专题课：静电场图像问题 课件 -2025-2026学年高二上学期物理人教版必修第三册

该高中物理课件聚焦静电场图像问题，系统梳理E－x、φ－x、Ep－x三种图像类型，涵盖每种图像的物理意义（描述场强、电势、电势能随位置变化规律）、核心应用（如E－x图像面积表电势差、φ－x图像斜率表-E、Ep－x图像斜率表-F）及配套例题与练习，帮助学生从图像视角整合电场强度、电势、电势能等概念，构建“图像特征—物理量关系—问题解决”的学习支架。 其亮点在于紧扣物理观念与科学思维核心素养：通过图像与物理量的关联（如用φ－x图像斜率分析场强方向与大小），强化相互作用与能量观念；结合具体实例（如E－x图像中ON=OP段电势差计算、Ep－x图像最低点对应电场力为零位置），培养模型建构与科学推理能力。学生能深化对静电场概念的系统理解，提升图像分析与问题解决能力；教师可借助结构清晰的内容框架、典型例题及分层练习，高效开展专题教学。

静电场图像问题 注意事项 只能描述X轴上点场强、电势、电势能，无法反映电场中X轴以外点的场强、电势、电势能。 类型1　E－x图象 1.意义：E－x是描述电场沿x轴方向的电场强度E随位置x变化的规律 2.应用 （1）纵坐标：E 方向看正负，大小看绝对值 ①E>0表示E方向为正方向，即X轴正方向，电势降低方向 ②E<0表示E方向为反方向，即X轴负方向，电势升高方向 （2）面积：电势差 U 根据U=Ed=EΔX, E－x图线与x轴所围图形面积表示电势差U， 有上下正负面积之分，（如图所示：U-11=s下+S上=0） （3）判断电场力、加速度、电场力做功、电势能变化 将一负电荷从A点移动到C点，分析功与能的变化 【例1】(多选)某静电场在x轴上的场强E随x的变化关系如图所示，x轴正方向为场强正方向，一个带正电的点电荷只在电场力的作用下沿x轴运动，x1、x2、x3、x4四点间隔相等，则(　　　) A．点电荷在x2和x4处电势能相等 B．点电荷由x1运动到x3的过程中电势能减小 C．点电荷由x1运动到x4的过程中电场力先减小后增大 D．x1、x2两点之间的电势差小于x3、x4两点之间的电势差 BD 【练习1】某半导体PN结中存在电场，取电场强度E的方向为x轴正方向，其E－x关系图线如图所示，ON＝OP，OA＝OB。取O点的电势为零，则(　　) A．A、B的电势相等 B．从N到O的过程中，电势一直升高 C．电子从N移到P的过程中，电势能先增大后减小 D．电子从N移到O和从O移到P的过程中，电场力做功相等 解析:　根据U＝Ed可知E－x图像与坐标轴围成的面积表示某两点的电势差，由于A和B之间图像与坐标轴围成的面积不为零，则A和B点的电势不相等，故A错误；电场强度E的方向为x轴正方向，从N到O电场强度方向沿x轴正方向增加，根据沿电场线方向电势降低可知，从N到O的过程中，电势一直降低，故B错误；从N到P电场线一直是沿＋x方向，电子从N移到P的过程中电场力方向一直沿x轴负方向，电场力一直做负功，电势能一直增大，故C错误；由E－x图像与坐标轴围成的面积表示某两点的电势差可知，从N到O和从O到P电势差相等，根据W＝qU可知，电子从N移到O和从O移到P的过程中，电场力做功相等，故D正确。 D 【练习2】(多选)空间内有一沿x轴分布的电场E，-x1、x1、x2、x3是x轴上的四个点，图象关于坐标原点O中心对称，下列说法中正确的是( ) A.-x1处的电势比x1的电势高 B.将正电荷沿x轴从-x1移到x2，电势能先增后减 C.将负电荷由-x1处静止释放，只受电场力作用， 它将在-x1和x1之间往复运动 D.一负电荷沿x轴从x1点移动到x3点，电场力先做正功再做负功 BC 类型2　φ－x图象 1.意义：φ－x是描述电场沿x轴方向 的电势随位置x变化的规律 2.应用 （1）纵坐标：φ ①电势降低方向为电场方向 ②电势升高方向为电场反方向 （2）斜率：-E 由于电场强度 而φ－x图像斜率 所以 ①斜率k的绝对值等于E的大小，k增大，E增大，k=0,则E=0 ②k的正负表示E方向的负正，表示电势升高和降低 （3）根据EP=qφ,判断电荷移动时电势能、动能变化以及静电力所做功 将一负电荷从A点移动到C点，分析功与能的变化 【例2】(多选)某静电场电势φ在x轴上的分布如图所示，由图可知，下列说法正确的是(　　　) A. x1和x2处电场强度相同 B. x1处电场强度比x2处大 C. －x2到x2之间有三处电场强度为零 D. 负电荷从x1移动到x2，电势能减小 BC B 【练习3】(多选)两电荷量分别为q1和q2的点电荷固定在x轴上的A、B两点，两点电荷连线 上各点电势φ随坐标x变化的关系图象如图11所示，其中P点电势最高，且xAP<xPB，则( ) A.q1和q2都是负电荷 B.q1的电荷量大于q2的电荷量 C.在A、B之间将一负点电荷沿x轴从P点 左侧移到右侧， 电势能先减小后增大 D.一点电荷只在电场力作用下沿x轴从P点运动到B点，加速度逐渐变小 AC 类型3　Ep－x图象 1.意义：EP－x是描述电场中某点电荷沿x轴方向 的电势能EP随位置x变化的规律 2.应用 （1）纵坐标：EP 确定电势能EP大小和EP变化→(Ek变化)，→φ升降 ①正电荷，EP越大，（Ek越小），电势φ越高 ②负电荷，EP越大，（Ek越小），电势φ越低 （2）斜率：-F EP-x图线的斜率k=ΔEP/ΔX=-W/d=-F静电力, （1）斜率大小等于电场力F大小，当K=0时，有Eq=0, E=0. （2）斜率的正负表示电场力F的方向的负正，不是电场强度方向。 ①K>0表示电场力为X轴反方向 ② K<0表示电场力为沿X轴正方向 判断电场力大小和方向，从而判断电场强度大小和方向 将一正电荷从A点移动到C点，分析功与能的变化 【例题3】一个带负电的粒子只在电场力作用下沿x轴正方向运动，其电势能Ep随位移x变化的关系如图所示，其中O～x2段是关于直线x＝x1对称的曲线，x2～x3段是直线，则下列说法不正确的是(　　　) A．x1处电场强度最小，但不为零 B．粒子在O～x2段做变速运动，x2～x3段做匀变速运动 C．x2～x3段的电场强度大小、方向均不变，为一定值 D．在O、x1、x2、x3处电势φ0、φ1、φ2、φ3的关系为φ1>φ2＝φ0>φ3 A 【练习4】(多选)在绝缘光滑的水平面上相距为6L的A、B两处分别固定正电荷QA、QB，两电荷的位置坐标如图甲所示。若在A、B间不同位置放置一个电荷量为＋q的带电滑块C(可视为质点)，滑块的电势能随x变化关系如图乙所示，图中x＝L点为图线的最低点。现让滑块从x＝2L处由静止释放，下列有关说法正确的是(　　) A．小球在x＝L处的速度最大 B．小球一定可以到达x＝－2L点处 C．x＝0和x＝2L处电场强度大小相等 D．固定在AB处的电荷的电荷量之比为QA∶QB＝4∶1 AD 祝同学们学习愉快！ $$