第2章 第1节　静电力做功与电势能—2020-2021学年【新教材】鲁科版（2019）高中物理必修第三册讲义

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第1节　静电力做功与电势能
学习目标：1.[物理观念]知道静电力做功的特点，知道电势能的概念及静电力做功
与电势能变化的关系，能解释相关的现象。2.[科学思维]会用 W＝qEd 求解相关静电力
做功的问题，能用静电力做功与电势能的变化关系分析和解决问题。3.[科学探究]通过
用类比的方法探究静电力做功的特点及与电势能变化的关系，提高探究科学规律的能
力。4.[科学态度与责任]通过电势能与重力势能的对比，体会类比与创新在物理学研究
中的重要性，培养良好的学习习惯。
一、静电力做功的特点
1．公式
W＝qEd，适用于匀强电场。
2．特点
静电力移动电荷所做的功，只与电荷的初、末位置有关，而与电荷的运动路径无
关。
说明：静电力做功与带电体是做直线运动还是做曲线运动无关，与有没有其他力
做功也无关。
二、电势能
1．定义
电荷在电场中具有的势能。用 Ep表示。
2．电势能的变化与静电力做功的关系
关系式：WAB＝EpA－ E pB＝－ΔEpAB
静电力对电荷做
3．电势能的大小：电荷在电场中某点的电势能，等于电荷从该点移动到零电势能
点静电力所做的功。
4．电势能的相对性
电势能是相对于零电势能点而言的，选取不同的零电势能点，电荷在电场中同一
点的电势能的数值是不同的。
5．电势能变化的绝对性
电场中两点间的电势能之差与选取的零电势能点无关。
注意：静电力做多少正功，电势能就减少多少，与其他力做了多少功无关。
1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)静电力对正电荷一定做正功，对负电荷一定做负功。 (×)
(2)静电力做的功 W＝qEd，适用于任何电场。 (×)
(3)电场中有 M、N两点，沿不同路径把同一电荷从 M点移到 N点，静电力做功不
同。 (×)
(4)电场中有 M、N两点，把电荷从 M点移到 N点的过程中，静电力对电荷做负功，
M点的场强比 N点的场强大。 (×)
2．关于静电力做功，下列说法正确的是(　　)
A．电荷沿不同路径从电场中 A点运动到 B点，静电力做功可能不同
B．电荷从电场中 A点出发，最后又回到 A点，静电力做功为零
C．电荷在电场中沿着电场线运动，所受静电力对电荷一定做正功
D．电荷在电场中运动，所受静电力对电荷做功，能量守恒定律不再成立
B　[静电力做的功与电荷的运动路径无关，选项 A错误；静电力做的功只与电荷
的初、末位置有关，所以电荷从 A点出发又回到 A点，静电力做的功为零，选项 B正
确；负电荷沿着电场线的方向运动，静电力对负电荷做负功，选项 C错误；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，选项 D错误。]
3．关于电荷的电势能，下列说法正确的是(　　)
A．电荷在电场强度大的地方，电势能一定大
B．电荷在电场强度为零的地方，电势能一定为零
C．只在静电力的作用下，电荷的电势能一定减少
D．只在静电力的作用下，电荷的电势能可能增加，也可能减少
D　[电场强度与电势能无关，电势能具有相对性，可以人为规定零势能面，故
A、B错误；只在静电力作用下，若电荷从静止开始运动，静电力做正功，电势能减少，
若电荷在静电力作用下在电场中做减速运动，则静电力做负功，电势能增大，故 D正
确，C错误。]
静电力做功的特点
如图所示，试探电荷 q在电场强度为 E的匀强电场中， (1) 若 沿
直线从 A移动到 B，静电力做的功为多少？
(2)若沿折射 AMB 从A点移动到 B点，静电力做的功是 多少？
(3)若沿任意曲线从 A点移动到 B点，静电力做的功是多少？
提示：(1)W＝qE·|AM|　(2)W＝qE·|AM|　(3)W＝qE·|AM|
1．静电力做功的特点：在电场中移动电荷时，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。
2．静电力做功的正负判断
(1)根据静电力和位移方向的夹角判断：夹角为锐角，静电力做正功；夹角为钝角，
静电力做负功；夹角为直角时，静电力不做功。此法常用于匀强电场中恒定静电力做
功情况的判断。
(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；夹角为直角时，静电力不做功。此法常用于判断曲线运动
中变化静电力的做功情况。
(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；若电势能减小，
则静电力做正功。
(4)若物体只受静电力作用，可根据动能的变化情况判断：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。
3．在应用公式 W＝qEd 计算静电力做的功时，必须满足的条件是：
(1)电荷处在匀强电场中。
(2)d是沿电场线方向上的两点间的距离。
【例 1】　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？
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