1.4 电场力的功 电势能 课件 -2025-2026学年高二上学期物理教科版必修第三册

高中物理课件聚焦电场力做功特点及电势能，通过推导电荷沿直线、折线、曲线移动的做功情况，运用微元法和类比重力做功构建学习支架，衔接力学知识与电场能量概念。 该资料亮点在于以科学推理和模型建构为核心，通过微元法推导做功与路径无关，结合类比迁移深化理解，例题与易错辨析强化科学论证，助力学生形成能量观念，为教师提供逻辑清晰的教学资源。

第 节 4 第一章 静电场 主题二 电场的描述 电场力的功 电势能 1 回忆重力做功 重力做功与路径无关，只与物体起点和终点的高度差有关。 推广：恒力做功与路径无关，只与物体起点和终点的距离在力方向的投影有关。 2 M E W = F·|AB| cosθ = q E|AM| 1．将电荷q从A沿直线移至B A B ө + q + q F 一、电场力做功的特点（教材P21-22讨论交流） M ө E A B 2．将电荷q从A沿折线移至B 对AM： W1 = q E ·|AM| 对MB： W2 = 0 对全程： W = W1 + W2= q E·|AM| + q F 3．将电荷q从A沿曲线移至B M ө E A B + q F E A B + q F + q F + q F + q F W = W1 + W2 + W3 +… = q E·|AM| W1 = q E ·x1 W2 = q E ·x2 W3 = q E ·x3 … … … … M x1 + x2 + x3 +…=? x1 x2 微元法 x3 4．将电荷q从A沿任意路径移至B，静电力做功？ E B + M A F ө q + W = q E·|AM| 特点：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，而与路径无关。 上述结论也适用于任意静电场 这与什么力做功相似呢？ 5．静电力做功有什么特点？ （非匀强电场也成立） 教材P22小卡片：科学思维---类比 重力做功的特点 　如图所示是以点电荷＋Q为圆心的一组同心圆(虚线)，电场中有A、B、C、D四点。现将一带电荷量为q的正点电荷由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.W2<W3<W1 B.W1＝W2＝W3 C.W2>W3>W1 D.W3>W2>W1 例1 B 　 两带电小球，电荷量分别为＋q和－q，固定在一长度为l的绝缘细杆的两端，置于电场强度为E的匀强电场中，杆与场强方向平行，其位置如图所示。若此杆绕过O点垂直于杆的轴线转过180°，则在此转动过程中电场力做的功为 A.0 B.qEl C.2qEl D.πqEl C 针对训练 引：一个试探电荷在匀强电场中某点由静止释放，在只有电场力作用下电荷将如何运动? 在只有电场力作用下电荷做加速运动，一段时间后获得一定的速度，试探电荷的动能增加。 什么能转换为动能的呢？能否从能量的角度解释呢？ E F + q A B 正电荷从A点移到B点时，静电力做正功，动能增加，电荷的电势能减少 负电荷从A点移到B点时，静电力做负功，即电荷克服静电力做功，动能减小，电荷的电势能增加 A B E - v A B E + v 1．电势能（EP）：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。 二、电势能Ep 2.电场力做功与电势能变化的关系 电场力对电荷做正功，电荷的电势能减少； 电场力对电荷做负功，电荷的电势能增加 WAB= ΔEP = ( EPBEPA )=EPA EPB 减少量 变化量 类比重力做功与重力势能变化的关系 3.电场力做的功等于电势能的减少量 WAB= ΔEP 5．电势能是电荷和电场所共有的，具有系统性 同一电场中，同样从A到B，移动正电荷与移动负电荷，电荷的电势能变化是相反的。 教材P25讨论交流：同一电场中，检验电荷同样从A到B，电势能如何变化？ 问题：那如果我想要知道在A点、B点的电势能究竟是何值，应该怎么办？ 4．电势能的相对性 设B点电势能为零 EPA =WA∞ WAB =EPA EPB 标量，单位：J 零电势能点：电场中规定电势能为0的位置。通常把离场源电荷无限远处或大地表面的电势能规定为0。 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电场力所做的功。 5．电势能是电荷和电场所共有的，具有系统性 同一电场中，同样从A到B，移动正电荷与移动负电荷，电荷的电势能变化是相反的。 教材P25讨论交流：同一电场中，检验电荷同样从A到B，电势能如何变化？ 小结：电势能的性质 （2）系统性：电势能是电场与电荷组成的系统共有的； （3）相对性：电势能是一个相对量，其数值与零势能点的选取有关； （1）标量性：电势能是标量，有正负，无方向； （4）绝对性：电荷在电场中某两点间移动的过程中，电势能的变化与电势能零点的选取无关，它与在这两点间移动的过程中电场力所做的功数值相等。 (1)负电荷沿电场线方向移动时，电场力做负功，电势能增加。(　　) (2)某电场中，带电物体在A点具有的电势能EpA＝5 J，在B点具有的电势能EpB＝－8 J，则EpA>EpB。(　　) (3)电势能与重力势能相似，是相对量，与零电势能位置的选取有关。 (　　) √ √ √ 易错辨析 　 (来自教材)某电场中有A、B、C三点，把一个电荷量为q的正电荷从A点移到B点的过程中，电场力做功5×10-9 J，再从B点移到C点，电场力做功-8×10-9 J。 (1)在从A点经过B点移到C点的整个过程中，该电荷的电势能是增加还是减少了？变化量是多少？ 例2 答案　增加　3×10-9 J　 (2)以B点为电势能零点，该电荷位于A点以及C点的电势能各是多少？ 答案　5×10-9 J　8×10-9 J　 (3)如果把电荷量为-q的电荷从A点经过B点移到C点，该电荷的电势能是增加还是减少了？变化量是多少？ 答案　减少　3×10-9 J 　将带电荷量为6×10－6 C的负电荷从电场中的A点移到B点，克服电场力做了3×10－5 J的功，再从B移到C，电场力做了1.2×10－5 J的功，则： 变： (1)电荷从A移到B，再从B移到C的过程中电势能改变了多少？ (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？ 增加了1.8×10－5 J EpB＝3×10－5 J ；EpC＝1.8×10－5 J EpA′＝－3×10－5 J ；EpC′＝－1.2×10－5 J 　 (2024·宜宾市兴文第二中学高二月考)某区域电场线分布如图所示。将同一负的试探电荷先后置于a、b两点，电势能分别为Epa和Epb，电荷所受电场力大小分别为Fa和Fb，则 A.Epa>Epb，Fa<Fb B.Epa>Epb，Fa>Fb C.Epa<Epb，Fa<Fb D.Epa<Epb，Fa>Fb 例3 D 　 (多选)如图为“小珠落玉盘”的演示实验，两金属板平行放置如图所示，M、N为极板上两点，表面潮湿的泡沫小球刚开始静止在N点，用高压感应圈的直流高压加在两极板上，让下极板带正电，上极板带负电，看到泡沫小球先向上运动，与上极板接触后泡沫小球又向下运动，再与下极板接触再向上运动，之后在两平行板间往复运动，下列说法正确的是 A.泡沫小球在向上运动过程中，小球带负电 B.泡沫小球在向下运动过程中，电势能减小 C.泡沫小球在向上运动过程中，电势能减小 D.泡沫小球在向下运动过程中，做减速运动 例4 BC $