第一章 4．电场力的功 电势能-【名师导航】2025-2026学年高中物理必修第三册教师用书配套课件（教科版）

该高中物理课件系统梳理了电场力做功的特点、电势能的概念及两者关系，通过知识框架串联定义、公式及规律，结合与重力做功的类比和情境探究，帮助学生构建静电场中的能量与相互作用知识网络。 其亮点在于以科学探究为主线，设计不同路径电场力做功的情境分析，通过典例及一题多变（如改变零势能点）实施分层训练，培养科学推理与模型建构能力，既助学生巩固知识，又为教师提供精准复习教学支持。

第一章　静电场 4．电场力的功　电势能 [学习目标]　1．知道电场力做功的特点，知道电势能的概念和电场力做功与电势能变化的关系。2．掌握电场力做功的特点，会应用电场力做功与电势能的变化关系进行相关问题的计算。3．通过类比的方法，探究电场力做功与电势能变化的关系。4．体验电场力做功的探索方法，了解电势能的定义方法，培养正确的科学态度。 4．电场力的功　电势能 必备知识·自主预习储备 一、电场力做功的特点 1．特点：对任意静电场，电场力做功只与移动电荷的电荷量以及起点和终点的位置____，而与路径____。 2．在匀强电场中电场力做功：W＝qEd，d为沿电场线方向的距离。 说明：电场力做功与重力做功情况类似，都与路径无关。 有关 无关 第一单元　伟大的复兴·中国革命传统作品研习 二、电势能 1．概念：电荷在电场中具有的某种____，叫作静电势能，简称______。 2．用符号Ep表示，单位焦耳，简称焦，用符号__表示。 3．标矢性：电势能是____，没有方向，但有正负。 注意：电势能是放入电场中的电荷与电场组成的系统共有的，与电荷有关，也与电场有关。 势能 电势能 J 标量 必备知识 关键能力 学习效果 4．电场力的功　电势能 三、电场力做功与电势能变化的关系 1．电场力做功与电势能的变化关系 (1)电场力做的功等于电势能的减少量 WAB＝__________。 (2)如果电场力做正功，电荷的电势能____。 (3)如果电场力做负功，电荷的电势能____。 EpA－EpB 减少 增加 必备知识 关键能力 学习效果 4．电场力的功　电势能 2．电势能的大小：电荷在电场中某点的电势能的大小____将电荷从该点移到________位置电场力所做的功。 3．零势能点：通常取________或大地为零电势能的位置。 注意：电场力做功与电势能的变化是相等关系，与其他力做功无关。 等于 零电势能 无穷远处 必备知识 关键能力 学习效果 4．电场力的功　电势能 1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)在静电场中沿电场线方向移动负电荷时，电场力做正功。 (　　) (2)在静电场中电荷运动了一段路程，电场力一定做功。 (　　) (3)电场力做功只与始、末位置有关，与路径无关。 (　　) (4)在电场中确定的两点间移动电荷量大小相等的正、负电荷时，电势能变化相同。 (　　) × × √ × 必备知识 关键能力 学习效果 4．电场力的功　电势能 2．如图所示，A、B为某电场线上的两点，那么以下结论正确的是 (　　) A．把正电荷从A移到B，电场力做正功， 电荷的电势能增加 B．把负电荷从A移到B，电场力做负功，电荷的电势能增加 C．把负电荷从A移到B，电场力做正功，电荷的电势能增加 D．不论正电荷还是负电荷，从A到B电势能逐渐降低 B　[正电荷从A移到B，电场力做正功，电势能减少；负电荷从A移到B，电场力做负功，电势能增加，B正确。] √ 必备知识 关键能力 学习效果 4．电场力的功　电势能 3．如图所示，在一个粗糙水平面上，彼此靠近地放置两个带同种电荷的小物块。由静止释放后，两个物块向相反方向运动，并最终停止。在物块的运动过程中，下列表述正确的是(　　) A．两个物块的电势能逐渐减少 B．物块受到的库仑力不做功 C．两个物块的机械能守恒 D．物块受到的摩擦力始终小于其受到的库仑力 √ 必备知识 关键能力 学习效果 4．电场力的功　电势能 A　[在库仑力作用下，物块沿库仑力的方向运动，电场力做正功，电势能减少，A对，B错；整个运动过程中，物块的机械能先增加后减少，C错；由题意分析可知，物块先加速后减速，说明库仑力先是大于摩擦力，后又小于摩擦力，D错。] 关键能力·情境探究达成 如图所示，试探电荷q在电场强度为E的匀强电场中，沿直线从A移动到B。 (1)电场力做的功为多少？