电场力做功与电势能教案

高中物理 选修3-1 鲁科版

第二章 电势能与电势差2.1 电场力做功与电势能

复习回顾功的定义： 力与力方向上位移的乘积。

W F L cos F是物体受到的力，L为物体的位移， 则是力与位移的夹角。

可见，物体 只要在力的 方向上发生 位移，我们 就称该力做 了功。

电场力也是一种力，同理 只要电场中的电荷在电场 力的作用下，在电场力方 向上移动了一段距离，那 么我们也称电场力做了功。那么电场力做功有何特点呢？

一、静电力做功的特点1.将电荷q从A沿直线移至B:B

E

A F q+

M

W = F·|AB| cosθ = q E·|AM|

2.将电荷q从A沿折线移至B:B

E

A q+

F F

M

对AM: 对MB:

W1 = q E ·|AM| W2 = 0

对全程: W = W1 + W2= q E·|AM|

电 场

力

在电场中移动电荷时,电场力做的功与电荷经过的路径 无关,只与电荷的起止位置有关；所有电场均适用。

匀强电场中电场力荷所做的功可表示为：

W=qEd式中：q是移动电荷所带的电量，E为电场强度，d为电荷在 电场力方向上的位移。

如果在非匀强电场中，电场力不是恒力，电 场力所做的功不能用上式计算。

匀强电场

第1节 电场力做功与电势能

课前自主学案 一、电场力做功的特点

1．电场力做功与电荷经过的_____无关，只与电荷的_________有关． 2．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. 二、电势能

1．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.

2．相对性：电势能的大小与选取的_______有关. 3．与电场力做功的关系：___________.

即：电场力对电荷做正功，电势能_____ ．电场力对电荷做负功，电势能_____ ． 课堂互动讲练 类型一：电场力做功的计算

1、如图所示，在场强为E的匀强电场中有相距为L的A，B两点，连线AB与电场线的夹角为θ，将一电荷量为q的正电荷从A点移到B点，若沿直线AB移动该电荷,电场力做的功W1＝________；若沿路径ACB移动该电荷，电

场力做的功W2＝________；若沿曲线ADB移动该电荷，电场力做的功W3＝________.由此可知电荷在电场中移动时，电场力做功的特点是______________． 类型二：电势能的计算

2、(2013年福州高二检测)如图，匀强电场中带电荷量为

引：一个试探电荷在电场中某点由静止释放,将如何运动?

在电场力作用下电荷做加速运动,一段时间后获得一定的速度,试探电荷的动能增加什么能转换为动能的呢？

静电力做功的特点

把正电荷沿不同路径从A点移到B电场力做功？

沿甲路径电场力做功:W甲= F·|AB|cosθ=qE·|AM|

电势能和电势

E

+F

B

M

A?

甲

乙

丙

1

2 沿乙路径电场力做功: W 乙= qE ·|AM|

沿丙路径电场力做功:W 丙= qE ·|AM|

沿任意路径电场力做功: W 任意=qE ·|AM|

结论：静电力做功与路径无关,由初末位置来决定.

电场力做功的过程是什么能转化为什么能呢？

一、电势能

1．静电力做功的特点：静电力做功与路径无关，或者说：电荷在电场中沿一闭合路径移动，静电力做功为零．

2．电势能概念：电荷在电场中具有势能，叫电势能．电荷在某点的电势能，等于把电荷从该点移动到零势能位置时，静电力做的功，用E P 表示．

3．静电力做功与电势能变化的关系：①静电力做正功，电势能减小；静电力做负功，电势能增加．②关系式：W AB =E PA ﹣E PB ．

4．单位：J （宏观能量）和eV （微观能量），它们间的换算关系为：1eV=1.6×

电势能、电势、电势差、电场强度关系

1.电场强度——E——矢量—与试探电荷无关！ （1）E=F/q——任何电场 (N/C)

（2）公式： E=kQ/r2 ——点电荷场 （3）E=U/d——匀强电场（V/m）

（4）与电场线的关系：电场线密的场强大，电场线某点的切线方向为该点场强方向。 2.电势能——W: J——标量——与检验电荷有关、电场中的位置有关； （1）电场力作正功，电势能减小，做了多少功，电势能减少多少；

克服电场力做功，电势能增加，做了多少功，电势能增加多少！ （2）WAB??EP?EPA?EPB

3电势（ ψ ）——V——标量：电场本身的性质——与试探电荷无关！

（1）

?A?EPAq

（2）UAB=φA-φB

（3）与电场线的关系：沿电场线方向电势逐渐降低，且降得最快 4.电势差（ UAB ）——V——标量电场本身的性质：与验电荷无关! （1）定义式：UAB=WAB/q （2）UAB=φA-φB （3）UAB=- UBA

等量电荷两条特殊线上的场强、电势分布特点 一、等量异种电荷

知识改变命运,学习成就未来

电势能和电势（一）

_________班____组___号 姓名________________

学习目标：

1、知道静电力做功与路径无关的特点； 2、理解静电力做功与电势能变化的关系； 3、认识理解电势能及其特点。

学习重点：

电势能及其特点的理解应用。

学习难点：

掌握电势能与静电力做功的关系并应用。 【课前预习】

1．静电力、电场强度概念，

2．回顾重力做功的特点是什么?

