第一章 素养提升课(二) 电场能的性质-【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）

该高中物理课件聚焦静电场中电场能的性质，围绕电势、电势能大小判断及功能关系应用展开，通过学习目标明确方向，以表格梳理判断角度、典例结合电场线模型分析为支架，衔接静电场基础，构建从概念到应用的知识脉络。 其亮点在于以科学思维为核心，通过多角度判断方法（如电场线方向、场源电荷）的结构化表格和模型建构（如等量异种电荷等势面分析），结合功能关系中的能量观念，辅以规律方法总结和随堂评估。学生能深化物理观念与推理能力，教师可借助系统资源提升教学效率。

第一章　静电场 素养提升课(二)　电场能的性质 [学习目标]　1．掌握电势和电势能大小的判断方法。2．理解电场中的功能关系和能量守恒定律。3．会应用功能关系和能量守恒定律解决相关问题。 素养提升课(二)　电场能的性质 关键能力·情境探究达成 考点1　电势高低及电势能大小的判断 1．电势高低的判断方法 判断角度 判断方法 依据电场线方向 沿电场线方向，电势越来越低(电场线的方向就是电势降低最快的方向) 场源电荷判断法 离场源正电荷越近的点，电势越高；离场源负电荷越近的点，电势越低 第一单元　伟大的复兴·中国革命传统作品研习 判断角度 判断方法 根据电场力做功判断 正电荷在电场力作用下移动时，电场力做正功，电荷由高电势处移向低电势处；正电荷克服电场力做功，电荷由低电势处移向高电势处。对于负电荷，情况恰好相反 根据Ep＝qφ判断 正电荷所在处的电势能越大，该点电势越高；负电荷所在处的电势能越大，该点电势越低 关键能力 学习效果 素养提升课(二)　电场能的性质 2．电势能大小的判断方法 判断角度 判断方法 做功判断法 电场力做正功，电势能减少；电场力做负功，电势能增大 电荷电势法 正电荷在电势越高的地方电势能越大；负电荷在电势越低的地方电势能越大 关键能力 学习效果 素养提升课(二)　电场能的性质 判断角度 判断方法 公式法 由Ep＝qφ，将电荷的大小、正负号一起代入公式。若Ep为正值，其绝对值越大表示电势能越大；如Ep为负值，其绝对值越小，表示电势能越大 能量守 恒法 若只有电场力做功，电荷的动能和电势能之和不变，电荷动能增加，电势能减少；电荷动能减少，电势能增加 关键能力 学习效果 素养提升课(二)　电场能的性质 判断角度 判断方法 场源电荷判断法 离场源正电荷越近，检验正电荷(或负电荷)的电势能越大(或越小)，离场源负电荷越近，检验正电荷(或负电荷)的电势能越小(或越大) 电场线法 顺着电场线的方向，检验正电荷(或负电荷)的电势能减少(或增加)，逆着电场线的方向，检验正电荷(或负电荷)的电势能增加(或减少) 关键能力 学习效果 素养提升课(二)　电场能的性质 【典例1】　(多选)在真空中A、B两点分别放置等量异种电荷，在电场中通过A、B两点的竖直平面内对称位置取一正方形路径abcd，如图所示，现将一电子沿abcd移动一周，则以下判断中正确的是(　　) A．由a→b，电势降低，电子的电势能减少 B．由b→c，电场对电子先做负功后做正功， 总功为零 C．由c→d，电子的电势能增加 D．由d→a，电子的电势能先减少后增加，电势能总增量为零 √ √ 关键能力 学习效果 素养提升课(二)　电场能的性质 思路点拨：(1)根据电势高低，分析电场力对电子做功的正负。 (2)根据等势线的分布情况分析电势的变化。 关键能力 学习效果 素养提升课(二)　电场能的性质 BD　[等量异种点电荷的电场线及等势面分布情况如图所示，由图中电场线分布可知，从a到b电势逐渐降低，电子的电势能增加，A错误；再由等势线的分布可知，b、c在同一等势面上，沿直线由b到c电势先降低后升高，电场对电子先做负功，后做正功，总功为零，B正确；由c到d，电场对电子做正功，电子的 电势能减少，C错误；a、d在同一等势面上，由d 到a，电子的电势能先减少后增加，电势能总增量 为零，D正确。] 