10.1电势能和电势 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“电势能和电势”，从静电力做功特点切入，通过直线、折线、曲线路径问题推导做功与路径无关的规律，类比重力做功建立电势能概念，搭建从功到能再到电势的学习支架。 其亮点在于以问题链驱动科学推理，通过多路径做功推导规律，类比重力势能建构电势能模型，体现科学思维与能量观念。结合匀强电场例题与曲线运动情境，帮助学生深化理解，教师可借助清晰逻辑提升教学效率。

SZ-LWH sssss 第1节 电势能和电势 第十章 SZ-LWH 一、静电力做功的特点 Sz-lwh Qq:419561425 一个质子在匀强电场中某点由静止释放，不计重力 做匀加速直线运动 为什么动能会增加? 运动角度： 动能 静电力做功 （研究思路） 静电力做功，动能增加 动能定理： SZ-LWH 一、静电力做功的特点 Sz-lwh Qq:419561425 +q M ө A B E WAB = F·|AB|cosθ = qE·|AM| F 问题1：将正的检验电荷q从A沿直线移至B，求静电力做的功？ SZ-LWH 一、静电力做功的特点 Sz-lwh Qq:419561425 问题2：将正的检验电荷q沿A→M→B运动，求静电力做的功？ +q M ө A B E F F WAMB = WAM + WMB = qE·|AM| SZ-LWH 一、静电力做功的特点 Sz-lwh Qq:419561425 W = W1 + W2 + W3 +… = q E·|AM| W1 = q E ·x1 W2 = q E ·x2 W3 = q E ·x3 … … … … x1 + x2 + x3 +…=? M ө E A B + q F E A B + q F + q F + q F + q F M x1 x2 x3 Q P F Δd 问题3：将正的检验电荷q从A沿曲线移至B，求静电力做的功？ SZ-LWH 一、静电力做功的特点 Sz-lwh Qq:419561425 问题4：将正的检验电荷q沿玫红色曲线运动，求静电力做的功？ M ө A B E W = qE·|AM| SZ-LWH 一、静电力做功的特点 Sz-lwh Qq:419561425 在电场中移动电荷时，静电力所做的功与电荷经过的路径无关，只与电荷的起始位置和终止位置有关。 静电力做功 重力做功 类比 （对非匀强电场同样适用） 通过计算四种种情况下静电力对电荷所做的功，你发现了什么？ SZ-LWH 一、静电力做功的特点 Sz-lwh Qq:419561425 【例题1】在电场强度为60 N/C的匀强电场中有A、B、C三点，AB为5 cm，BC为12 cm，其中AB沿电场方向，BC和电场方向的夹角为60°. （1）将电荷量为4×10-8 C的正电荷从A点移到B点，再从B点移到C点，静电力做了多少功？ （2）若将该电荷沿直线由A点移到C点，静电力做的功又是多少？ SZ-LWH 二、电势能 Sz-lwh Qq:419561425 类比：电荷在静电场中由于在某个位置具有能量---- 物体在重力场中由于在某个位置具有能量----重力势能。 电势能 重力做功特点：与路径无关，只与物体的起始位置和终止位置有关 静电力做功特点：与路径无关，只与电荷的起始位置和终止位置有关 SZ-LWH 二、电势能 Sz-lwh Qq:419561425 1.电势能：电荷在电场中具有的势能（符号：EP） （由于受到电场力而具有的与位置有关的势能） 2.单位：焦耳（J)； 3.电势能变化：∆EpAB=EpB-EpA 静电力做的功和电势能有什么关系？ SZ-LWH 二、电势能 Sz-lwh Qq:419561425 4.电场力做功和电势能的关系 WAB=EpA-EpB E A B + q F O （1）当WAB>0，则EpA>EpB,表明电场力做正功，电势能减小； （2）当WAB<0，则EpA<EpB, 表明电场力做负功，电势能增加。 SZ-LWH 二、电势能 Sz-lwh Qq:419561425 电场强度为E，AB的连线长度为L，正电荷的电荷量为q，电荷在A点的电势能为多少？ WAB=EpA-EpB 若以A点作为零势能面， 则有 EPA=0 若以B点作为零势能面，EPB=0 则EPA-0=WAB 即EPA=WAB 零势能位置的选取是任意的,若选择不同的零势能位置，电荷在电场中同一点的电势能的数值可能是不同的 选择不同的零势能位置，电荷从A到B，电势能的变化量会不同吗？ 电势能的变化量与零势能位置选取无关 SZ-LWH 二、电势能 Sz-lwh Qq:419561425 ①电势能是相对的，具体数值与零势能面的选取有关 ②电势能为电荷和对它作用的电场组成的系统共有 ③电势能是标量 通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势能规定为0，或把电荷在大地表面的电势能规定为0。 