高三物理电场能的性质-讲义（教师版）.pdf

电场能的性质

一、电势能

1.电场力做功的特点

在匀强电场中，将一点电荷从点移到点，如图所示，设、两点沿场强方向相距为，现将分别

沿三条不同的路径由移到．可以证明电场力做的功．即与重力做功类似，电场力做功

跟移动电荷的路径无关，只与移动电荷的电荷量以及起点和终点的位置有关．

2.电势能

电荷受电场力作用，具有做功的本领，说明它具有能量，电场力做功由位置决定，能量也由位置决定，

与重力势能类似，这个能量叫做静电势能，简称电势能，用表示．

思考：“”与”的电势能大小相等是否正确？

（教师可见内容）

思考：“”与“”的电势能大小不相等，电势能是标量比大

3.电场力做功和电势能变化的关系

（1）描述：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；其关系与电荷为正电荷或负电荷无关;

（2）公式：．

（3）注意：

①与重力势能的确定需要选参考面一样，电势能的确定也需要选参考面．若将无穷远处的电势能定为

零，则电荷在电场中的电势能就等于将电荷从该点移到无穷远处电场力做的功，即：.

1

思考：电场力做功对应着电势能的变化，重力做功对应着重力势能的变化，弹簧弹力做功对应着弹

性势能的变化，那摩擦力做功会不会也会对应着“摩擦势能”的变化？

（教师可见内容）

不是

电场力做功与实际路径无关，取决于始末两点间的位置；因此我们可以定义一个由物体之间的相互作

用力（电场力）和相对位置决定的能量——电势能；而摩擦力做功与有关，即与实验路径有关，因

此不能定义与摩擦力对应的“摩擦力势能”．

1.如图所示，弹簧的一端固定，另一端连接另一个物块，弹簧质量不计．物块（可视为质点）的质量

为，在水平桌面上沿轴运动，与桌面间的动摩擦因数为．以弹簧原长时物块的位置为坐标原点

，当弹簧的伸长量为时，物块所受弹簧弹力大小为，为常量．

（1）请画出随变化的示意图；并根据图像求物块沿轴从点运动到位置的过程中弹力

所做的功．

（2）物块由向右运动到，然后由返回到，在这个过程中．

1求弹力所做的功，并据此求弹性势能的变化量．

2求滑动摩擦力所做的功；并与弹力做功比较，说明为什么不存在与摩擦力对应的“摩

擦力势能”的概念．

【答案】（1）图像如图所示：

（2）

1

2

【解析】（1）方法一：图像如图所示：

2

物块由点运动到位置的过程中弹簧弹力做负功，结合图像可知．

方法二：图像如图所示，物块沿轴从点运动到位置的过程中，弹力做负功；

图线围成的面积等于弹力做功大小，弹力做功．

（2）物块向右由运动到的过程弹力做功，

1

根据（1）问可知得；

物块由返回到的过程弹力做功，

根据（1）问可知