规律方法　(1)同一条电场线上的两点，可用沿电场线方向，电势降低，比较两点电势高低，不在同一电场线上的两点，可画出过两点的等势面，再用沿电场线由高等势面指向低等势面比较两点电势高低。 (2)判断电势能增减时最常用的方法是将电荷从一点移至另一点，判断电场力做功的正、负，从而比较电荷的电势能的增减情况。 关键能力 学习效果 素养提升课(二)　电场能的性质 [跟进训练] 1．如图所示，将带正电的甲球放在不带电的乙球左侧，两球在空间形成了稳定的静电场，实线为电场线，虚线为等差等势线。A、B两点与两球球心连线位于同一直线上，C、D两点关于直线AB对称，则(　　) A．A点和B点的电势相同 B．正电荷从A点移至B点，电场力做正功 C．C点和D点的电场强度相同 D．负电荷从C点移至D点，电势能增大 √ 关键能力 学习效果 素养提升课(二)　电场能的性质 B　[A点和B点不在同一条等势线上，所以它们的电势不同，所以A错误；从A点至B点，电势降低，所以正电荷从A点移至B点，电场力做正功，所以B正确；根据电场的对称性可知，C点和D点的电场强度的大小相等，但是它们的方向不同，所以C错误；C点和D点在同一条等势线上，负电荷从C点移至D点，电势能不变，所以D错误。] 考点2　电场中的功能关系 功是能量转化的量度，每一种力做功必然伴随一种能量与其他能量的相互转化。 1．电场力做功实现了电势能与其他形式的能的相互转化，电场力做正功，电势能减少，电势能转化为其他形式的能；电场力做负功，电势能增加，其他形式的能转化为电势能。 关键能力 学习效果 素养提升课(二)　电场能的性质 2．重力做功实现了重力势能与其他形式的能的相互转化，重力做正功，重力势能减少，重力势能转化为其他形式的能；重力做负功，重力势能增加，其他形式的能转化为重力势能。 3．合外力做功实现了动能与其他形式的能的相互转化，合外力做正功，动能增加，其他形式的能转化为动能；合外力做负功，动能减少，动能转化为其他形式的能。 关键能力 学习效果 素养提升课(二)　电场能的性质 4．除重力(系统内弹力)以外的力做功实现了机械能与其他形式的能的相互转化，除重力(系统内弹力)以外的力做正功，机械能增加，其他形式的能转化为机械能；除重力(系统内弹力)以外的力做负功，机械能减少，机械能转化为其他形式的能。 5．只有电场力做功，电势能与动能相互转化，二者之和保持不变。只有重力和电场力做功是重力势能、电势能和动能相互转化，三者之和保持不变。 关键能力 学习效果 素养提升课(二)　电场能的性质 【典例2】　如图所示，在水平向右的匀强电场中有一绝缘斜面，斜面上有一带电金属块沿斜面滑下，已知在金属块滑下的过程中动能增加了12 J，金属块克服摩擦力做功8.0 J，重力做功24 J，则以下判断正确的是(　　) A．金属块带负电荷 B．金属块的电势能减少4.0 J C．金属块克服静电力做功8.0 J D．金属块的机械能减少12 J √ 关键能力 学习效果 素养提升课(二)　电场能的性质 思路点拨：(1)根据动能定理求电场力做功，进而判断金属块的电性。 (2)电场力做功量度电势能的改变。 关键能力 学习效果 素养提升课(二)　电场能的性质 D　[在金属块滑下的过程中动能增加了12 J，金属块克服摩擦力做功8.0 J，重力做功24 J，根据动能定理得：WG＋W电＋Wf＝ΔEk，解得：W电＝－4 J，所以金属块克服静电力做功4.0 J，金属块的电势能增加4 J。由于金属块下滑，静电力做负功，所以静电力应该水平向右，所以金属块带正电荷，故A、B、C错误；在金属块滑下的过程中重力做功24 J，重力势能减小24 J，动能增加了12 J，所以金属块的机械能减少12 J，故D正确。] 