(2)若q沿折线AMB从A点 移动到B点，电场力做的功为多少？(3)若q沿任意 曲线从A点移动到B点，电场力做的功为多少？(4)由此可得出什么结论？ 第一单元　伟大的复兴·中国革命传统作品研习 提示：(1)电场力F＝qE，电场力与位移夹角为θ，电场力对试探电荷q做的功W＝F·|AB|cos θ＝qE·|AM|。(2)在线段AM上电场力做的功W1＝qE·|AM|，在线段MB上电场力做的功W2＝0，总功W＝W1＋W2＝qE·|AM|。(3)W＝qE·|AM|。(4)电荷在匀强电场中沿不同路径由A点运动到B点，电场力做功相同。说明电场力做功与路径无关，只与初、末位置有关。 必备知识 关键能力 学习效果 4．电场力的功　电势能 考点1　电场力做功的特点与电势能 1．电场力做功正、负的判定 (1)若电场力是恒力，当电场力方向与电荷位移方向夹角为锐角时，电场力做正功；夹角为钝角时，电场力做负功；夹角为直角时，电场力不做功。 必备知识 关键能力 学习效果 4．电场力的功　电势能 (2)根据电场力和瞬时速度方向的夹角判断。此法常用于判断曲线运动中变化电场力的做功情况。夹角是锐角时，电场力做正功；夹角是钝角时，电场力做负功；电场力和瞬时速度方向垂直时，电场力不做功。 (3)若物体只受电场力作用，可根据动能的变化情况判断。根据动能定理，若物体的动能增加，则电场力做正功；若物体的动能减少，则电场力做负功。 必备知识 关键能力 学习效果 4．电场力的功　电势能 2．电势能的性质 性质 理解 系统性 电势能是由电场和电荷共同决定的，是属于电荷和电场所共有的，我们习惯上说成电荷的电势能 相对性 电势能是相对的，其大小与选定的电势能为零的参考点有关。确定电荷的电势能，首先应确定参考点 标矢性 电势能是标量，有正负但没有方向 必备知识 关键能力 学习效果 4．电场力的功　电势能 【典例1】　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，电场力做功为W1；第二次沿路径ACB移动该电荷，电场力做功为W2；第三次沿曲线ADB移动该电荷，电场力做功为W3，则(　　) A．W1＞W2＞W3　　　　 B．W1＜W2＜W3 C．W1＝W2＝W3 D．W1＝W2＞W3 √ 必备知识 关键能力 学习效果 4．电场力的功　电势能 思路点拨：电场力做功只与初、末位置有关，与路径无关。 C　[因为电场力做功的值只与始、末位置有关，和所经过的路径无关，所以W1＝W2＝W3，故C正确。] 必备知识 关键能力 学习效果 4．电场力的功　电势能 [跟进训练] 1．两带电小球，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，杆与场强方向平行，其位置如图所示。若此杆绕过O点垂直于杆的轴线转过180°，则在此转动过程中电场力做的功为(　　) A．0 B．qEl C．2qEl D．πqEl √ 必备知识 关键能力 学习效果 4．电场力的功　电势能 C　[电场力对两小球均做正功，大小与路径无关，对每个小球做的功均为qEl，共为2qEl，故C正确。] 考点2　电场力做功与电势能变化的关系 1．电场力做功与电势能变化的关系式 WAB＝EpA－EpB 2．判断电势能大小的方法 (1)做功判定法：无论是哪种电荷，只要是电场力做了正功，电荷的电势能一定是减少的；只要是电场力做了负功(克服电场力做功)，电荷的电势能一定是增加的。 必备知识 关键能力 学习效果 4．电场力的功　电势能 (2)电场线法：正电荷顺着电场线的方向移动，电势能一定减少，逆着电场线的方向移动，电势能一定增加；负电荷顺着电场线的方向移动，电势能一定增加，逆着电场线的方向移动，电势能一定减少。 (3)电性判定法：同种电荷相距越近，电势能越大，相距越远，电势能越小；异种电荷相距越近，电势能越小，相距越远，电势能越大。 必备知识 关键能力 学习效果 4．电场力的功　电势能 【典例2】　[链接教材P25例题]将带电荷量为6×10-6 C的负电荷从电场中的A点移到B点，克服电场力做了3×10-5 J的功，再从B移到C，电场力做了1.2×10-5 J的功，则： (1)该电荷从A移到B，再从B移到C的过程中，电势能共改变了多少？ (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？ 必备知识 关键能力 学习效果 4．电场力的功　电势能 思路点拨：(1)电势能的变化量可根据ΔEp＝－W电或ΔEp＝EpB－EpA计算。 (2)电荷在某点的电势能等于把该电荷从该点移至零电势能点时电场力做的功。 必备知识 关键能力 学习效果 4．电场力的功　电势能 [解析]　(1)从A移到C，电场力做的功WAC＝－3×10-5 J＋1.2×10-5 J＝－1.8×10-5 J，电势能增加1.8×10-5 J。 (2)WAB＝EpA－EpB＝－3×10-5 J，又EpA＝0，则EpB＝3×10-5 J WAC＝EpA－EpC＝－1.8×10-5 J，则EpC＝1.8×10-5 J。 [答案]　(1)增加1.8×10-5 J　(2)3×10-5 J　1.8×10-5 J 一题多变 上例中，若规定B点的电势能为零，则该电荷在A点和C点的电势能分别为多少？ 提示：WAB＝EpA－EpB＝－3×10-5 J，又EpB＝0，则EpA＝－3×10-5 J WBC＝EpB－EpC＝1.2×10-5 J，则EpC＝－1.2×10-5 J。 必备知识 关键能力 学习效果 4．电场力的功　电势能 易错警示　有关电势能的三个提醒 (1)电势能的变化是通过电场力做功实现的，重力势能的变化是通过重力做功实现的。 (2)在同一电场中，同样从A点到B点，移动正电荷与移动负电荷，电荷的电势能的变化是相反的。 (3)电场力做功和重力做功尽管有很多相似特点，但因地球产生的重力场只会对物体产生引力，而电场对其中的电荷既可产生引力，也可产生斥力，所以计算电场力的功时要注意电荷的电性、移动的方向、电场强度的方向等。 必备知识 关键能力 学习效果 4．电场力的功　电势能 【教用·备选例题】　(教材P25例题)某电场中有A、B、C三点，把一个电荷量为q的正电荷从A点移到B点的过程中，电场力做功5× 10-9 J，再从B点移到C点，电场力做功－8×10-9 J。 (1)在从A点经过B点移到C点的整个过程中，该电荷的电势能是增加还是减少了？变化量是多少？ (2)以B点为电势能零点，该电荷位于A点以及C点的电势能各是多少？ (3)如果把电荷量为－q的电荷从A点经过B点移到C点，该电荷的电势能是增加还是减少了？变化量是多少？ 必备知识 关键能力 学习效果 4．电场力的功　电势能 分析　电场力的功与电势能都是标量，相加即为求代数和。电场力所做的功等于电势能的减少量，求出电场力所做的总功，就知道电势能如何变化了。 必备知识 关键能力 学习效果 4．电场力的功　电势能 解　(1)整个过程中，电场力做的总功为 W＝W1＋W2＝5×10-9 J＋(－8×10-9 J)＝－3×10-9 J 这说明过程中该电荷的电势能增加了3×10-9 J。 (2)以B点为电势能零点，该电荷位于A点时的电势能为EpA＝5×10-9 J，位于C点时的电势能为EpC＝WCB＝－WBC＝8×10-9 J。 (3)如果被移动的电荷由q变成－q，所受的电场力方向与正电荷所受的电场力方向相反，位移相同时电场力做的功与原来的数值相等而正负号相反，整个过程中电场力所做的总功为W′＝－W＝3×10-9 J，即电荷的电势能减少了3×10-9 J。 拓展　关于电势能，有两点需要注意：①电势能是电场与电荷组成的系统共有的，同一个电场中的同一个位置，放置正电荷和负电荷，电势能的正负号是相反的。②电势能与电势能零点的选取有关，因此它只具有相对意义，即相对于电势能零点而言具有多少电势能。但电荷在电场中某两点间移动的过程中，电势能的变化与电势能零点的选取无关，它与在这两点间移动的过程中电场力所做的功数值相等。 必备知识 关键能力 学习效果 4．电场力的功　电势能 [跟进训练] 2．(多选)在O点处固定一个正点电荷，P点在O点右上方。从P点由静止释放一个带负电的小球，小球仅在重力和该点电荷电场力作用下在竖直面内运动，其一段轨迹如图所示。M、N是轨迹上的两点，OP>OM，OM＝ON，则小球(　　) A．在运动过程中，电势能先增加后减少 B．在P点的电势能大于在N点的电势能 C．在M点的机械能等于在N点的机械能 D．从M点运动到N点的过程中，电场力始终不做功 √ √ 必备知识 关键能力 学习效果 4．电场力的功　电势能 BC　[因为P点在O点右上方，且OP >OM，所以小球开始运动时，电场力做正功，小球的电势能先减少，小球在P点的电势能大于在M点的电势能，因为OM＝ON，所以小球在M、N两点的电势能相等，故A错误，B正确；小球在运动过程中只有电场力和重力做功，机械能与电势能之和守恒，又小球在M、N两点的电势能相等，故小球在M、N两点的机械能相等，C正确；根据题图可知，小球从M点运动到N点的过程中，先靠近O点再远离O点，故电场力先做正功后做负功，故D错误。] 