研究电场的能的性质(一).doc

2.2研究电场的能的性质(一)
学习目标知识脉络1.学会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．(重点)
2．掌握将电场力做功与重力做功进行类比的方法，理解电场力做功与电势能变化的关系，知道电势能的相对性．(难点)
3．理解电势差的概念，会用UAB＝eq\f(WAB,q)进行有关计算．[自主预习·探新知]
[知识梳理]
一、研究电场力做功的特点
1．电场力做功：在匀强电场中，电场力做功W＝qELcosθ.其中θ为电场力与位移之间的夹角．
图2­2­1
2．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，与电荷经过的路径无关．
二、研究电场中的功能关系
1．电势能的概念
(1)定义：电荷在电场中具有的势能叫作电势能．
(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电场力所做的功．
(3)相对性：电荷在电场中具有的电势能具有相对性，规定了参考点(也就是零电势能位置)才有具体值．通常取无限远处或地球表面的电势为零．
2．电场力做功与电势能的关系
(1)公式：WE＝EpA－EpB.
(2)电场力做正功，电势能减少；电场力做负功，电势能增加．
三、电势差
1．定义：物理学中，把eq\f(WAB,q)叫作电场中A、B两点间的电势差．
2．定义式：UAB＝eq\f(WAB,q).
3．单位：国际单位制中，电势差的单位是伏特，符号是V，1V＝1_J/C.
4．电势差是只有大小没有方向的物理量，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．
[基础自测]
1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”．)
(1)在非匀强电场中移动电荷，电场力做功与路径有关．(×)
(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)电场力对电荷做正功时，电势能减小．(√)
(4)电势差UAB等于将电荷q从A点移到B点时电场力所做的功．(×)
(5)电子伏(eV)是能量的单位．(√)
(6)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．(×)
【提示】
(1)×在任何电场中电场力做功都与路径无关．
(2)×电势能的大小是相对的，规定的零势能点不同，电荷的电势能不同．
(4)×UAB＝eq\f(WAB,q).
(6)×电势差的正负与电场力做功的正负及电荷的正负都有关系．
2．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
D[电场力对电荷做正功，则电势能减少，但不能确定该电荷的正、负，故D正确．]
3.电场中有A、B两点，一个点电荷在A点的电势能为1.2×10－8J，在B点的电势能为8.0×10－9J．已知A、B两点在同一条电场线上，如图2­2­2所示，该点电荷的电荷量为1.0×10－9C，那么()
【导学号：69682055】
图2­2­2
A．该电荷为负电荷
B．该电荷为正电荷
C．A、B两点的电势差UAB＝4.0V
D．把电荷从A移到B，电场力做功为W＝4.0J
A[点电荷在A点的电势能大于在B点的电势能，从A到B电场力做正功，所以该电荷一定为负电荷，且WAB＝EpA－EpB＝1.2×10－8J－8.0×10－9J＝4.0×10－9J，故A项正确，B、D项错误；UAB＝eq\f(WAB,q)＝eq\f(4.0×10－9,－1.0×10－9)V＝－4.0V，所以C项错误．]
[合作探究·攻重难]
电场力做功与电势能变化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＝qEL，其中L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，只由初末位置决定，移动电荷q的过程中电场力做的功是确定值．
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：WAB＝EpA－EpB.
(多选)带电粒子以速度v0沿竖直方向垂直进入匀强电场E中，如图2­2­3所示，经过一段时间后，其速度变为水平方向，大小仍为v0，则一