10.1电势能和电势（导学案）2026-2027学年高二物理人教版必修第三册

该高中物理导学案聚焦“电势能和电势”，引导学生掌握电场力做功特点、电势能含义及与电场力做功关系、电势定义及变化规律。通过复习重力做功及势能关系，类比引入电场力做功，推导静电力做功与路径无关特点，建立电势能概念，最终以比值定义法得出电势，搭建从已知到未知的学习支架。 以类比法为核心构建概念，通过推导静电力做功、小组讨论电势定义情境等环节，培养科学思维与科学探究能力。强化练习结合电场线等情境设计，帮助学生自主内化物理观念，提升分析推理与知识迁移能力，助力核心素养落地。

高二年级物理 第十章 静电场中的能量　自学探究学案 学习内容：10.1电势能和电势 主备: 闲云 时间 ： 月 日 班 级 姓名 学习目标-核心素养 物理观念：①知道电场力做功的特点 ②理解电势能的含义及电势能变化与电场力做功的关系 ③知道电势的定义方法及定义、公式、单位。 ④知道电势的变化规律 科学思维： 通过类比的方法建立电势和电势能的概念。培养学生对现象的归纳能力，对问题的分析、推理能力。 科学探究：通过讨论静电力对试探电荷做功，知道静电力做功与路径无关的特点 科学态度与责任： 利用知识类比和迁移激发学生学习兴趣，培养学生灵活运用知识和对科学的求知欲。 自主学习（认真阅读课本，独立思考，相信你一定行﹗） 一、复习巩固：回顾重力做功的特点、重力做功与重力势能的关系。 （1） 重力做功取决于 ，与 无关。 （2） 重力做正功，重力势能 ，并且重力作多少正功，重力势能 ； 重力做负功，重力势能 ，并且重力作多少负功，重力势能 。 二．思考 如图，一带电量为+q的物块放在光滑的水平面上，物块的质量为m，物块所在区域存在水平方向的匀强电场，电场强度为E，静止释放后，物块沿电场方向运动的距离为d的过程中，电场力对物块做多少功？物块的动能增加多少？我们知道，能量是守恒的，那么增加的动能来源于什么能量呢？ 三、静电力做功的特点 1．推导下列情景静电力做功 1. ①如左图，电荷q沿直线AB从A点移动到B点： 1. WAB＝_______________________________ ②如左图，电荷q沿折线AMB从A点移动到B点： WAM＝_________ WMB＝_________ WAB＝______________________________ ③如右图，电荷q沿曲线ANB从A点移动到B点： WAB＝____________________ 2．总结静电力做功的特点： 静电力做的功与电荷的_________、_________ 有关，与电荷经过的_________ 。 强调：上述结论虽然是以_________电场为例推导出来的，但适用于_________ 电场。 四、电势能 1.类比推理; 电场力做功与重力做功是相似的，重力做功引起重力势能的变化， 那么电场力做功也要引起一种势能的变化，这种势能与电场力有关， 我们叫它电势能。如前思考中滑块动能的增加就是_______ 能转化的。 2．电势能：电荷在___________中具有的势能。用_______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_________，公式表示为___________________ ①静电力做正功时，电荷的电势能_________；做多少正功时，电势能_________； ② 静电力做负功时，电荷的电势能________ ; 做多少负功时，电势能________; 3．电势能相对性 ①电势能参考点：电场中规定的________________的位置，通常把离场源电荷无限远处或大地表面的电势能规定为零。 2 电势能的大小：电荷在某点的电势能，等于把它从该点移到_______时静电力所做的功。 ③电势能是标量.电势能有正、负之分，当电荷的电势能为正值时，它就比在零电势能位置的电势能________ ；为负值时，它就比在零电势位置的电势能_________ 。 4．电势能系统性 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________的。我们说某个电荷的电势能，只是一种简略的说法。 