第十章 静电场中的能量 章末素养提升课件-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电场性质及带电粒子在电场中的运动，从静电做功与电势能关系、电势等基础概念出发，通过公式推导和模型建构，搭建从物理观念到综合应用的学习支架，帮助学生衔接前后知识。 其亮点是以核心素养为导向，通过科学推理（如推导U=Ed）、模型建构（类平抛偏转）和提能训练（如2024安阳期末题）强化物理观念，结合电容器实验培养科学探究能力。学生能深化知识理解，教师可提升教学针对性和效率。

第 十 章 章末素养提升 学案12 素养再现 物理观念 电场能 的性质 1.静电力做功与电势能变化之间的关系： 静电力做正功，即WAB>0，电势能　　 ，静电力做负功，即WAB<0，电势能　　　  2.电势：电荷在电场中某一点的　　　 与它的　　　　之比。公式：φ=　　　  3.电势差：电场中两点之间　　　的差值，也叫作　　　。静电力做功与电势差的关系　　　　　　或　　　　　  4.等势面：电场中　　 　　的各点构成的面  5.匀强电场中两点间的电势差等于　　　　　　与这两点间沿　　　　　　 的距离的乘积，关系式UAB=　　  减少 增加 电势能 电荷量 电势 电压 WAB＝qUAB UAB＝ 电势相同 电场强度 电场方向 Ed 物理 观念 电容器 1.定义式：　　　　　(比值定义法)  2.平行板电容器电容的决定式：　　　　　  带电粒子 在电场中 的加速 将带电粒子从一个极板处由静止释放，到达另一极板时速度为v，则　　=mv2，v=  C＝ C＝ qU 物理 观念 带电粒子在电场中的偏转 初速度方向：粒子做匀速直线运动，通过电场的时间t=　　　  离开电场时垂直于板方向的分速度vy=at=　　　  速度方向与初速度方向夹角的正切值tan θ==　　　  离开电场时沿静电力方向的偏移量y=at2=　　　  科学思维 1.科学推理、论证：本章关于电势能、电势、电场强度与电势差的关系等知识的学习都是通过演绎的方式进行的。例如把恒力做功的普遍公式用于匀强电场中静电力做功的情况，推导出静电力做功与路径无关的结论 2.用物理量之比定义新物理量，被定义的新物理量跟定义式中的物理量不是同一研究对象，没有因果关系，如通过电势能与电荷量的比值定义电势，用来描述静电场能的性质，与试探电荷无关 3.运用类比法分析带电粒子在匀强电场中的偏转问题，建立类平抛运动的物理模型 科学探究 1.能针对电容器充、放电过程中的电压、电流等物理量的变化提出相关的问题或猜想 2.会根据实验电路选择合适的器材进行实验；能在初步观察的基础上确定记录数据的时间间隔；能通过同学间的合作，记录不同时刻电流表的读数 3.会根据实验数据画出I-t图像，推断电荷量的变化情况 科学态度 与责任 1.通过实验的操作，形成严谨细致，实事求是的科学态度 2.通过电容器等知识的学习，体会科学、技术、社会之间的密切联系，逐渐形成探索自然的内在动力 7 提能训练 (2024·安阳市高二期末)在一正点电荷形成的电场中，A、B两点的电势分别为φA、φB，电场强度的大小分别为EA、EB。若以无穷远处的电势为0，到场源电荷(电荷量为Q)距离为r的点的电势为φ=，则 A.= B.= C.= D.= 例1 √ 根据电势公式φ=k=，根据电场强度公式知E=k==，故选C。 (2022·湖南卷)如图，四根完全相同的均匀带正电绝缘长棒对称放置在长方体的四条长边a、b、c、d上。移去a处的绝缘棒，假定另外三根绝缘棒电荷分布不变。关于长方体几何中心O点处电场强度方向和电势的变化，下列说法正确的是 A.电场强度方向垂直指向a，电势减小 B.电场强度方向垂直指向c，电势减小 C.