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(共28张PPT)
第一章 静电场
1.4 电场力的功 电势能
教科版（2019）高中物理必修第三册
1
2
3
4
新课导入
学习目标
新课讲解
经典例题
5
课堂练习
6
课堂小结
目 录
学习目标
1.通过计算在匀强电场中移动电荷静电力所做的功，认识静电力做功跟路径无关的特点。
2.通过类比重力势能引入电势能，体会能量观点是分析物理问题的重要方法，并进一步认识到物理学的和谐统一性。
3.理解电势能的变化与静电力做功的关系。知道常见的电势能零点的规定方法。
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， 静电力做了正功WAB。由动能定理可知，该电荷的动能增加了WAB。根据能量守恒定律，动能增加就意味着有某种形式的能量在减少。
E
A
B
F
是一种什么形式的能量在减少呢？
新课导入
M
E
A
B
θ
+
q
F
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|
一、静电力做功的特点
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 = q E ·|AM|
对MB:
W2 = 0
对全程:
W = W1 + W2= q E·|AM|
M
E
A
B
θ
+
+
q
F
一、静电力做功的特点
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 +… = q E·|AM|
W1 = q E ·x1
W2 = q E ·x2
W3 = q E ·x3
… … … …
x1 + x2 + x3 +…=
M

E
A
B
+
q
F
E
A
B
+
q
F
+
q
F
+
q
F
+
q
F
M
x1
x2
x3
Q
P
F
Δd
一、静电力做功的特点
(对于非匀强电场也适用)
这与什么力做功相似呢？
重力做功
结论：在匀强电场中移动电荷时，静电力做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。
结论
WG＝mgh1－ mgh2
表达式:重力势能Ep＝mgh
重力做的功等于重力势能的减少量
重力做功的特点（A→B）
知识回顾
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？
类比推理
1、电势能：电荷在电场中具有的势能（符号：EP）
（由于受到电场力而具有的与位置有关的势能）
2、单位：焦耳（J)；
电场力做功和电势能变化关系如何？
3、电势能变化： Ep=EpB-EpA
一、电势能
正电荷从A点移到B点时，静电力做正功，电荷的电势能减少。
正电荷从B点移到A点时，静电力做负功，即电荷克服静电力做功，电荷的电势能增加。
把正电荷从A点移到B
+
把正电荷从B点移到A
-
一、电势能
4 、电场力做功和电势能的关系
（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EpAWAB=EpA-EpB
一、电势能
5、电势能的特点
（1）系统性
电势能由电场和电荷共同决定，是电荷和电场组成的系统所共有，
习惯说是电荷具有电势能。
（2）相对性
电势能是相对的，与零电势能面有关。
（3）标量性：电势能是标量
电荷在某点的电势能的正负表示电势能的大小。
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。
物理量 规定电荷在A点的电势能为0 规定电荷在B点的电势能为0
EpA 0 EpA＝ WAB＝3×10-7J
EpB EpB＝ WBA＝－3×10-7J 0
电势能的变化量是绝对性
ΔEp ＝ EpB－ EpA＝－3×10-7J
电荷从A到B电势能的变化量
ΔEp ＝ EpB－ EpA＝－3×10-7J
A
B
E
+
设EPB =0
电荷在某点的电势能，等于把它从该点移到零势能位置时静电力所做的功。
零势能参考点
6、电势能的大小
1.电场强度为E=3000N/C，AB的连线长度为l=0.1m，正电荷的电荷量为q=1.0×10-9C，正电荷由A运动到B，求电场力做的功。
电势能减少了3×10-7J
典例分析
2.电场强度为E=3000N/C，AB的连线长度为l=0.1m，正电荷的电荷量为q=1.0×10-9C，正电荷由A运动到B，设A为零电势能点，求电荷在B点的电势能。
EpA＝ 0
EpB＝ -WAB＝－3×10-7J
典例分析
3.电场强度为E=3000N/C，AB的连线长度为l=0.1m，正电荷的电荷量为q=1.0×10-9C，正电荷由A运动到B，设B为零电势能点，求电荷在A点的电势能。
EpB＝ 0
EpA＝ WAB＝3×10-7J
典例分析