从静电力做功使试探电荷获得动能入手，思考：是什么能转化为试探电荷的动能？

【自主学习,合作探究】

1．静电力做功的特点

结合课本图1.4-1（右图）分析试探电荷q在场强为E的均强电场中沿不同路径从A运动到B电场力做功的情况。 q沿直线从A到B

q沿折线从A到M、再从M到B

q沿任意曲线线A到B

静电力做功的特点:

2．

第一课时

（一）创设问题情景

1．复习静电力、电场强度概念，指出前面我们从力的性质研究电场，从本节起将从能量的角度研究电场。起到一个承上启下的过渡作用。

2．创设问题情景：在匀强电场中某电由静止释放一试探电荷，静电力将对试探电荷做功使试探电荷获得动能，是什么能转化为试探电荷的动能呢？这种能又该如何量度呢？从而引入新课。

（二）新课教学

1、认识电场力做功的特点

依据“功是能量转化的量度”的思想，要研究问题情境中的能量转化，不妨先从研究电场力做功的问题，自然过渡到分析电场力做功的特点。

呈现问题1：让试探电荷q在电场强度为E的匀强电场中沿几条不同路径从A点运动到B点(A、B沿场强方向的距离为L)，计算这几种情况下电场力对电荷所做的功。

沿电场线方向运动时，根据恒力做功的计算方法：W＝F|AB|＝qEL| ；

沿与电场线有一定夹角的直线运动时，根据恒力做功的计算方法：W＝F|AB|cosθ＝qEL；

沿任一曲线路径运动时，根据选取微元“化曲为直”的思想，求功的累加可得： W＝W1＋W2＋W3＋……＝qEL |

分析三种情况下的做功的数据结果，结合具体的问题情景，得出初步结论：匀强电场中静电力做的功只与电荷的起始位置和终点位置有关，与电荷经过的路径

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第2讲 电势能 电势 电势差

考点1

电场力做功与电势能

1.电场力做功 路径 (1)特点：电场力做功与电荷移动的______无关，只取决于 电量 电势差 初、末位置的________和被移动电荷的______. (2)电场力做功的表达式：WAB=(φA-φB)· q=UAB· q. .

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2.电势能

(1)定义：电荷在电场中具有的势能，等于静电力把它从该零势能 点移动到_______位置时所做的功. 标量 (2)矢标性：电势能是_____,但有正负之分，负值表明比 零电势能低，正值表示比零电势能高.

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3.重力做功与电场力做功的比较 重力做功 电场力做功①重力做功与路径无关 ①电场力做功与路径无关 ②重力对物体做

电偶极子的电场与电势

计算机模拟电偶极子电场中的电势及场强分布

1 引言

在物理中课程中，电磁场理论理论性强、概念抽象、场图较为复杂。传统教学中，单纯的理论推导无法使学生深刻理解电磁场中的许多概念，从而影响整个课程的学习。电偶极子的电场是一种对于人体生物电研究有着重要基础意义的典型电场，原子、分子、心肌细胞等的电性质都可以等效为电偶极子来描述。利用Matbal可模拟出电磁场中的物理量，以图形化的方式显示其分布及其计算结果，得到富有感染力的图形及计算结果。

2 理论推导

电偶极子是由两个相距很近的等量异号点电荷+q与-q 所组成的带电系统，从电偶极子的负电荷作一矢径 到正电荷，称为电偶极子的轴线。以电偶极子中心为原点，电场中任意一点a 的位矢为 , 与之间的夹角为θ，rl 。根据电势叠加原理，a 点的总电势应为[1]： U=U++U- [1]

1/4πε0·qlcosθr2=1/4πε0·pcosθr2

U+ 与U- 分别为正、负电荷在a 点产生的电势， p为电偶极子的电偶极矩，=q ，表征电偶极子的整体电性质。上式子说明电偶极子电场中电势的分布与方位有关。以电偶极子轴线的中垂面为零势面将整个电场分为正、负两个对称的区域，正电荷所

高二学年第一学期物理（选修3-1）导学案 编号：NO 6 编写时间：2011-9-19 班级： 小组： 姓名： 组内评价：书写 完成 教师评价：

【学法指导】

1.认真阅读教科书，努力完成“基础导学”部分的内容；

2.探究部分内容可借助资料，但是必须谈出自己的理解；不能独立解决的问题，用红笔做好标记； 3.课堂上通过合作交流研讨，认真听取同学讲解及教师点拨，排除疑难； 4.全力以赴，相信自己！

学 习 目 标 知识与技能 1、会计算点电荷在电场力作用下，从电场中一点移动到另一点时电场力所做的功； 2、理解电势的概念； 学习重点 学习难点 【学习过程】 一、电势

1、电势表征 的重要物理量度。 2、单位

3、定义 4、公式 5、电势的特

静电场——电场电势图像

一、电场中的E-x图象

1．（2009上海高考）两带电量分别为q和－q的点电荷放在x轴上，相距为L，能正确反映两电荷连线上场强大小E与x关系的是图（ ）

A B

C D

2．（2010江苏高考）空间有一沿x轴对称分布的电场，其电场强度E随x变化的图象如图所示。下列说法正确的是（ ） A．O点的电势最低 B．x2点的电势最高

C．x1和-x1两点的电势相等 D．x1和x3两点的电势相等

3．空间有一沿x轴对称分布的电场，其电场强度E随x变化的图象如图所示，下列说法正确的是( )

A．O点的电势最低

B．x1和x3两点的电势相等 C．x2和－x2两点的电势相等 D．x2点的电势低于x3点的电势 4．（2012盐城二模）真空中有两个等量异种点电荷，以连线中点O为坐标原点，以它们的中垂线为x轴，下图中能正确表示x轴上电场强度情况的是（ ）

5．（2012盐城三模）两个等量正点电荷位于x轴上，关于原点O呈对称分布，下列能正确描述电场强度E随位置x变化规律的图是（ ）

6.【2013上海高考】．(12分)半径为R，均匀带正电荷的球体在空间产生球对称的电场；场

强大小沿半径分布如图所示，图中E0已