电场强度方向垂直指向a，电势增大 D.电场强度方向垂直指向c，电势增大 例2 √ 根据对称性与电场叠加原理可知，移去a处绝缘棒前O点电场强度为0，则移去a处的绝缘棒后，电场强度方向垂直指向a，再根据电势的叠加原理，设每根长棒在O点产生的电势为φ0，四根完全相同、均匀带正电绝缘长棒在O点产生的电势为4φ0，现在撤去a处的绝缘棒后，其他三棒在O点产生的电势为3φ0，故O点的电势减小，故选A。 (多选)(2025·内江市高二期中)两个质量相等、电荷量不等的带电粒子甲、乙，以不同的速率沿着AO方向垂直射入匀强电场，电场强度方向竖直向上，它们在圆形区域中运动的时间相同，其运动轨迹分别如图所示。不计粒子所受的重力及粒子间的相互作用，下列说法正确的是 A.甲粒子带正电荷 B.甲粒子所带的电荷量比乙粒子的多 C.乙粒子在圆形区域中动能变化量比甲粒子的大 D.乙粒子进入电场时的速度比甲粒子的大 例3 √ √ 甲粒子进入电场后向上偏转，所受静电力竖直向上，与电场方向相同，故甲粒子带正电荷，故A正确； 两粒子在匀强电场中均做类平抛运动，在竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动，有y=at2=t2，E、t、m相等，则y与q成正比，甲粒子的竖直分位移比乙粒子小，则甲粒子所带电荷量比乙粒子少，故B错误； 静电力对粒子做功为W=qEy，甲粒子带电荷量小，偏转距离小，则静电力对甲粒子做功少，根据动能定理可知，乙粒子在圆形区域中动能变化量比甲粒子的大，故C正确； 水平方向有x=v0t，相同时间内，乙粒子的水平分位移小，则乙粒子进入电场时的速度比甲粒子的小，故D错误。 (多选)(2025·成都市高二期末)如图，电容为C的平行板电容器两极板水平放置，极板长为L，两极板间的距离为d，距极板右端处有一竖直屏M，电容器充电后与电源断开。一电荷量为q、质量为m的带正电小球(可视为质点)以初速度v0沿中线水平向右射入两极板间，最后垂直打在竖直屏M上，已知重力加速度大小为g。下列说法正确的是 A.电容器的上极板带正电，电荷量为 B.小球在整个过程中竖直向上偏转的位移大小为 C.整个过程中小球减少的电势能和增加的重力势能均为 D.若仅增大两极板间的距离，该小球仍垂直打在竖直屏M上 例4 √ √ 由题可知，小球竖直方向在极板间先向上加速出极板后再向上减速为0，最后垂直打在竖直屏M上，因为小球在极板间运动时向上加速，故小球在两极板间所受静电力一定竖直向上，小球带正电，电场强度方向竖直向上，故上极板带负电。小球在电场中运动时，沿极板方向有L=v0t1 垂直于极板方向有q-mg=ma vy=at1，y1=a 离开电场后沿极板方向有=v0t2 垂直于极板方向有vy=gt2，y2=g 综合以上各式可解得a=，U= 电容器上极板的电荷量Q=CU= 小球在整个过程中竖直向上偏转的位移大小 y=y1+y2=，故A、B错误； 整个过程中只有静电力和重力对小球做功，因为小球的初末动能不变，根据能量守恒可知，小球电势能的减少量与重力势能增加量大小相等 qEy1=mgy=，故C正确； 根据公式E=，Q=CU，C= 整理可得两极板间的电场强度E= 因为电容器充电后与电源断开，若仅增大两极板间的距离，两极板间的电场强度不变，所以小球的受力情况不变，运动情况也将不变，所以小球仍垂直打在竖直屏M上，故D正确。 电容器和力学知识的综合问题的解题思路 电容器与力学知识的综合问题是静电场与力学知识的综合，分析方法与力学问题的分析方法基本相同：先分析受力情况，再分析运动情况和运动过程，然后选用合适的物理规律列式求解问题，往往涉及电容的定义式和决定式、静电力、平衡条件、牛顿第二定律、动能定理等。 总结提升 本课结束 第 十 章 $