规律方法　计算电场力做功的四个常用方法 (1)根据W＝qU计算，该公式适用于任何电场。 (2)根据力学中功的定义式W＝Fs cos θ＝qEd cos θ计算，但它只适用于匀强电场中恒力的情况。 (3)根据功能关系求，即WAB＝EpA－EpB。 (4)根据动能定理求，即W电＋W其他＝ΔEk，此法一般用来求解不易计算的电场力做功情况。 关键能力 学习效果 素养提升课(二)　电场能的性质 [跟进训练] 角度1　只在静电力作用下的功能问题 2．如图甲所示，在某电场中建立x坐标轴，一个质子仅在电场力作用下沿x轴正方向运动，经过间距相等的A、B、C三点，该质子的电势能Ep随坐标x变化的关系如图乙所 示，则下列说法正确的是(　　) 关键能力 学习效果 素养提升课(二)　电场能的性质 A．A点电势高于B点电势 B．A点的电场强度小于B点的电场强度 C．质子经过A点的速率大于经过B点的速率 D．A、B两点电势差UAB小于B、C两点电势差UBC √ 关键能力 学习效果 素养提升课(二)　电场能的性质 A　[由题图乙可知质子的电势能一直减小，所以电势一直降低，故A点电势高于B点电势，故A正确；根据功能关系可得＝－F，即图像的斜率的绝对值表示电场力的大小，由题图乙可知，A点电场力大于B点电场力，所以A点的电场强度大于B点电场强度，故B错误；根据动能定理，由A到B的过程中质子的电势能一直减小，电场力做正功，所以动能一直增大，即质子的速度增大，故质子经过A点的速率小于经过B点的速率，故C错误；由题图乙可知，质子通过相同位移时，电势能的减小量越来越小，根据电场力做功与电势能的关系qU＝－ΔEp，可知A、B两点间电势差UAB大于B、C两点间电势差UBC，故D错误。故选A。] 角度2　只有重力和静电力做功的功能问题 3．(多选)质量为m的带电小球在匀强电场中以初速度v0水平抛出，小球的加速度方向竖直向下，其大小为g。则在小球竖直分位移为H的过程中，以下结论中正确的是(　　) A．小球的电势能增加了 B．小球的动能增加了 C．小球的重力势能减少了 D．小球的机械能减少了 √ √ 关键能力 学习效果 素养提升课(二)　电场能的性质 BD　[分析小球的受力情况，根据牛顿第二定律可知，mg－qE＝ma，解得静电力qE＝mg，方向竖直向上，在小球竖直分位移为H的过程中，静电力做功为－mgH，根据功能关系可知，小球的电势能增加mgH，机械能减小了mgH，A错误，D正确；重力做功为mgH，重力势能减少了mgH，C错误；根据动能定理可知，合外力做功，动能增加了，B正确。] 1．如图所示，三个等势面上有A、B、C、D四点，若将一正电荷由C经A移到D点，静电力做正功W1；若由C经B移到D点，静电力做正功W2。则W1与W2，C、D两点电势φC、φD的大小关系分别为(　　) A．W1＞W2，φC＜φD　　　　 B．W1＜W2，φC＜φD C．W1＝W2，φC＜φD D．W1＝W2，φC＞φD 学习效果·随堂评估自测 √ 第一单元　伟大的复兴·中国革命传统作品研习 D　[将一正电荷由C经A移到D时，W1＝qUCD，将一正电荷由C经B移到D时，W2＝qUCD，所以W1＝W2，由C到D电场力做正功，电势能降低，所以φC＞φD，故D正确。] 2．静电场方向平行于x轴，将一电荷量为－q的带电粒子在x＝d处由静止释放，粒子只在电场力作用下沿x轴运动，其电势能Ep随x的变化关系如图所示。