1、如图所示，正电荷q在匀强电场E中分别沿直线AB、折线AMB运动。已知AB间的距离为l，AM间的距离为d。AM方向平行于电场线，BM方向垂直于电场线。关于静电力做功的值，下列说法正确的是（　　）
A．电荷沿直线AB运动时，静电力做功为qEl
B．电荷沿直线AB运动时，静电力做功为qEd
C．电荷沿折线AMB运动时，静电力做功为0
D．电荷沿折线AMB运动时，静电力做功为qEl
B
课堂练习
2、在电场中，把一点电荷从A点移到B点，克服静电力做功为6×10-8J，以下说法正确的是（　）
A．电荷在B点具有的电势能是6×10-8J
B．电荷在B点具有的电势能是6×10-8J
C．电荷的电势能增加了6×10-8J
D．电荷的电势能减少了6×10-8J
C
课堂练习
3、如图所示，是以电荷＋Q为圆心的一组同心圆(虚线)，电场中有A、B、C、D四点．现将一带正电荷的点电荷由A点沿不同的路径移动到D点．沿路径①做功为W1，沿路径②做功为W2，沿路径③做功为W3，则(　　)
A.W2B.W1＝W2＝W3
C.W2>W3>W1
D.因不知道＋q的具体数值，故无法进行判断
B
解析：因为电场力做功只与电荷的初、末位置有关，而与电荷的运动路径无关，故沿三条路径将点电荷由A移动到D的过程中，电场力做功相等，选项B正确．
课堂练习
4、实线为三条未知方向的电场线，从电场中的M点以相同的速度飞出a、b两个带电粒子，a、b的运动轨迹如图中的虚线所示(a、b只受电场力作用)，则(　　)
A.a一定带正电，b一定带负电
B.电场力对a做正功，对b做负功
C.a的速度将减小，b的速度将增大
D.a的加速度将减小，b的加速度将增大
D
解析：由于电场线方向未知，故无法确定a、b的电性，A错；根据a、b的运动轨迹，a受向左的电场力，b受向右的电场力，所以电场力对a、b均做正功，两带电粒子动能均增大，则速度均增大，B、C均错；a向电场线稀疏处运动，电场强度减小，电场力减小，故加速度减小，b向电场线密集处运动，故加速度增大，D正确
课堂练习
课堂练习
5、(多选)一带电粒子射入一正点电荷的电场中，其运动轨迹如图所示，粒子从A运动到B，则(　　)
A.粒子带负电
B.粒子的动能一直变大
C.粒子的加速度先变小后变大
D.粒子在电场中的电势能先变小后变大
AD
解析：根据运动轨迹可知，粒子带负电，粒子的动能先变大后变小，粒子的加速度先变大后变小，选项A正确，B、C错误；粒子在电场中运动，电场力先做正功后做负功，粒子的电势能先变小后变大，选项D正确。
6、如图所示，在匀强电场中有A、B两点，将一电荷量为q的正电荷从A点移到B点，第一次沿直线AB移动该电荷，电场力做功为W1；第二次沿路径ACB移动该电荷，电场力做功W2；第三次沿曲线ADB移动该电荷，电场力做功为W3，则(　　)
A．W1>W2>W3　　　 B．W1C．W1＝W2＝W3 D．W1＝W2>W3
解析：假设A、B两点相距为l，直线AB与电场线的夹角为θ(θ<90°)，根据功的定义可知，电场力做的功均为qElcos θ，故沿三种路径移动该电荷，电场力做功相等，选项C正确，A、B、D错误。
C
课堂练习
7、(多选)一电子飞经电场中A、B两点，电子在A点的电势能为4.8×10－17 J，动能为3.2×10－17 J，由A点到B点静电力做功为1.6×10－17 J，如果电子只受静电力作用，则(　　)
A.电子在B点的动能为4.8×10－17 J
B.电子在B点的动能为1.6×10－17 J
C.电子在B点的电势能为3.2×10－17 J
D.电子在B点的电势能为6.4×10－17 J
解析：电子由A点到B点静电力做功为1.6×10－17 J，即电子从A点到B点电势能减少1.6×10－17 J，则在B点的电势能为3.2×10－17 J，电子只受静电力，则电子的电势能和动能之和不变，在A点有E＝Ek＋Ep＝3.2×10－17 J＋4.8×10－17 J＝8×10－17 J，在B点的动能Ek′＝E－Ep′＝8×10－17 J－3.2×10－17 J＝4.8×1017 J，故A、C正确，B、D错误。
AC
课堂练习
一、静电力做功的特点：
与电荷路径无关，只与电荷的起始位置和终止位置有关
静电力做的功为：W＝qE·d，其中d为沿电场线方向的位移。
二、电势能（Ep)：电荷在电场中具有的势能
电势能变化： Ep=EpB-EpA
电场力做功和电势能变化关系：
静电力做正功，电势能减少
静电力做负功，电势能增加
三、电势能的大小。
若规定EPB=0，则电荷在A点的电势能等于WAB
电势能是标量，正负表示大小。
电势能具有系统性，是电荷及对它作用的电场所共有的
电势能具有相对性，大小与零电势能位置的选取有关
课堂小结
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THANK YOU

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