代入公式运算：即在计算时，q、U都取绝对值，算出的功也是绝对值，至于电场力做的是正功还是负功，可以根据电荷的正、负及电荷移动的方向与电场线方向的关系判断．[延伸思考]　电势的大小与零电势点的选取有关，电势差的大小与零电势点的选取有关吗？答案　无关．一、电场力做功与电势能变化的关系例1　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2所示．已知A、B间距离为20cm，AB连线与电场线成30°角，求：图2(1)电场力做的功．(2)质子从A到B的过程中，电势能是增加还是减少？(3)若规定B点的电势能EpB＝0

18、，则质子在A点的电势能是多少？解析　(1)在匀强电场中电场力为F＝qE沿电场力方向的位移为lABcos30°