1.电势能和电势-【金版新学案】2025-2026学年高中物理必修第三册同步课堂高效讲义教师用书（人教版）

本讲义聚焦“电势能和电势”核心知识点，以静电力做功特点为基础，通过类比重力势能建立电势能概念，再类比电场强度比值定义法引入电势，构建“做功特点-电势能-电势”的递进式知识支架。 资料通过情境导入（如匀强电场中电荷移动问题）激发思考，结合类比法（重力势能类比电势能）培养科学思维，师生互动任务（分析做功与能量变化）提升科学探究能力。课中助力教师引导学生构建物理观念，课后例题及针对练帮助学生巩固知识，有效查漏补缺。

1．电势能和电势 【素养目标】　1.知道静电力做功的特点。2.通过类比重力势能，理解电势能，掌握静电力做功与电势能变化之间的关系。3.类比电场强度的定义方法，理解用比值定义电势，知道电势的特点。4.掌握电势能的计算方法，会判断电场中两点电势的高低。 知识点一　静电力做功的特点 【情境导入】 如图所示，一个带正电的电荷量为q的试探电荷在电场强度为E的匀强电场中： (1)若把q沿直线从A移动到B，静电力做的功为多少？ (2)若把q沿折线AMB从A点移动到B点，静电力做的功为多少？ (3)若把q沿任意曲线从A点移动到B点，静电力做的功为多少？由此可得出什么结论？ 提示：(1)静电力F＝qE，静电力与位移间的夹角为θ，则静电力对试探电荷q做的功WAB＝F cos θ|AB|＝qE|AM|。 (2)在线段AM上静电力做的功W1＝qE|AM|，在线段MB上静电力做的功W2＝0，总功WAMB＝W1＋W2＝qE|AM|。 (3)W＝qE|AM|；电荷在匀强电场中沿不同路径由A点移动到B点，静电力做功相同，说明静电力做功与路径无关，与初、末位置有关。 【教材梳理】(阅读教材P26－P27，完成下列填空) 1．静电力做功的特点：静电力所做的功与电荷的起始位置和终止位置有关，与电荷经过的路径无关。 2．在匀强电场中静电力做功：WAB＝qE cos θ|AB|，其中θ为静电力与位移间的夹角。 (多选)对于静电力做功，下列说法正确的是(　　) A．静电力做功与电荷移动的路径有关系 B．静电力做功与电荷运动的起始位置和终止位置有关 C．把电荷从电场中的A点移动到B点，电荷所带的电荷量越大，静电力做功就一定越多 D．若把一个正电荷由电场中的A点移动到B点，静电力做了正功，则把负电荷从A点移动到B点，静电力一定做负功 答案：BD 解析：静电力做功与电荷移动的路径无关，与电荷的起始位置和终止位置有关，A错误，B正确；把电荷从电场中的A点移动到B点，若静电力始终和速度方向垂直，则静电力做功为零，C错误；正电荷与负电荷在同一电场中所受静电力的方向相反，若把一个正电荷由电场中的A点移动到B点，静电力做了正功，则把负电荷从A点移动到B点，静电力一定做负功，D正确。故选BD。 静电力做功正负的判断 1．根据静电力和位移方向的夹角判断(此法常用于匀强电场中静电力恒定时静电力做功情况的判断)。静电力和位移方向的夹角为锐角时，静电力做正功；夹角为钝角时，静电力做负功；夹角为90˚时，静电力不做功。 2．根据静电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的静电力的做功情况)。静电力和瞬时速度方向的夹角为锐角时，静电力做正功；夹角为钝角时，静电力做负功；夹角为90˚时，静电力不做功。　　 针对练．如图所示，在电场强度为E的匀强电场中，将电荷量为＋q的点电荷从电场中A点经B点移动到C点，其中AB⊥BC，AB＝4d，BC＝3d，则此过程中静电力所做的功为(　　) A．3qEd B．4qEd C．5qEd D．