静电力做功与电势能 高一下学期物理鲁科版（2019）必修第三册

第二章

电势能与电势差第1节静电力做功与电势能1.通过计算在匀强电场中移动电荷静电力所做的功，认识静电力做功与路径无关的特点。2.通过类比重力势能引入电势能，了解电荷在电场中的电势能，知道静电力做功与电势能变化的关系。问题：一个带正电的试探电荷在匀强电场中某点由静止释放，若只受静电力作用，将如何运动?动能如何变化？E在电场力作用下电荷加速运动，试探电荷的动能增加.+F思考：是什么能转化为试探电荷的动能呢?01静电力做功的特点思考与讨论：

重力做功：W=mghh是高度差静电力做功：W=qEdd是位移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?MEABθ+qF问题1：将正的检验电荷q从A沿直线移至B，求电场力的功W=F·|AB|cosθ=q

E·|AM|问题2：将正的检验电荷q从A沿折线移至B，求电场力的功对AM:W1=qE·|AM|对MB:W2=0对全程:W=W1+W2=qE·|AM|MEABθ++qF问题3：将正的检验电荷q从A沿曲线移至B，求电场力的功W=W1+W2+W3+…

=qE·|AM|W1=q

E

·x1W2=qE·x2W3=qE·x3…………x1+x2+x3+…=?MөEAB+qFEAB+qF+qF+qF+qFMx1x2x3QPFΔd在匀强电场中移动电荷时，静电力的功与电荷的起始位置和终止位置有关，但与电荷经过的路径无关。此结论对于非匀强电场也适用这与什么力做功相似呢？沿任意路径静电力做功:W任意=qE·|AM|W任意

=qELcosθ(θ为力与位移之间的夹角)mgqE重力做功类比电场做功功和能量的变化密切相关。重力做功对应着重力势能的变化，那么，静电力做功又对应着哪种形式的能量变化呢？1.定义：电荷在电场中具有的势能叫电势能，用Ep

表示。2.静电力做功与电势能变化的关系：静电力做功等于电势能的减少量（1）当WAB>0，则EpA>EpB,表明电场力做正功，电势能减小；（2）当WAB<0，则EpA<EpB,表明电场力做负功，电势能增加。02电势能3.电势能具有相对性，与零势能点的选取有关通常把电荷在离场源电荷无限远处或大地表面的电势能规定为0。

4.电势能的大小：电荷在某点的电势能，等于把它从这点移动到零势能位置时静电力做的功。

5.电势能是标量，但有正负。6.电势能具有系统性是相互作用的电荷所共有的，或是电荷及对它作用的电场所共有的取无穷远处为零电势能点，A、B两点的电荷qA、qB

的电势能分别等于将qA、qB由A、B两点沿任意路径移到无穷远处静电力做的功，即EpA

=WA∞，EpB=WB∞。对比项电势能重力势能定义电荷在电场中某点时所具有的势能物体因被举高而具有的势能系统电荷与电场物体与地球能量来源电荷与电场间的相互作用物体与地球间的重力相互作用相对性具有相对性，需先确定零势能面具有相对性，需先确定零势能面（通常取地面或无穷远处）做功与势能变化电场力做正功，电势能减小；电场力做负功，电势能增加重力做正功，重力势能减小；重力做负功，重力势能增加做功特点与路径无关，只与始末位置有关与路径无关，只与始末位置的高度差有关例题：如图所示，两块平行金属板间距离为4cm，电场强度为5×105N/C。一电子沿电场线从正极板运动到负极板时，静电力做了多少功？它的电势能怎样变化？若规定负极板为零电势能点，电子在正极板的电势能多大？（电子电荷量的大小为1.60×10-19

C）解：已知E

=5×105N/C，q=1.60×10-19

C，d=0.04m。电子从正极板运动到负极板过程中，所受静电力方向与位移方向相反，静电力做的功

W=qEdcos180°=-1.60×10-19×5×105×0.04J=-3.2×10-15J所以，电子的电势能增大了3.2×10-15J。若规定负极板为零电势能点，电子在正极板具有的电势能Ep=W=-3.2×10-15J负号表示电子在正极板的电势能比在负极板的电势能小。策略提炼静电力做功与电势能变化的关系，和重力做功与重力势能变化的关系类似。不管是正电荷还是负电荷，只要静电力对电荷做正功，电荷的电势能就减小；静电力对电荷做负功，电荷的电势能就增大。1.如图所示，电场强度为E的匀强电场中，带电荷量为+q的电荷沿直线AB、折线ACB、曲线ANB运动，已知AB长为d，关于静电力做的功和大小关系，下列说法正确的是（）A．沿折线ACB运动时，静电力做功最多B．沿直线AB运动时，静电力做功最少C．沿直线ANB运动时，静电力做功做多D．这三种运动路径，静电力所做的功一样多D2.如图所示,有一带电的微粒,在电场力的作用下沿曲线从M点运动到N点,则微粒(

)A.带负电,电势能增加B.带负电,电势能减少C.带正电,电势能增加D.带正电,电势能减少D3.如图所示，水平向右的匀强电场中有一绝缘斜面，一带电滑块以Ek0=40J的初动能从斜面底端a冲上斜面，到顶端b后返回。已知滑块从a滑到b的过程中克服摩擦力做功15J，克服重力做功30J，则（）A．滑块带正电，上滑过程中电势能增加5JB．滑块上滑过程中机械能增加10JC．滑块下滑过程中机械能减少20JD．滑块返回到斜面底端时动能为10JD4.将带电荷量为6×10－6C的负电荷从电场中的A点移到B点，克服静电力做了3×10－5J的功，再从B移到C，静电力做了1.2×10－5J的功，则：(1)电荷从A移到C的整个过程中电势能改变了多少？答案(1)电势能增加了1.8×10－5J。(2)EpB＝3×10－5J，EpC＝1.8×10－5J。(2)如果规定A点的电势能为零，则该电荷在B点和C点的电势能分别为多少？(3)如果规定B点的电势能为零，则