靜電力做功與電勢能+高一下學期物理魯科版（2019）必修第三冊

電勢能與電勢差章二第第1節(jié)靜電力做功與電勢能情境導入攀巖者若要登上陡峭的山峰，不

僅需要熟練的攀巖技巧，還需要過人

的體力。當攀巖者向上攀爬時，重力

做負功，其重力勢能增大；下降時，

重力做正功，其重力勢能減小。情境導入電荷在靜電力作用下運動時，靜

電力做功了嗎？電荷在電場中有勢能

嗎？如果有，這種勢能與重力勢能有

何相似之處？這種勢能的變化與靜電

力做功又有何關系？通過本章的學

習，我們將知曉這些問題的答案情境導入我們知道，在攀巖運動中，若攀巖者上升，則重力做負功；若攀巖者下降，則重力做正功。重力做功的多少與攀巖者的始末位置有關，與攀巖路徑無關。那么，電荷在靜電力作用下運動，若靜電力對電荷做功，與重力做功有無相似之處？本節(jié)將學習靜電力做功的特點，探究靜電力做功與電勢能變化之間的關系。講授新課一、靜電力做功的特點如圖2-1所示，在電場強度為E

的勻強電場中，若將一個帶正電的試探電荷q

沿電場方向從A

點移動到B

點，移動距離為d，試探電荷受到的靜電力F=qE，靜電力F

對試探電荷做功

W?=qEd講授新課如果將這個試探電荷從A

點沿折線ACB

移動到B點，當試探電荷沿直線AC

移動時，靜電力F與位移的夾角為θ，移動距離為l；當試探電荷沿直線CB

移動時，靜電力F

與位移的夾角為90°，移動距離為l′。那么，靜電力F對試探電荷做功W?=Flcosθ+Fl′cos90°=Fd+0=qEd講授新課這表明，試探電荷從A點沿折線ACB

移動到B

點，與直接從A

點沿直線AB

移動到B

點相比，靜電力做的功是相同的。如果試探電荷沿著任一路徑從A點移動到B

點（如圖2-1中綠色線表示的路徑），靜電力做的功又等于多少呢？請你嘗試證明一下，是否仍然為qEd?？偨Y(jié)歸納由以上分析證明可知，在勻強電場中移動試探電荷時，靜電力做功與路徑無關，與電荷的始末位置有關。可以證明這個結(jié)論對于一切靜電場都適用。講授新課二、電勢能功是能量轉(zhuǎn)化的量度。在力學中，我們根據(jù)重力做功與路徑無關的特點，引入了重力勢能的概念。重力做的功量度了重力勢能的變化。當重力做負功時，物體的重力勢能增大；當重力做正功時，物體的重力勢能減小。同樣，由于靜電力做功與移動路徑無關，電荷在電場中也具有勢能，這種勢能稱為電勢能（electricpotentialenergy）。與重力做功類似，靜電力做功也可以量度電勢能的變化。講授新課

講授新課也就是說，靜電力做功的過程就是電勢能與其他形式能量轉(zhuǎn)化的過程。靜電力做正功，電勢能減??；靜電力做負功，電勢能增大。在討論重力勢能時，要先規(guī)定物體在某一位置的重力勢能為零，然后才能確定物體在其他位置的重力勢能。講授新課同樣，在討論電勢能的時候，也需要先規(guī)定電荷在某一位置的電勢能為零（零電勢能點），然后才能確定電荷在其他位置的電勢能。電荷在電場中某點的電勢能，等于電荷從該點移動到零電勢能點靜電力所做的功。在圖2-2中，如果規(guī)定B

點為零電勢能點，在靜電力的作用下，正電荷q

從A

點移動到B

點，靜電力做功為qEd，則正電荷q在A

點的電勢能為qEd.講授新課

講授新課由靜電力做功與電勢能變化的關系，我們可根據(jù)靜電力做功確定電勢能的變化，也可根據(jù)電勢能的變化確定靜電力做的功.總結(jié)歸納在同一電場中，同樣從A

點到B

點，正電荷與負電荷對應的電勢能的變化是相反的。若以

B點為零電勢能點，正、負電荷在A

點的電勢能不同，這說明電荷在電場中的電勢能與電荷有關。請比較電勢能與重力勢能特點的異同。典例精析

分析由已知條件可確定在電子運動過程中靜電力做的功，再根據(jù)靜電力做功與電荷電勢能變化的關系即可得出電勢能的變化情況。典例精析

解

典例精析電子從正極板運動到負極板過程中電勢能增加，增加的電勢能是由什么能量轉(zhuǎn)化而來的？解

討論策略提煉靜電力做功與電勢能變化的關系，和重力做功與重力勢能變化的關系類似。不管是正電荷還是負電荷，只要靜電力對電荷做正功，電荷的電勢能就減小；靜電力對電荷做負功，電荷的電勢能就增大。遷移

小節(jié)練習1.如圖所示，在電場強度為E

的勻強電場中，A、B

兩點相距l(xiāng)，連線AB

與電場強度方向的夾角為θ。將一電荷量為q

的正電荷分別沿直線AB、折線ACB

、曲線ADB

從A

點移動到B

點，靜電力各做了多少功？小節(jié)練習2.某種靜電礦料分選器原理如圖所示，帶電礦粉經(jīng)漏斗落入水平勻強電場后，分落在收集板中央的兩側(cè)。下列關于礦粉分離的過程表述正確的是

A.帶正電的礦粉落在右側(cè)

B.靜電力對礦粉做正功

C.帶負電的礦粉的電勢能變大

D.帶正電的礦粉的電勢能變小小節(jié)練習3.在靜電場中，將一電子從A

點移動到B

點，靜電力做正功，則

A.電場強度的方向一定是由A

點指向B

點

B.電場強度的方向一定是由B

點指向A

點C.電子在A

點的電勢能一定比在

B點的大

D.電子在B點的電勢能一定比在A

點的大小節(jié)練習4.如圖所示，靜電噴涂時，噴槍噴出的涂料微粒帶負電，被噴工

件帶正電，微粒在靜電力作用下向工件運動，最后吸附在工件表面。微粒在向工件靠近的過程中，假設只受靜電力作用，那么

A.動能越來越小B.動能越來越大

C.克服靜電力做功D.電勢能逐漸減小小節(jié)練習