7qEd 答案：B 解析：静电力做功与路径无关，与始、末位置有关，从B点到C点静电力不做功，故整个过程中静电力做功为W＝qE×4d＝4qEd。故选B。 学生用书第29页 知识点二　电势能 【情境导入】　(1)物体从高处向低处运动，重力做什么功？物体的重力势能如何变化？重力做功和物体的重力势能的变化量有什么关系？ (2)①正电荷顺着电场线移动，静电力做什么功？电荷的电势能如何变化？ ②负电荷顺着电场线移动，静电力做什么功？电荷的电势能如何变化？ ③静电力做功与电势能的变化量有什么关系？ 提示：(1)正功；重力势能减少；重力做的功等于重力势能的变化量。 (2)①正功；电势能减少。②负功；电势能增加。③静电力做的功等于电势能的变化量。 【教材梳理】(阅读教材P27－P28，完成下列填空) 1．电势能：电荷在电场中具有的势能，用Ep表示。 2．静电力做功与电势能变化的关系：静电力做的功等于电势能的变化量。表达式：WAB＝EpA－EpB。 (1)静电力做正功，电势能减少。 (2)静电力做负功，电势能增加。 3．电势能的大小：电荷在某点的电势能，等于把它从这点移动到零势能位置时静电力所做的功。 4．电势能具有相对性：只有先把电场中某点的电势能规定为0，才能确定电荷在电场中其他点的电势能。通常把电荷在离场源电荷无限远处或把电荷在大地表面的电势能规定为0。 【师生互动】　正电荷只在静电力作用下从A运动到B(图甲)和从B运动到A(图乙)。 任务1．分析两个过程静电力的做功情况、动能和电势能的变化。 任务2．参考重力做功与重力势能变化的关系总结静电力做功与电势能之间的关系。 任务3．如果规定B点为零势能位置，若电荷从A移动至B静电力对电荷做功为WAB，则电荷在A点电势能是多少？ 提示：任务1．从A运动到B静电力做正功，动能增加，电势能减少；从B运动到A静电力做负功，动能减少，电势能增加。 任务2．WAB＝EpA－EpB，WAB＝－ΔEp，静电力做的功等于电势能的变化量。 任务3．由WAB＝EpA－EpB＝EpA－0得EpA＝WAB。 【探究归纳】 1．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，首先应确定零势能位置 标矢性 电势能是标量，有正、负，但没有方向 2.电势能增减的判断方法 (1)做功判断法：无论正、负电荷，只要静电力做正功，电荷的电势能一定减少；反之，则增加。 (2)电场线判断法：正电荷顺着电场线的方向移动，电势能减少；逆着电场线的方向移动，电势能增加。负电荷的情况与之相反。 将一电荷量为6×10-6 C的负电荷从电场中的A点移到B点，克服静电力做了3×10-5 J的功；再从B点移到C点，静电力做了1.2×10-5 J的功，则： 学生用书第30页 (1)该电荷从A点移到B点，再从B点移到C点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？ (3)如果规定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？ 答案：(1)增加了1.8×10-5 J　(2)3×10-5 J 1．8×10-5 J　(3)－3×10-5 J　－1.2×10-5 J 解析：(1)WAC＝WAB＋WBC＝(－3×10-5＋1.2×10-5) J＝－1.8×10-5 J 可见整个过程电势能增加了1.8×10-5 J。 (2)如果规定A点的电势能为零，则该电荷在B点的电势能为EpB＝EpA－WAB＝0－WAB＝3×10-5 J 该电荷在C点的电势能为EpC＝EpA－WAC＝0－WAC＝1.8×10-5 J。 (3)如果规定B点的电势能为零，则该电荷在A点的电势能为EpA′＝EpB′＋WAB＝0＋WAB＝－3×10-5 J 该电荷在C点的电势能为EpC′＝EpB′－WBC＝0－WBC＝－1.2×10-5 J。 针对练1．(多选)如图是某种静电矿料分选器的原理示意图，带电矿粉经漏斗落入水平匀强电场后，分别落在收集板中央的两侧。对矿粉分离的过程中，下列表述正确的有(　　) A．带正电的矿粉落在右侧 B．静电力对矿粉做正功 C．带负电的矿粉电势能变大 D．带正电的矿粉电势能变小 答案：BD 解析：由题图可知，电场方向水平向左，带正电的矿粉所受静电力的方向与电场方向相同，所以落在左侧，带负电的矿粉所受静电力的方向与电场方向相 反，所以落在右侧，A错误；无论矿粉所带电性如何，矿粉均向所受静电力方向偏转，静电力均做正功，矿粉的电势能均变小，C错误，B、D正确。故选BD。 针对练2．(2025·安徽马鞍山二中期末)如图所示，在电场强度为50 N/C的匀强电场中有A、B两点，A、B两点间距离为10 cm，AB和电场线方向夹角为60˚，现将电荷量为q＝4×10-8 C的负电荷从A点移到B点，下列说法正确的是(　　) A．静电力对电荷做正功2.0×10-7 J，电势能减少2.0×10-7 J B．静电力对电荷做正功1.0×10-7 J，电势能减少1.0×10-7 J C．电荷克服静电力做功2.0×10-7 J，电势能增加2.0×10-7 J D．电荷克服静电力做功1.0×10-7 J，电势能增加1.0×10-7 J 答案：D 解析：将电荷量为q＝4×10-8 C的负电荷从A点移到B点，静电力做功为WAB＝－qEdABcos 60˚＝－1.0×10-7 J，即电荷克服静电力做功1.0×10-7 J，电势能增加1.0×10-7 J。故选D。 知识点三　电　势 【情境导入】 如图所示，电场强度为E的匀强电场中，规定负极板的电势能为零(负极板接地)。取负极板附近一点O，从与O点距离为d的A点处，把一个电荷量为q0的正试探电荷由A点移到O点。则： (1)静电力做了多少功？ (2)该电荷在A点的电势能是多少？电势能与电荷量之比又是多少？ (3)如果把电荷量换为2q0，3q0，…，nq0，电荷在A点的电势能是多少？电势能与电荷量之比又是多少？ 提示：(1)W＝q0Ed。 (2)该电荷在A点的电势能EpA＝q0Ed；电势能与电荷量之比为＝Ed。 (3)EpA2＝2q0Ed，EpA3＝3q0Ed，…，EpAn＝nq0Ed； ＝Ed。 【教材梳理】(阅读教材P28－P29，完成下列填空) 1．定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量之比。 2．定义式：φ＝。 学生用书第31页 3．单位：在国际单位制中，电势的单位是伏特，符号是V，1 V＝1 J/C。 4．电势高低的判断：沿着电场线方向电势逐渐降低。 5．电势的相对性：只有在规定了零电势点之后，才能确定电场中某点的电势，一般选大地或离场源电荷无限远处的电势为0。 6．电势是标量，只有大小，没有方向。 【师生互动】　任务1．如图甲，假如正试探电荷沿着电场线从A点移动到B点，电荷的电势能如何变化？由φ＝知，A、B两点的电势有什么关系？ 任务2．如图乙，假如负试探电荷从A点移到B点，电荷的电势能如何变化？由φ＝知，A、B两点的电势有什么关系？ 任务3．由任务1和2说明什么？如何判断两点的电势高低？ 提示：任务1．减少；φA>φB。 任务2．增大；φA>φB。 任务3．电场中两点的电势高低与试探电荷无关；沿电场线方向电势逐渐降低。 【探究归纳】 1．