电场力的功电势能课件高二上学期物理教科版

第一章静电场1.4电场力的功电势能回顾：重力做功的特点思考：物体沿着这三条路径移动的过程中，重力做功一样吗？答：重力做的功与路径无关。WAB=mghAB=EpA-EpB物体的重力势能等于它所受重力与所处高度的乘积一、电场力做功的特点思考：在如图所示的匀强电场中，三种情况电场力做功相等吗？（a）电场力做功W1＝qEd

（正功）（c）沿斜线电场力做功W2＝qELcosθ

＝qEd，沿竖直向上的路径不做功，

故电场力做功为W2＝qEd（正功）（b）沿三段水平线电场力做功W3=qEd1+qEd2+qEd3=qEd，沿竖直向下

和竖直向上的路径不做功，故电场力做功为W3=qEd（正功）。一、电场力做功的特点结论：①在匀强电场中，电场力做功只与移动电荷的电荷量

以及起点和终点的位置有关，与路径无关。②电场力做功大小可表示为W＝qEd。

该结论适用于任何电场。思考：在如图所示的匀强电场中，从A点开始沿着正方形、三角形、圆形再回到A点，电场力做功情况如何？一、电场力做功的特点对电场力做功正负的判断：（1）根据力和位移的夹角判断：若电场力是恒力，当电场力方向与电荷位移方向夹角θ满足0°≤θ<90°时，电场力做正功；90°<0≤180°时，电场力做负功；0=90°时，电场力不做功。（2）若物体只受电场力作用，可根据动能的变化情况判断：若物体的动能增加，则电场力做正功；若物体的动能减少，则电场力做负功。判断正负功？如图，在场强为E=2×105N/C的匀强电场中有相距为1m的A、B两点，边线AB与电场线的夹角为37°，将一带电量为q=2.5×10-9C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_________；若沿路径ACB移动该电荷，电场力做的功________：若沿曲线ADB移动该电荷，电场力做的功_________。例1．

例2．由A到B，电场力和重力做正功，物体动能发生改变，即：故电场力做功：例3．解：电场力对带正电小球做功：电场力对带负电小球做功：电场力对两小球做的总功：即两小球克服电场力做功为：如图所示，在电场强度为E的水平匀强电场中，一根长为l的绝缘杆，两端分别固定着带有电荷量+q和-q的小球（大小不计）。现让绝缘杆绕中点O逆时针转动α角，则转动过程中两个带电小球克服静电力做功为多少？二、电势能h回顾重力做功的特点?ABCmg

mg

mg

1.在这三种情况下重力做功的关系？3.可以引进重力势能的概念。2.重力做正功重力势能减小，动能增加类比的思维电场力做正功电荷的动能增加，动能从何而来？电场中某种势能转化而来！二、电势能1．定义：电荷在电场中受到电场力而具有的与位置有关的势能叫做电

势能，用Ep表示。2．电势能是放入电场中的电荷与电场组成系统共有的，它既与电荷有关，

也与电场有关E3．标量，没有方向4．单位：焦耳，符号：J二、电势能三、电场力做功与电势能变化的关系重力做的功等于重力势能的减少量静电力做的功等于电势能的减少量ABE+

AB++AB－－负电荷逆着电场线移动，电场力做正功，电势能减少电场力做功改变电势能正电荷顺着电场线移动，电场力做正功，电势能减少正电荷逆着电场线移动，电场力做负功，电势能增加负电荷顺着电场线移动，电场力做负功，电势能增加三、电场力做功与电势能变化的关系三、电场力做功与电势能变化的关系ABE+设EpB=0电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该点移到零势能位置时所做的功。通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势能规定为0，或者把电荷在大地表面的电势能规定为0.三、电场力做功与电势能变化的关系O负正∞例如：在正点电荷形成的电场

