老师
各位同学大家好,今天我们将开始学习物理必修第三册第十章静电场中的能量。我是北京师范大学附属中学的周围老师,下面由我带领大家进入第一节电势能和电视的学习。首先请大家想一想下面这个问题。一个正电荷在匀强电场中只受到静电力 f 的作用,它在电场中由 a 点运动到 b 点时,静电力做了正宫WAB。这是大家在上一章已经很熟悉的情境,可是如果我们从能量转化的角度,大家还可以展开哪些思考?我们能不能找到新的问题来研究?因为正电荷只受到静电力的作用,所以静电力就是它所受到的合力,静电力所做的功就是合力所做的功。
老师
根据动能定理,我们知道该电荷的动能增加了WAB,又由能量守恒定律,我们知道正电荷的动能增加了WAB,一定意味着某种形式的能量减少了WAB,这就给我们提出了一个可以研究的问题,这是一种什么形式的能量呢?这种能量一定是由于电厂的存在而具有的,而且这种能量的转化一定与静电力做工是密切相关的,所以我们可以通过研究静电力做工来研究电场中的这种能量。
老师
从工入手研究能量是我们一贯的思路。我们之前学过两类力做工,它们具有的特点是不同的,一类像重力做工与路径无关,一类向滑动摩擦力做功与路径有关。所以下面我们计算静电力做的功,看看与电荷经过的路径是不是有关系,请大家做一做下面这个练习。在电场强度为 e 的匀强电场中,任取a、b。二点,a、 b 的连线长度为l,与电场强度的方向夹角为Theta。把带正电的湿碳电荷从 a 点移动到 b 点。若湿碳电荷的电荷量为q,计算下面两种情况下静电力对电荷所做的功。一、把 q 沿直线a、 b 从 a 点移动到 b 点。2、把 q 沿折线 AMB 从 a 点移动到 b 点。从图上可以看出, AM 与 BM 是垂直的。我们首先计算第一个问题,把 q 沿直线a、 b 从 a 点移动到 b 点,因为电荷所受到的静电力为QE,而静电力跟位移的夹角为Theta。根据弓的定义,我们可以知道,沿着这条路径把电荷由 a 点移动到 b 点,静电力所做的工 w e 应该等于 FL cosine Theta 等于 QEL cosine Theta。
老师
下面我们计算第二个问题,把 q 沿折线 AMB 从 a 点移动到 b 点,静电力所做的功在 a m 这一段,大家从图上可以看出,静电力所做的功等于静电力与 a m 这段长度的乘积。而在 BM 这一段儿,由于查看隐藏内容