10.1 电势能和电势 导学案 -2025-2026学年高二上学期物理人教版必修第三册

本文围绕人教版物理必修第三册“电势能和电势”展开，承接电场相关知识，为后续电场知识学习奠基。通过类比、讨论、练习等环节，渗透物理观念、科学思维等核心素养，如类比重力势能理解电势能，培养学生模型建构能力。 本设计亮点在于类比法教学，特色教法有小组讨论、展示等。从学生层面看，提升科学思维能力；从教师层面看，提供清晰授课路径；从课堂效果看，增强互动性，有效突破静电力做功与电势能变化关系这一教学难点。

人教版（2019）物理（必修第三册） 第十章 静电场中的能量 1．电势能和电势 【课标要求】 通过与重力势能引入的对比，了解电荷在电场中的电势能，知道电场力做功与电势能变化的关系．体验类比法在科学研究中的作用． 【学习目标】 1. 描述静电力做功的特点和电势能变化之间的关系． 2. 解释电势的概念，使用电场线判断电势的高低． 3. 通过类比重力势能，探讨电势能的概念和科学研究中类比法的作用． 【学习重难点】 重点：1．静电力做功特点．2. 静电力做功与电势能变化量的关系．3. 电势概念的建立． 难点：静电力做功与电势能变化量关系． 课本导练 预备知识 1. 静电力做功的特点 （1）静电力做功：_______________________________________________． （2）特点：___________________________________________________． 2. 电势能 （1）电势能：_________________________________________________． （2）静电力做功与电势能变化的关系：___________________________________． 表达式：______________________． （3）电势能的大小：_____________________________________________． 3. 电势 （1）定义：___________________________________________________． （2）公式：____________．单位：____________，符号是V． 预习自测 1．一个电场中有、 两点，电荷量为 的试探电荷放在电场中的点，具有 的电势能； 为 的试探电荷放在电场中的 点，具有 的电势能．现把 为 的试探电荷由 点移到 点，静电力做正功还是负功？数值是多少？ 2．如图， 、 是点电荷电场中同一条电场线上的两点，把电荷量 为 的试探电荷从无穷远移到 点，静电力做的功为 ；把 为 的试探电荷从无穷远移到 点，静电力做的功为 。请判断：场源电荷是正电荷还是负电荷？场源电荷的位置是在 、 的左边还是右边？ 3．回答下列题目后小结：如何根据试探电荷的电势能来判断电场中两点电势的高低？ （1） 在 点的电势能比在 点的大， 、 两点哪点电势高？ （2） 在 点的电势能比在 点的大， 、 两点哪点电势高？ （3） 在 点的电势能为负值， 在 点的电势能是负值， 、 两点哪点电势高？ 展示讨论 小组讨论课本导练内容，并完成下列问题讨论且进行展示． 1．将电量为 的点电荷移至电场中的A点，该电荷具有的电势能为 ，求A点的电势；若把 的点电荷移至电场中的A点，其具有的电势能为多少？ 2．如图， 、 为一对等量同种电荷连线上的两点（其中 为中点）， 为连线中垂线上的一点．今将一个电荷量为 的负点电荷自 沿直线移到 再沿直线移到 ，请分析在此过程中该电荷的电势能的变化情况． 点评点拨 一、静电力做功的特点 公式 1. 试探电荷沿直线运动（图甲）： ___________________________________________________． 2. 沿倾斜直线运动（图乙）： ___________________________________________________． 3. 沿曲线运动（图丙）： ___________________________________________________． 特点 ___________________________________________________． 二、电势能 电势能的定义 由于移动电荷时静电力做的功与移动的路径无关，只与初、末位置有关，因此电荷在电场中也具有势能，我们称这种形式的能为电势能，用Ep表示． 静电力做功与电势能变化的关系 （1）_________________________________________________ （2）_________________________________________________ 电势能的性质 （1）_________________________________________________ （2）_________________________________________________ （3）_________________________________________________ 例2． 如图所示， 、 、 是电场中的三个点，其电场强度大小分别为 、 、 ，电势分别为 、 、 ．把正点电荷由a点沿电场线移到b点的过程中，关于电场力对电荷所做的功及电荷电势能的变化，下列说法中正确的是（ ） A．电场力做正功，电势能增加 B．电场力做正功，电势能减少 C．电场力做负功，电势能增加 D．电场力做负功，电势能减少 1. 电场力做功法判断 2. 结论法 3. 能量守恒法 （1）在电场中，若只有静电力做功： ___________________________________________． （2）在电场中，若只有静电力和重力做功： ___________________________________________． 三、电势 定义 电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量之比，叫作电场在这一点的电势，用φ表示． 表达式 在国际单位制中，电势的单位为伏特（V），1 V=1 J/C，即如果电荷量为1 C的电荷在某点的电势能是1 J，则该点的电势就是1 V． 电势的性质 1. _______________________________________________ 2. _______________________________________________ 3. _______________________________________________ 例3． 图为描述某静电场的电场线，a、b、c是同一条电场线上的三个点，其电场强度大小分别为Ea、Eb、Ec，电势分别为φa、φb、φc．关于φa、φb、φc的比较，下列说法正确的是（ ） A． B． C． D． 判断电势高低的方法总结 1. 电场线法：_________________________________________． 2. 根据场源电荷的电场判断：_______________________________． 3. 根据静电力做功判断：__________________________________． 4. 根据电势能的变化判断：_________________________________． 小结小测 一、课堂小结 1. 静电力做功能决定电荷在电场中某点的电势能的数值吗？ 2. 静电力做功与重力做功都有哪些相似点？在电场中和重力场中功能关系有哪些相似的特点． 3. 沿电场线方向电势为什么会降低？ 二、课堂小测 1. 电荷从电场中的A点运动到B点，路径不同，电场力做功不同．（ ） 2. 在静电场中沿电场线方向移动电荷时，静电力一定做正功．（ ） 3. 正电荷和负电荷沿着电场线运动，电势能均减少．（ ） 4. 电荷在电势高处具有的电势能一定大．（ ） 5. 沿电场线方向电势降低，与试探电荷的电性无关．（ ） 【参考答案】 预习自测 1. 静电力做负功，5×10—8J 2. 场源电荷是负电荷，且场电荷的位置在A的左边 3.（1）A点电势高；（2）D点电势高；（3）F点电势高 展示讨论 1. 200V ，-1.0 × 10—6J 2. 从A到B电势能增加，从B到C电势能增加 展示讨论 1.200V，-1.0×10—6J 2. 从A到B电势能增加，从B到C电势能增加 例2 B 例3 A 二、课堂小测 1.× 2.× 3.× 4.× 5.√ 学科网（北京）股份有限公司 $$