多远算“无限远” 呢？ 我们说某个电荷的电势能，只是一种简略的说法。 5.对电势能的理解 SZ-LWH 二、电势能 Sz-lwh Qq:419561425 静电力做功和重力做功有很多相似特点，不过要注意，地球产生的重力场只会对物体产生引力，而电场对电场中的电荷既可产生引力，也可产生斥力，所以计算静电力做功时要注意电荷的电性、移动的方向、电场强度的方向等，以便确定功的正负和电势能的变化情况。 SZ-LWH 三、电势 Sz-lwh Qq:419561425 电场力的性质 电场强度 电荷放入电场中有力的作用，我们称电场有力的性质 电场的能的性质我们又应该用什么物理量来描述呢？能否用“电势能”呢？ 电场的能的性质也是电场本身的一种属性，它只能由场源本身所决定，而与电场中有无放入试探电荷无关。而电势能的大小是与试探电荷的电量q有关的（因q越大，其所受电场力就越大，具有的做功本领大，电势能也就大），故不能用“电势能”来描述电场的能的性质，我们引入一个新的物理量——“电势”来表示它。 SZ-LWH 三、电势 Sz-lwh Qq:419561425 匀强电场中任取一点A，取一点B，并规定电荷在B点的电势能为0，引入检验电荷置于A，其电势能为EPA。则从A点移到B点时电场力做功为 。 q +1C EPA E0 +2C …… -1C -2C …… 2E0 …… -E0 -2E0 …… E q F A B + WAB=EPA SZ-LWH 三、电势 Sz-lwh Qq:419561425 电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值 1. 定义: 2. 公式: 3. 单位: 伏特（V） 4. 物理意义: 反映电场能的性质（ φ与是否放检验电荷、电性、电荷量都无关，由电场本身决定） 1 V ＝ 1 J/C (计算时要代入正负号) SZ-LWH 三、电势 Sz-lwh Qq:419561425 6.标量 确定某点的电势，应先规定电场中某处电势为零，通常取大地或无穷远处的电势为零。 (有正负,负电势表示该处的电势比零电势低) 5. 电势具有相对性 SZ-LWH 三、电势 Sz-lwh Qq:419561425 将一电荷量为 的正电荷从无限远处一点P移至电场中某点A，静电力做功 。（取无限远处为电势零点） 求∶（1）正电荷在A点的电势能。 （2）A点的电势。 （3）正电荷移入电场前A点的电势。 【参考答案】（1）-4×10-5J （2）-20V （3）20V SZ-LWH Sz-lwh Qq:419561425 如图，在场强为E的匀强电场中有A、B、C三点，三点连线与电场线平行，根据图中给出的数据，求：电荷量为+q的点电荷在A、B、C三点的电势？ 可见：ElA>ElB>-ElC，即φA>φB>φC SZ-LWH 三、电势 Sz-lwh Qq:419561425 电势高低的判断方法 ① 电场线法：沿电场线方向电势逐渐降低。 ② 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。 ③ 电势能判断法：正电荷在电势能大的地方电势高，负电荷在电势能小的地方电势高 SZ-LWH 三、电势 Sz-lwh Qq:419561425 电势能大小的判断方法 (1)做功判断：电场力做正功，电势能减小；电场力做负功，电势能增大 (2)电荷电势：正电荷在电势高的地方电势能大，负电荷在电势低的地方电势能大。 (4)能量守恒：在电场中，若只有电场力做功，电荷的动能和电势能相互转化，动能增大时，电势能减小，反之电势能增大。 (3)公式法：由 ，将q、φ的大小、正负号一起带入公式进行判断。 SZ-LWH Sz-lwh Qq:419561425 【参考答案】A SZ-LWH Sz-lwh Qq:419561425 【参考答案】B SZ-LWH Sz-lwh Qq:419561425 如图所示，实线表示电场线，虚线表示只受电场力作用的带电粒子的运动轨迹。粒子先经过M点，再经过N点，以下正确的是（　　） A．粒子在N点的加速度小于在M点的加速度 B．该带电粒子带正电 C．M点的电势低于在N点的电势 D．粒子在M点的电势能大于在N点的电 【参考答案】BD SZ-LWH Sz-lwh Qq:419561425 反天刀是生活在尼罗河的一种鱼类，沿着它身体的长度方向分布着电器官，这些器官能在鱼周围产生电场，如图为反天刀周围的电场线分布示意图，A、B、C为电场中的点，则下列说法中正确的是（　　） A．反天刀尾部带正电 B．B点电势高于C点电势 C．B点和C点的电场强度可能相同 D．将一负电荷从A点沿虚线移到C点，电场力对其做负功 【参考答案】B $