10.1 电势能和电势 导学案-2025-2026学年高二上学期物理人教版必修第三册

课题 10.1《电势能和电势》（学案） 学情分析 学生已掌握电场强度、电场力、匀强电场、重力做功与重力势能等知识，具备初步的力与能量分析能力。对保守力做功与势能变化的逻辑关系理解不够深入，容易混淆电场力做功、电势能、电势三个概念。抽象思维较弱，对比值定义法、标量相对性、电场能的性质理解难度较大，需要通过类比、实例、真题逐步突破。具备一定的公式计算能力，但物理过程分析、图像判断、综合应用题解题能力不足。 本节地位 本节是静电场单元核心承上启下内容，承接电场力，开启电势、电势差、等势面、电容、带电粒子运动等 内容。首次从能量角度研究电场，建立电场能的性质观念，是静电场从 “力” 到 “能” 的关键转变。每年高考必考，选择、计算均会出现，常与电场线、等势面、功能关系、带电粒子运动综合考查，分值占比高。强化类比法、比值定义法、能量观念，提升科学推理与论证能力。 学习目标 1. 物理观念：通过计算在匀强电场中移动电荷静电力所做的功，认识静电力做功跟路径无关的特点。 2. 科学思维：通过类比重力势能引入电势能，体会能量观点是分析物理问题的重要方法，并进一步认识到物理学的和谐统一性。 3. 科学探究：理解电势能的变化与静电力做功的关系。知道常见的电势能零点的规定方法。 4. 科学态度与责任：通过建立电势概念的过程，理解电势是从能的角度描述电场的物理量。会判断电场中两点电势的高低。 学习重难点 学习重点 1. 静电力做功的特点：与路径无关，只与初末位置有关。 1. 2. 核心关系：静电力做功等于电势能的减少量（WAB​=EpA​−EpB​）。 2. 3. 电势能的概念、相对性、计算方法。 学习难点 1. 1. 理解电势由电场本身决定，与试探电荷无关。 2. 2. 区分电场力、电场强度、电势能、电势四个易混概念。 3. 3. 电场力做功、电势能变化、电势高低的综合判断与计算。 4. 4. 结合真题情境进行能量分析、符号运算、图像判断。 【自主学习】 一、静电力做功的特点 1．在匀强电场中，静电力对q所做的功W＝qElcosθ。其中θ为 之间的夹角。 2．静电力做功的特点：在匀强电场中移动电荷时，静电力所做的功与电荷的起始位置和终止位置 ，与电荷经过的路径 。 【例题1】．如图，匀强电场中有A、B、C三个点，将试探电荷从A点移到B点、再从B点移到C点，电场力做功为W；则将该电荷沿直线由A点移到C点，电场力做功（    ） A． 小于W B． 等于W C． 大于W D． 无法与W相比 练习1．如图所示，将正电荷从A移动到C的过程中，下列说法正确的是（　） A．从A经B到C静电力对电荷做功最多 B．从A经M到C静电力对电荷做功最多 C．从A经N到C静电力对电荷做功最多 D．不管将正电荷沿哪条路径从A移动到C，静电力对其都做正功且相等。 二、电势能 1．定义：电荷在 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 。 表达式：WAB＝ 。 静电力做正功，电势能 ；静电力做负功，电势能 。 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 时静电力所做的功。 4．电势能具有相对性 电势能零点的规定：通常把电荷在离场源电荷 处或把电荷在 的电势能规定为0。 5．系统性：电势能是相互作用的电荷所共有的，或者说是电荷及对它作用的电场所共有的。 【例题2】．在电场中，把点电荷从A点移动到B点，克服电场力做功，下列说法正确的是（　　） A．该电荷在B点具有的电势能为 B．该电荷在B点具有的电势能为 C．该电荷的电势能增加了 D．该电荷的电势能减少了 练习2.有一电荷量q=-3×10-5C的点电荷，从电场中的A点移到B点时，克服静电力做功6×10-4J，从B点移到C点时静电力做功9×10-4J。问： （1）以B为零势能点，电荷在A点时的电势能EPA1是多少？ （2）如果选取C为零势能点，则电荷在A点时的电势能EPA2是多少？ 【限时训练】 1．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,电场力做负功,电荷的电势能减少 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．把某负电荷从a移到b,克服电场力做4×10-8J 功,电荷在b点具有4×10-8J的电势能 D．不论正电荷还是负电荷,静电力做正功时电势能一定增加 2．如图所示，在匀强电场中将一个正点电荷从A点移到B点，分析这个过程以下说法中正确的是（　　）（多选题） A．电场力做正功 、 B．电场力做负功 C．正点电荷的电势能增加 D．正点电荷的电势能减少 3．如图所示，在处于O点的点电荷＋Q形成的电场中，试探电荷＋q由A点移到B点，静电力做功为W1；以OA为半径画弧交OB于C，再把试探电荷由A点移到C点静电力做功为W2，由C点移到B点静电力做功为W3，则3次静电力做功的大小关系是（　　） A．W1＝W2＝W3<0 B．W1＝W3>W2＝0 C．W1>W2＝W3>0 D．W3>W1＝W2＝0 4．如图所示，在场强的水平匀强电场中，有一根长的细线，一端固定在O点，另一端系有一个质量、电荷量的带正电小球，当细线处于水平位置时，将小球从静止开始释放，g取。则： (1)小球到达最低点B点的过程中，重力势能变化量、电势能变化量分别为多少？ (2)若取小球在A点的电势能为零，则小球在B点的电势能为多少？ 三、课堂小结 静电力做功：与路径无关，只看初末位置。 核心关系：Wₐᵦ=Eₚₐ-Eₚᵦ，静电力做正功电势能减小，克服做功电势能增加。 电势能：系统能量，具有相对性，零点常取无穷远或大地。 电势：φ=Eₚ/q，标量，沿电场线降低，由电场本身决定。 判断口诀：沿电场线电势降；正电荷高电势电势能大；负电荷高电势电势能小。 【课后反思】 理解静电力做功与路径无关，认识静电力是保守力。建立电势能、电势的物理观念，明确二者是描述电场能的性质的核心物理量。知道电势能与电势的相对性，掌握零势能点、零电势点的选取方法。类比重力做功与重力势能，推导静电力做功与电势能变化的关系。用比值定义法建立电势概念，理解电势由电场本身决定，与试探电荷无关。能结合电场线判断电势高低、电势能变化、电场力做功正负。 10.1《电势能和电势》导学案 答案 一、自主学习填空答案 1. 静电力方向与位移方向 2. 有关；无关 电势能部分 1. 电场 2. 减少量；EpA - EpB；减少；增加 3. 零势能点 4. 无穷远；大地 二、例题答案例题 1：B练习 1：D例题 2：C 练习 2(1) EpA1 = -6×10^-4 J(2) EpA2 = 3×10^-4 J 三、限时训练答案 1. B 2. BC 3. B 4. (1) 重力势能减少 mgl，电势能增加 qEl(2) B 点电势能：-qEl - 12 - / 12 学科网（北京）股份有限公司 $