对电势的理解 (1)电场中某点的电势是相对的，它的大小和零电势点的选取有关。在物理学中，常取离场源电荷无限远处的电势为0，在实际应用中常取大地的电势为0。 (2)电势虽然有正、负，但电势是标量。在同一电场中，电势为正值表示该点电势高于零电势点，电势为负值表示该点电势低于零电势点，正、负号不表示方向。 (3)应用公式φ＝ 时，要注意φ、Ep、q均需代入正、负号。 2．电势高低的判断方法 (1)电场线法：沿着电场线方向电势逐渐降低。 (2)公式法：由φ＝知，对于同一正电荷，电势能越大，所在位置的电势越高；对于同一负电荷，电势能越小，所在位置的电势越高。 3．电势与电势能的比较 项目 电势φ 电势能Ep 物理 意义 反映电场性质的物理量 电荷在电场中某点所具有的势能 相关 因素 电场中某一点的电势φ大小只跟电场本身有关，跟试探电荷q无关 电势能的大小是由电荷q和该点电势φ共同决定的 大小 电势沿电场线方向逐渐降低，选定零电势点后，某点的电势高于0，为正值；某点的电势低于0，为负值 正电荷(＋q)电势能的正、负跟电势的正、负相同 负电荷(－q)电势能的正、负跟电势的正、负相反 单位 伏特(V) 焦耳(J) 电势高低的判断 如图所示，曲线是电场中的一组电场线，A、B是电场中的两点，则下列说法正确的是(　　) A．电势φA>φB，电场强度EA<EB B．电势φA>φB，电场强度EA>EB C．将＋q从A点移到B点，静电力做负功 D．将－q分别放在A、B两点时具有的电势能 答案：B 解析：电场线的疏密程度表示电场强度的大小，A点的电场线比较密，所以EA>EB，沿电场线方向电势降低，所以φA>φB，A错误，B正确；将＋q从A点移到B点过程中，静电力与运动方向的夹角为锐角，所以静电力做正功，C错误；负电荷在电势低的地方电势能大，所以EpA<EpB，D错误。故选B。 针对练．(多选)在点电荷产生的电场中有一条电场线，其上有A、B两点，如图所示，比较A、B两点电势高低和电场强度的大小，若规定无限远处电势为0，则下列说法可能正确的是(　　) A．EA＞EB，φA＞φB＞0 B．EA＞EB，0＞φA＞φB C．EA＜EB，φA＞φB＞0 D．EA＜EB，0＞φA＞φB 答案：AD 解析：沿着电场线方向电势降低，所以φA>φB。若是由正点电荷形成的电场，则EA>EB，φA>φB>0；若是由负点电荷形成的电场，则EA<EB，0>φA>φB。故选AD。 学生用书第32页 电势大小的计算 如图为某电场的电场线，现将一电荷量q＝－3.0×10-9 C的负电荷从A点移到B点、从B点移到C点、从C点移到D点，静电力做功分别为WAB＝3.0×10-8 J、WBC＝1.5×10-8 J、WCD＝9.0×10-9 J。若取C点电势为零，试求A、B、D三点电势。 答案：－15 V　－5 V　3 V 解析：A点的电势φA＝ V＝－15 V B点的电势φB＝ V＝－5 V D点的电势φD＝ V＝3 V。 针对练．将一电荷量为q＝10-9 C的正电荷从无限远处移至电场中M点，静电力做功为2.0×10-9 J，若将一个等量负电荷从电场中N点移向无限远处，静电力做功为4.0×10-9 J，取无限远处电势为零，则M、N两点的电势φM、φN分别为(　　) A．φM＝2 V、φN＝4 V B．φM＝－2 V、φN＝－4 V C．φM＝－2 V、φN＝4 V D．φM＝2 V、φN＝－4 V 答案：B 解析：无限远处电势为0，对正电荷有W∞M＝0－EpM＝－qφM，则φM＝－＝－2 V，对负电荷有WN∞＝EpN－0＝－qφN，则φN＝＝－4 V。故选B。 学科网（北京）股份有限公司 $