靜電力做功與電勢(shì)能+高一下學(xué)期物理魯科版（2019）必修第三冊(cè)

電勢(shì)能與電勢(shì)差章二第第1節(jié)靜電力做功與電勢(shì)能情境導(dǎo)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(dāng)攀巖者向上攀爬時(shí)，重力

做負(fù)功，其重力勢(shì)能增大；下降時(shí)，

重力做正功，其重力勢(shì)能減小。情境導(dǎo)入電荷在靜電力作用下運(yùn)動(dòng)時(shí)，靜

電力做功了嗎？電荷在電場(chǎng)中有勢(shì)能

嗎？如果有，這種勢(shì)能與重力勢(shì)能有

何相似之處？這種勢(shì)能的變化與靜電

力做功又有何關(guān)系？通過本章的學(xué)

習(xí)，我們將知曉這些問題的答案情境導(dǎo)入我們知道，在攀巖運(yùn)動(dòng)中，若攀巖者上升，則重力做負(fù)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(guān)，與攀巖路徑無關(guān)。那么，電荷在靜電力作用下運(yùn)動(dòng)，若靜電力對(duì)電荷做功，與重力做功有無相似之處？本節(jié)將學(xué)習(xí)靜電力做功的特點(diǎn)，探究靜電力做功與電勢(shì)能變化之間的關(guān)系。講授新課一、靜電力做功的特點(diǎn)如圖2-1所示，在電場(chǎng)強(qiáng)度為E

的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，若將一個(gè)帶正電的試探電荷q

沿電場(chǎng)方向從A

點(diǎn)移動(dòng)到B

點(diǎn)，移動(dòng)距離為d，試探電荷受到的靜電力F=qE，靜電力F

對(duì)試探電荷做功

W?=qEd講授新課如果將這個(gè)試探電荷從A

點(diǎn)沿折線ACB

移動(dòng)到B點(diǎn)，當(dāng)試探電荷沿直線AC

移動(dòng)時(shí)，靜電力F與位移的夾角為θ，移動(dòng)距離為l；當(dāng)試探電荷沿直線CB

移動(dòng)時(shí)，靜電力F

與位移的夾角為90°，移動(dòng)距離為l′。那么，靜電力F對(duì)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(diǎn)沿折線ACB

移動(dòng)到B

點(diǎn)，與直接從A

點(diǎn)沿直線AB

移動(dòng)到B

點(diǎn)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(diǎn)移動(dòng)到B

點(diǎn)（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(qǐng)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(qiáng)電場(chǎng)中移動(dòng)試探電荷時(shí)，靜電力做功與路徑無關(guān)，與電荷的始末位置有關(guān)?？梢宰C明這個(gè)結(jié)論對(duì)于一切靜電場(chǎng)都適用。講授新課二、電勢(shì)能功是能量轉(zhuǎn)化的量度。在力學(xué)中，我們根據(jù)重力做功與路徑無關(guān)的特點(diǎn)，引入了重力勢(shì)能的概念。重力做的功量度了重力勢(shì)能的變化。當(dāng)重力做負(fù)功時(shí)，物體的重力勢(shì)能增大；當(dāng)重力做正功時(shí)，物體的重力勢(shì)能減小。同樣，由于靜電力做功與移動(dòng)路徑無關(guān)，電荷在電場(chǎng)中也具有勢(shì)能，這種勢(shì)能稱為電勢(shì)能（electricpotentialenergy）。與重力做功類似，靜電力做功也可以量度電勢(shì)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(shì)能與其他形式能量轉(zhuǎn)化的過程。靜電力做正功，電勢(shì)能減??；靜電力做負(fù)功，電勢(shì)能增大。在討論重力勢(shì)能時(shí)，要先規(guī)定物體在某一位置的重力勢(shì)能為零，然后才能確定物體在其他位置的重力勢(shì)能。講授新課同樣，在討論電勢(shì)能的時(shí)候，也需要先規(guī)定電荷在某一位置的電勢(shì)能為零（零電勢(shì)能點(diǎn)），然后才能確定電荷在其他位置的電勢(shì)能。電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)能，等于電荷從該點(diǎn)移動(dòng)到零電勢(shì)能點(diǎn)靜電力所做的功。在圖2-2中，如果規(guī)定B

點(diǎn)為零電勢(shì)能點(diǎn)，在靜電力的作用下，正電荷q

從A

點(diǎn)移動(dòng)到B

點(diǎn)，靜電力做功為qEd，則正電荷q在A

點(diǎn)的電勢(shì)能為qEd.講授新課

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

點(diǎn)到B

點(diǎn)，正電荷與負(fù)電荷對(duì)應(yīng)的電勢(shì)能的變化是相反的。若以

B點(diǎn)為零電勢(shì)能點(diǎn)，正、負(fù)電荷在A

點(diǎn)的電勢(shì)能不同，這說明電荷在電場(chǎng)中的電勢(shì)能與電荷有關(guān)。請(qǐng)比較電勢(shì)能與重力勢(shì)能特點(diǎn)的異同。典例精析

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

解

典例精析電子從正極板運(yùn)動(dòng)到負(fù)極板過程中電勢(shì)能增加，增加的電勢(shì)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(shì)能變化的關(guān)系，和重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系類似。不管是正電荷還是負(fù)電荷，只要靜電力對(duì)電荷做正功，電荷的電勢(shì)能就減小；靜電力對(duì)電荷做負(fù)功，電荷的電勢(shì)能就增大。遷移

小節(jié)練習(xí)1.如圖所示，在電場(chǎng)強(qiáng)度為E

的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，A、B

兩點(diǎn)相距l(xiāng)，連線AB

與電場(chǎng)強(qiáng)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(diǎn)移動(dòng)到B

點(diǎn)，靜電力各做了多少功？小節(jié)練習(xí)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(qiáng)電場(chǎng)后，分落在收集板中央的兩側(cè)。下列關(guān)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(duì)礦粉做正功

C.帶負(fù)電的礦粉的電勢(shì)能變大

D.帶正電的礦粉的電勢(shì)能變小小節(jié)練習(xí)3.在靜電場(chǎng)中，將一電子從A

點(diǎn)移動(dòng)到B

點(diǎn)，靜電力做正功，則

A.電場(chǎng)強(qiáng)度的方向一定是由A

點(diǎn)指向B

點(diǎn)

B.電場(chǎng)強(qiáng)度的方向一定是由B

點(diǎn)指向A

點(diǎn)C.電子在A

點(diǎn)的電勢(shì)能一定比在

B點(diǎn)的大

D.電子在B點(diǎn)的電勢(shì)能一定比在A

點(diǎn)的大小節(jié)練習(xí)4.如圖所示，靜電噴涂時(shí)，噴槍噴出的涂料微粒帶負(fù)電，被噴工

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

A.動(dòng)能越來越小B.動(dòng)能越來越大

C.克服靜電力做功D.電勢(shì)能逐漸減小小節(jié)練習(xí)