学习效果·随堂评估自测 1．(多选)一带电粒子射入一正点电荷的电场中，其运动轨迹如图所示，粒子从A运动到B，则(　　) A．粒子带负电 B．粒子的动能一直变大 C．粒子的加速度先变小后变大 D．粒子在电场中的电势能先变小后变大 √ √ 第一单元　伟大的复兴·中国革命传统作品研习 AD　[根据运动轨迹可知，粒子带负电，粒子的动能先变大后变小，粒子的加速度先变大后变小，选项A正确，B、C错误；粒子在电场中运动，电场力先做正功后做负功，粒子的电势能先变小后变大，选项D正确。] 2．如图所示，实线表示电场线，虚线表示带电粒子运动的轨迹。带电粒子只受电场力的作用，运动过程中电势能逐渐减小，它运动到b处时的运动方向与受力方向可能的是(　　) A　　　　　　　　B C D √ 必备知识 关键能力 学习效果 4．电场力的功　电势能 D　[带电粒子只受电场力的作用，运动过程中电势能逐渐减少，则电场力做正功，电场力方向与粒子速度方向夹角为锐角，电场力方向沿着电场线的切线方向，曲线运动的合外力指向轨迹凹侧，可知D符合要求。故选D。] 3．如图所示，空间有一水平匀强电场，在竖直平面内有初速度为v0的带电微粒，在电场力和重力作用下沿图中虚线由A运动至B，其能量变化情况是(　　) A．动能减少，重力势能增加，电势能减少 B．动能减少，重力势能增加，电势能增加 C．动能不变，重力势能增加，电势能减少 D．动能增加，重力势能增加，电势能减少 √ 必备知识 关键能力 学习效果 4．电场力的功　电势能 B　[因带电微粒做直线运动，故合外力方向与速度方向在同一直线上，微粒受到的合外力方向与v0反向，做负功，故微粒的动能减少，同时，我们知道重力和电场力均做负功，重力势能增加，电势能增加，故B正确。] 4．(多选)一电子飞经电场中A、B两点，电子在A点的电势能为4.8×10-17J，动能为3.2×10-17 J，由A点到B点电场力做功为1.6× 10-17 J，如果电子只受电场力作用，则 (　　) A．电子在B点的动能为4.8×10-17 J B．电子在B点的动能为1.6×10-17 J C．电子在B点的电势能为3.2×10-17 J D．电子在B点的电势能为6.4×10-17 J √ √ 必备知识 关键能力 学习效果 4．电场力的功　电势能 AC　[电子由A点到B点电场力做功为1.6×10-17 J，即电子从A点到B点电势能减少1.6×10-17J，则在B点的电势能为3.2×10-17J，电子只受电场力，则电子的电势能和动能之和不变，在A点有E＝Ek＋Ep＝3.2×10-17J＋4.8×10-17J＝8×10-17J，在B点的动能Ek′＝E－Ep′＝8×10-17J－3.2×10-17J＝4.8×10-17J，故A、C正确，B、D错误。] 5．如图甲所示，Q1、Q2为两个被固定的相距L的点电荷，其中Q1带电荷量为－4q，Q2带电荷量为＋q，a、b两点在它们连线的延长线上。 必备知识 关键能力 学习效果 4．电场力的功　电势能 (1)求两点电荷连线上场强为0的点距离Q2多远； (2)现有一质量为m的带负电的粒子以一定的初速度沿直线从a点开始经b点向远处运动(粒子只受电场力作用)，粒子经过a、b两点时的速度分别为va、vb，其v-t图像如图乙所示，求从a到b电势能的变化量。 必备知识 关键能力 学习效果 4．电场力的功　电势能 [解析]　(1)经分析可知：两点电荷连线上场强为0的点应在Q2的右侧，设距离Q2为x 根据电场叠加原理可得k＝k 解得x＝L。 (2)从a到b电势能的变化量为ΔEp＝Epb－Epa 从a到b由动能定理得Wab＝ 根据电场力做功与电势能的关系可得Wab＝－ΔEp 解得ΔEp＝。 [答案]　(1)L　 回归本节知识，自我完成以下问题： 1．电场力做功有什么特点？试写出在匀强电场中电场力做功的表达式。 提示：与起点和终点的位置有关，与路径无关。W＝qEd，d为沿电场线方向的距离。 必备知识 关键能力 学习效果 4．电场力的功　电势能 2．电场力做功与电势能的变化有什么样的关系？ 提示：由WAB＝EpA－EpB知，电场力做正功，电荷的电势能减少；电场力做负功，电荷的电势能增加。 3．对电场力做功、电势能及其变化的研究，使用了怎样的方法？ 提示：用了类比的方法。 必备知识 关键能力 学习效果 4．电场力的功　电势能 $