第2章 第1节 静电力做功与电势能（课件PPT）-【学霸笔记·同步精讲】2025-2026学年高中物理必修第三册（鲁科版）

该高中物理课件聚焦“静电力做功与电势能”，系统讲解静电力做功与路径无关的特点、电势能的概念及相对性，通过重力做功类比导入，搭建新旧知识联系的学习支架，帮助学生衔接力学能量知识。 其亮点在于以科学思维中的类比推理和模型建构为核心，通过问题探究（如对比重力与静电力做功）、判断正误题巩固基础、例题分层分析（匀强与非匀强电场），培养学生能量观念。学生能深化对电势能相对性的理解，教师可借助清晰结构提升教学效率。

第2章　电势能与电势差 第1节　静电力做功与电势能 1 学习目标 1．知道静电力做功的特点。　2.知道静电场中的电荷具有电势能。　3.理解电势能的概念，认识电势能的相对性。通过电势能与重力势能的对比，能体会类比与创新在物理学研究中的重要性。 返回导航 课前知识梳理 1 课堂深度探究 2 内 容 索 引 随堂巩固落实 3 课前知识梳理 PART 01 第一部分 4 一、静电力做功的特点 1．特点：静电力做功与______无关，与电荷的__________有关。 2．匀强电场静电力做功：在匀强电场中，静电力做功W＝________，其中d为沿电场方向的位移。 路径 始末位置 qEd 返回导航 二、电势能 1．概念：由于静电力做功与移动路径无关，电荷在______中也具有势能，这种势能称为电势能，用Ep表示。 2．静电力做功与电势能变化的关系 (1)静电力做的功等于电势能的________，WAB＝___________。 (2)静电力做正功，电势能______；静电力做负功，电势能______。 电场 减小量 EpA－EpB 减小 增大 返回导航 3．电势能的大小：在讨论电势能时，需要先规定电荷在某一位置的电势能为零(零电势能点)，然后才能确定电荷在其他位置的电势能。电 荷在电场中某点的电势能，等于电荷从该点移动到____________静电力所做的功。 4．零电势能点：电场中规定的电势能为零的位置，通常将电荷在__________或离场源电荷__________的电势能规定为零。 零电势能点 大地表面 无穷远处 返回导航 判断下列说法是否正确。 (1)电荷从电场中的A点运动到B点，若静电力做正功，则电势能一定增大。(　　) (2)正电荷和负电荷沿着电场线运动，电势能均减少。(　　) (3)静电力做功，电势能一定变化。(　　) (4)只有在带电体只受静电力作用的条件下，静电力做功才与路径无关。(　　) (5)某点的电场强度为零，电荷在该点的电势能一定为零。(　　) √ ×　 ×　 ×　 ×　 返回导航 课堂深度探究 PART 02 第二部分 9 知识点一　静电力做功的特点及分析 一个质量为m的物体在地面某位置所受的重力是一定的，不管它怎样运动，其所受重力的大小都等于mg，方向竖直向下，如图甲所示；一个带正电的电荷量为q的试探电荷在匀强电场中某位置所受的静电力也是一定的，不管它怎样运动，其所受静电力的大小都等于qE，方向跟电场强度E的方向相同，如图乙所示。重力做功具有跟路径无关的特点，静电力做功是否也具有这一特点？ 返回导航 [提示]　静电力做功与重力做功特点一样，都取决于初、末位置，与具体做功的路径无关。 返回导航 1．重力做功：重力做功与物体经过的路径无关，只与初、末位置的高度差有关。 2．静电力做功 (1)可类比重力做功来理解，同一电场中，只要初、末位置确定了，在这两点间移动电荷q静电力所做的功W就是确定值。 (2)在匀强电场中，静电力做的功W＝qEd，其中d为沿电场线方向的位移。 返回导航 　　　(多选)下列说法正确的是(　　) A．电荷从电场中的A点运动到B点，路径不同，静电力做功的大小就可能不同 B．电荷从电场中的某点出发，运动一段时间后，又回到了该点，则静电力做功为零 C.正电荷沿着电场线方向运动，静电力对正电荷做正功，负电荷逆着电场线方向运动，静电力对负电荷做正功 D．电荷在电场中运动，因为静电力可能对电荷做功，所以能量守恒定律在电场中并不成立 √ √ 返回导航 [解析]　静电力做功只与电荷在电场中的初、末位置有关，与电荷运动路径无关，所以电荷从某点出发又回到了该点，静电力做功为零，A错误，B正确； 正电荷沿着电场线方向运动，受到的静电力方向和电荷的运动方向相同，静电力做正功，同理，负电荷逆着电场线的方向运动，静电力对负电荷做正功，C正确； 电荷在电场中运动虽然有静电力做功，但是电荷的电势能和其他形式的能之间的转化满足能量守恒定律，D错误。 