若规定x轴正方向为电场强度E、加速度a的正方向，四幅示意图分别表示电势φ随x的分布、电场强度E随x的分布、粒子的加速度a随x变化的关系和粒子的动能Ek随x变化的关系，其中正确的是(　　) 关键能力 学习效果 素养提升课(二)　电场能的性质 A　　 　　　　　　　B C　　 　　　　　　　D √ 关键能力 学习效果 素养提升课(二)　电场能的性质 D　[根据Ep＝qφ可知，由于粒子带负电，则φ-x图像电势的变化应与题图中Ep的变化相反，如图所示，A错误；φ-x图像的斜率表示电场强度，沿电场方向电势逐渐降低，则知在x＝0的左侧，存在向左的匀强电场，x＝0右侧存在向右的匀强电场，B错误；根据牛顿第二定律知qE＝ma，粒子在匀强电场中运动时加速度不变，由于粒子带负电，粒子的加速度在x＝0左侧为正值，大小不变，在x＝0右侧加速度为负值，且大小不变，C错误；因为带电粒子只受电场力作 用，所以带电粒子的动能与电势能总和保持不变， 即Ek-x图像应与Ep-x图像的形状上下对称，D正确。 故选D。] 3．(源自人教版教材改编)如图所示，实线为某电场的电场线，虚线表示该电场的等势面，A、B、C是电场中的三点，下列说法正确的是(　　) A．三点中，B点的场强最大 B．三点中，A点的电势最高 C．将一带负电的检验电荷从A移动到B，电势能增大 D．将一带正电的检验电荷从A移动到B和从A移动到C，电势能的变化相同 √ 关键能力 学习效果 素养提升课(二)　电场能的性质 D　[电场线的疏密表示电场强度的大小，所以三点中，A点场强最大，选项A错误；沿电场线方向，电势逐渐降低，A点电势最低，选项B错误；将一带负电的检验电荷从A移动到B，电场力做正功，电势能减小，选项C错误；因为B、C两点在同一等势面上，所以将一带正电的检验电荷从A移动到B和从A移动到C，电场力做的功相同，电势能变化相同，选项D正确。] 4．如图所示，两个带等量正电的点电荷位于M、N两点上，E、F是MN连线中垂线上的两点，O为EF、MN的交点，EO ＝OF。一带负电的点电荷在E点由静止释放后(　　) A．做匀加速直线运动 B．在O点所受静电力最大 C．由E到O的时间等于由O到F的时间 D．由E到F的过程中电势能先增大后减小 √ 关键能力 学习效果 素养提升课(二)　电场能的性质 C　[带负电的点电荷在E点由静止释放，将以O点为平衡位置做往复运动，在O点所受电场力为零，故A、B错误；根据运动的对称性可知，该点电荷由E到O的时间等于由O到F的时间，故C正确；该点电荷由E到F的过程中电场力先做正功后做负功，则电势能先减小后增大，故D错误。故选C。] 5．如图所示，在匀强电场中，电场线与水平方向的夹角为θ，有一质量为m、带电荷量为＋q的带电小球，用长为L的细线悬挂于O点，当小球静止时，细线OA恰好呈水平状态。(重力加速度为g) (1)求电场强度的大小； (2)若用外力使小球绕O点做半径为L的圆周运动， 沿圆弧(图中虚线)从A点运动到O点正下方的B点， 求此过程中电场力对小球做的功。 关键能力 学习效果 素养提升课(二)　电场能的性质 [解析]　(1)小球静止在A点时，根据平衡方程得 qE sin θ－mg＝0 则匀强电场的场强为E＝。 (2)小球沿圆弧从A运动到B的过程中，沿电场线方向发生的位移为s＝L cos θ＋L sin θ 根据功的定义式可知，该过程中电场力做的功为 WAB＝－qE(L cos θ＋L sin θ) 则WAB＝－mgL。 [答案]　(1)　(2)－mgL 回归本节知识，自我完成以下问题： 1．试写出电势高低与电势能大小的关系。 提示：电势越高，正电荷的电势能越大，负电荷的电势能越小；电势越低，正电荷的电势能越小，负电荷的电势能越大。 关键能力 学习效果 素养提升课(二)　电场能的性质 2．计算电场力做功有哪些常用方法？ 提示：(1)W＝qU，适用于任何电场。 (2)W＝qEd cos θ，只适用于匀强电场中恒力的情况。 (3)WAB＝EpA－EpB。 (4)用动能定理：W电＋W其他＝ΔEk。 关键能力 学习效果 素养提升课(二)　电场能的性质 $