中，将无限远处规定为

零势能位置，则：将一正电荷+q从电场中无穷远处向正场源电荷靠近时，由于电场力做负功，所以电势能增加，所以在正的点电荷的电场中，+q的电势能都大于零。将一负电荷-q从电场中无穷远处向正场源电荷靠近时，由于电场力做正功，所以电势能减小，所以在正的点电荷的电场中，-q的电势能都小于零。如果将场源电荷换成负电荷，情况则相反，道理相同。电势能是标量，但有正、负，无方向。电势能的正、负仅表示大小，正值表示高于零电势能，负值表示低于零电势能。特点理解系统性电势能是由电场和电荷共同决定的，是属于电荷和电场所共有的，我们习惯上说成电荷的电势能相对性电势能是相对的，其大小与选定的电势能为零的参考点有关。确定电荷的电势能，首先应确定参考点（零电势能位置），通常规定在离场源电荷无穷远处的电势能为0，或规定电荷在大地表面的电势能为0标量性电势能是标量，但有正、负之分。电势能的正、负仅表示大小，正值表示高于零电势能，负值表示低于零电势能

例2．（2）设A点为零势能点，求B点电势能？（3）已知B、C电势能相等，BC=4h，求

到C点的速度大小？（2）由（1）可知，A到B电场力做功、,故：（3）由B到C：故：将带电量为6×10-6C的负电荷从电场中的A点移到B点，克服电场力做了3×10-5J的功，再从B移到C，电场力做了1.2×10-5J的功，则（1）电荷从A移到B，再从B移到C的过程中电势能共改变了多少？（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，则该电荷在A点和C点的电势

能分别为多少？例2．答：（1）电荷从A移到B，再从B移到C的过程中电势能共改变了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

3×10-5J、1.8×10-5J；（3）如果规定B点的电势能为零，则该电荷在A点和C点的电势能分别为

-3×10-5J、-1.2×10-5J．四、典型例题讲解例1．A如图所示，在水平向右的匀强电场中，一长为d的绝缘棒两端各固定一带电金属小球a、b（均可视为点电荷），其中a带的电荷量为q，b带的电荷量为-q。现将它们沿电场线方向移动L（大于d）的距离，然后再绕绝缘棒的中点沿顺时针转动90°。在此过程中，电场力对电荷所做的功为W，则匀强电场的电场强度大小为（）A．B．C．D．解题

通法：（1）电场力做功与路径无关。可以选择更容易求解的路径解决

电场力做功问题。（2）公式法求解电场力做功时，只能求解匀强电场问题。如果

电场力是变力，用动能定理解决。四、典型例题讲解例2．方法一：做功判断法。经分析可知带电粒子为负电荷，电场力方向与速度方向成钝角，电场力做负功，电势能增大，故Epa<Epb解：方法二：电场线判断法。可以看出带负电的粒子是向电场线的下游运动，所以负电荷顺着电场线运动时，电势能增大。方法三：场源电荷判断法。顺着电场线运动，相当于带电粒子靠近带负电的场源电荷，所以负电荷越靠近负的场源电荷，电势能越大。某带电粒子仅在电场力作用下由a点运动到b点，电场线及运动轨迹如图所示。则粒子在a、b两点的电势能Epa、Epb大小关系如何？解题

通法：做功判断法无论正、负电椅，只要电场力做正功，电荷的电势能一定减小；反之，做负功则增大场源电荷判断法离正场源电荷越近，正检验电荷的电势能越大，负检验电荷的电势能越小；离负场源电荷越近，正检验电荷的电势能越小，负检验电荷的电势能越大电场线判断法正电荷顺着电场线的方向移动时，电势能逐渐减小；逆着电场线的方向移动时，电势能逐渐增大。负电荷的情况正好相反能量守恒判断法只有电场力做功时，电荷只有动能和电势能相互转化，总能量不变。因此，可由动能的变化确定电势能的变化。即只有电场力做功时，动能减少多少，电势能就增加多少；反之，动能增加多少，电势能就减少多少四、典型例题讲解例3．BC[多选]如图所示，在水平向右的匀强电场中有一绝缘斜面，斜面上有一带电金属块沿斜面滑下，已知在金属块滑下的过程中动能增加了12J，金属块克服摩擦力做功8J，重力做功24J，则以下判断正确的是（）A．电场力做功4JB．金属块带正电荷C．金属块的电势能与动能之和增加了16JD．金属块的机械能增加了12J解题

通法：（1）只有电场力做功：只发生电势能和动能之间的相互转化，电势能与动能之和保持不变，它们之间的关系为W