返回导航 √ 　　　两带电小球的电荷量分别为＋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，杆与电场强度方向平行，其位置如图所示。若此杆绕过O点垂直于杆的轴线顺时针转过90°，则在此转动过程中，静电力做的功为(　　) A．0 B．qEl C．2qEl D．πqEl 返回导航 [解析]　＋q受到的静电力方向水平向右，－q受到的静电力方向水平向左，静电力对两电荷都做正功。设＋q到O点距离为x，则－q到O点的距离为l－x，在杆顺时针转过90°的过程中，静电力对两球做的功分别为W1＝qEx、W2＝qE(l－x)，所以总功W＝W1＋W2＝qEx＋qE(l－x)＝qEl，B正确。 返回导航 知识点二　对电势能的理解 一个正电荷在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，从能量转化的角度思考，物体动能增加了，意味着有另外一种形式的能量减少了，那么这是一种什么形式的能量呢？ [提示]　电荷只受静电力作用，只有静电力做功，故这种能量变化与静电力做功有关，静电力做功与重力做功特点相似，则这种能就是势能的一种。 返回导航 1．电势能的大小 电荷在电场中某点的电势能等于静电力把它从该点移动到零势能位置时所做的功，即规定EpB＝0，则EpA＝WAB。 返回导航 2．对电势能及其变化的理解 (1)相对性：电荷在电场中某点电势能的大小与零势能位置的选择有关。 (2)系统性：电势能由电场和处在电场中的电荷共同决定，属于电场和电荷系统所共有的。我们常习惯说成“电场中的电荷所具有的电势能”，只是一种简略的说法。 (3)标量性：有正、负，无方向；电势能的正值表示高于零势能，负值表示低于零势能。 返回导航 (4)变化的绝对性：电势能具有相对性，但电荷在某两点之间的电势能之差与零势能位置的选择无关，具有绝对性。 (5)公式适用范围：WAB＝EpA－EpB既适用于匀强电场，又适用于非匀强电场；既适用于正电荷，又适用于负电荷，即适用于一切静电场。 返回导航 　　　将电荷量为6×10－6 C的负电荷从电场中的A点移到B点，克服静电力做了3×10－5 J的功，再从B移到C，静电力做了1.2×10－5 J的功。 (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？ [解析]　WAC＝WAB＋WBC＝(－3×10－5＋1.2×10－5) J＝－1.8×10－5 J 可见电势能增加了1.8×10－5 J。 [答案]　增加了1.8×10－5 J　 返回导航 (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？ [解析]　如果规定A点的电势能为零，则由公式得该电荷在B点的电势能EpB＝EpA－WAB＝0－WAB＝3×10－5 J 同理，C点的电势能 EpC＝EpA－WAC＝0－WAC＝1.8×10－5 J。 [答案]　3×10－5 J 1．8×10－5 J 返回导航 知识点三　静电力做功与电势能的关系 1．静电力做功与电势能的变化和重力做功与重力势能的变化的类比 类别 重力做功 静电力做功 相同点 重力对物体做正功，物体重力势能减少；重力对物体做负功，物体重力势能增加。其数值与路径无关，对确定的物体只与初、末位置有关 静电力对电荷做正功，电势能减少；静电力对电荷做负功，电势能增加。其数值与路径无关，对确定的电荷只与初、末位置有关 返回导航 类别 重力做功 静电力做功 不同点 重力只有引力，重力做功的正、负比较容易判断。例如，物体上升，重力做负功 由于存在两种电荷，静电力做功比重力做功情况复杂。例如：在同一电场中沿同一路径移动正电荷与移动负电荷，静电力做功的正负恰好是相反的 应用 由重力做功的特点引入了重力势能 由静电力做功的特点引入了电势能 返回导航 2.静电力做功与电势能变化的关系 (1)关系：WAB＝EpA－EpB或WAB＝－(EpB－EpA)＝－ΔEp。 (2)静电力做功的过程就是电势能与其他形式的能相互转化的过程，静电力做了多少功，就有多少电势能和其他形式的能发生变化。 返回导航 3．静电力做功正负的判断 (1)根据静电力和位移的方向夹角判断：夹角为锐角时静电力做正功，夹角为钝角时静电力做负功，静电力和位移的方向垂直时静电力不做功。 (2)根据静电力和瞬时速度方向的夹角判断：夹角为锐角时静电力做正功，夹角为钝角时静电力做负功，静电力和瞬时速度方向垂直时静电力不做功。 (3)根据电势能的变化情况判断：若电势能增加，则静电力做负功；若电势能减少，则静电力做正功。 (4)根据动能的变化情况判断(只受静电力)：根据动能定理可知，若物体的动能增加，则静电力做正功；若物体的动能减少，则静电力做负功。 返回导航 √ √ 返回导航 返回导航 角度2　静电力做功与电势能的变化 　　　在如图所示的静电场中，将试探电荷＋q从A点移到B点，则该试探电荷所受静电力F和电势能Ep(　　)     A．F和Ep均减小　　　 B．F和Ep均增大 C．F减小，Ep增大 D．F增大，Ep减小 [解析]　根据电场线的疏密程度可知，从A点移到B点，电场强度增大，则该试探电荷所受静电力F增大；从A点移到B点，静电力对试探电荷做负功，则电势能Ep增大。 √ 返回导航 　　　(多选)如图所示，带电粒子在电场中由A点运动到B点，图中实线为电场线，虚线为粒子运动轨迹，则可判定(　　) A．粒子带正电 B．粒子的电势能不断减少 C．粒子的动能不断减少 D．粒子在A点的加速度小于在B点的加速度 √ √ 返回导航 [解析]　由题图所示，粒子从A到B，粒子的轨迹向左弯曲，根据做曲线运动的物体所受合力指向曲线的内侧可知，静电力方向与场强方向相反，所以粒子带负电，故A错误； 静电力与电场线的切线方向相反，与速度方向夹角大于90°，所以静电力对粒子做负功，粒子动能减小，速度减小，电势能增大，故B错误，C正确； 从A到B，电场线越来越密，则电场强度增大，静电力也增大，则加速度增大，故D正确。 返回导航 √ 　　如图所示，在真空中有两个电荷量相等的正电荷q1和q2，它们分别固定在A、B两点，CD为A、B连线的中垂线。现将正电荷q3由C沿CD移至无限远处，在此过程中(　　) A．q3的电势能逐渐增加 B．q3的电势能先逐渐增加，后逐渐减少 C.q3受到的静电力逐渐减小 D．q3受到的静电力先逐渐增大，后逐渐减小 返回导航 [解析]　根据电场的叠加可知，CD线上各点场强方向均由C指向D，C点的场强为零，无穷远处场强也为零，所以将q3由C点沿CD移至无穷远的过程中，场强先增大，后减小，q3受到的静电力先逐渐增大，后逐渐减小，C错误，D正确； 静电力一直对q3做正功，q3的电势能不断减小，A、B错误。 返回导航 随堂巩固落实 PART 03 第三部分 34 1．(静电力做功的特点)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，静电力做功为W1；第二次沿路径ACB移动该电荷，静电力做功为W2；第三次沿曲线ADB移动该电荷，静电力做功为W3，则(　　) √ A.W1>W2>W3 B．W1<W2<W3 C．W1＝W2＝W3 D．W1＝W2>W3 返回导航 解析：假设A、B两点相距l，直线AB与电场线的夹角为θ(θ<90°)，根据功的定义可知，沿三种路径移动该电荷，静电力做的功均为qEl cos θ，C正确，A、B、D错误。 返回导航 2．(静电力做功正负的判断)A、B两点各放有电荷量为＋Q和＋2Q的点电荷，A、B、C、D四点在同一直线上，且AC＝CD＝DB。将一正电荷从C点沿直线移到D点，则(　　) √ A．静电力一直做正功 B．静电力先做负功再做正功 C．静电力一直做负功 D．静电力先做正功再做负功 返回导航 返回导航 √ √ 返回导航 解析：在正点电荷形成的电场中，被移动的正电荷所受静电力方向沿两电荷的连线指向外侧，从M点移到N点，静电力做正功，电势能减少，A正确，B错误； 在正点电荷形成的电场中，被移动的负电荷所受静电力方向沿两电荷的连线指向内侧，从M点移到N点，静电力做负功，电势能增加，C错误； 从M点出发最后再回到M点，静电力做的总功为零，电势能不变，D正确。 返回导航 √ 4．(静电力做功与电势能的关系)(多选)如图所示，图中实线是一簇未标明方向的由点电荷产生的电场线，虚线是某带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹，a、b是轨迹上的两点(先后经过a、b两点)。若带电粒子在运动过程中只受到静电力作用，下列说法正确的是(　　) A．粒子一定带正电 B．带电粒子在a点的加速度一定小于在b点的加速度 C.带电粒子在a点的动能一定大于在b点的动能 D．带电粒子在a点的电势能一定小于在b点的电势能 √ 返回导航 解析：由题图可知粒子在a、b两点受到的静电力沿电场线向左，由于电场线方向不明，则无法确定粒子的电性，故A错误； 带电粒子由a到b，静电力方向与运动方向的夹角为钝角，则静电力做负功，粒子电势能增加，又由动能定理可知粒子动能减小，故C、D正确。 返回导航 $