五、 电势 1、情境：如图所示为一匀强电场，电场强度大小为E，OA、AB距离均为L，小组讨论完成以下问题： (1)求出将电荷量分别为+q、+2q、+3q的点电荷从 A点移到O点，静电力所做的功； (2)若规定O点为零势能点，分别求出三个点电荷+q、+2q、+3q在 A点的电势能； (3)求出将电荷量分别为+q、+2q、+3q的点电荷从 B点移到O点，静电力所做的功； (4)若规定O点为零势能点，分别求出三个点电荷+q、+2q、+3q在 B点的电势能； (5)求出各点电荷在 A点的电势能与其电荷量的比值，能得出什么规律？ 2. 电势 ①电势的定义：电荷在电场中某一点的 与它的 之比，叫作电场在这一点的电势，用表示。 2 定义式： (计算时要代入正负号， 比值定义法) 3 单位: ，符合 1 V = 。 电荷量为 的试探电荷在该点的电势能是1J，则该点的电势就是1V。 ④物理意义：表示电场 性质的物理量 电势数值上等于单位正电荷量在该点具有的电势能 ⑤电势的特点 特点 理解 相对性 电势是相对的，电场中某点的电势值与零电势点的选取有关。通常将离场源电荷无穷远处，或是地球表面选为零电势点。 固有性 电场中某点的电势大小是由电场本身的性质决性定的，与在该点是否放有试探电荷及所放试探电荷的电性、电荷量和电势能均无关。 标量性 电势是只有大小、没有方向的物理量，在规定了电势零点后，电场中各点的电势可能是正值，也可能是负值。正值表示该点的电势高于零电势；负值表示该点的电势低于零电势。显然，电势的正负只表示大小，不表示方向。 ⑥、电势与电场线的关系：沿着电场线方向电势逐渐降低。 强化练习 1．点电荷+Q产生的电场线分布如图所示，A、B为同一条电场线上的两个点，若将试探电荷+q从A点移到无穷远处电场力所做的功为W，（取无穷远处为电势零点） （1）+q在A点的电势能为 ，A点电势为 ； （2）-q在A点的电势能为 ，若将-q也从A点移到 无穷远，电场力所做的功为 ； （3）将+q从B点移到无穷远处，电场力做的功W’ W，则 +q在B点的电势能 +q在A点的电势能，B点的电势 A点的电势。 2. 一检验电荷电荷量为Q1＝－2×10－8C，放在一电场中具有4×10－7J的电势能，求该点的电势。若把电荷量为Q2＝3×10－9J的电荷放在该点，则电荷具有的电势能为多少？ 3．有一电场的电场线如图所示，场中A、B两点电场强度的大小A B E Ea Eb，电势φa φb，正电荷在A、B两点的电 势能Epa Epb，负电荷在A、B两点的电势能Epa Epb。 （选填“大于”、“小于”、“等于”。） 10.1电势能和电势导学案答案 一、复习巩固：回顾重力做功的特点、重力做功与重力势能的关系。 （1） 重力做功取决于 重力和物体的初末位置 ，与 路径 无关。 （2） 重力做正功，重力势能 减少 ，并且重力作多少正功，重力势能减少多少 ； 重力做负功，重力势能 增加 ，并且重力作多少负功，重力势能 增加多少 。 二．思考 如图，一带电量为+q的物块放在光滑的水平面上，物块的质量为m，物块所在区域存在水平方向的匀强电场，电场强度为E，静止释放后，物块沿电场方向运动的距离为d的过程中，电场力对物块做多少功？物块的动能增加多少？我们知道，能量是守恒的，那么增加的动能来源于什么能量呢？ Eqd, Eqd,电场能 三、静电力做功的特点 1．推导下列情景静电力做功 1. ①如左图，电荷q沿直线AB从A点移动到B点： 1. WAB＝_Eqcosθ_=Eq__________________ ②如左图，电荷q沿折线AMB从A点移动到B点： WAM＝__Eq_______ WMB＝_0________ WAB＝_WAM_+__WMB_=_Eq________________________ ③如右图，电荷q沿曲线ANB从A点移动到B点： WAB＝___Eq_________________ 2．总结静电力做功的特点： 静电力做的功与电荷受的_电场力__、_初末位置_有关，与电荷经过的_路径无关__。 强调：上述结论虽然是以__匀强__电场为例推导出来的，但适用于__非匀强_ 电场。 四、电势能 1.类比推理; 电场力做功与重力做功是相似的，重力做功引起重力势能的变化， 那么电场力做功也要引起一种势能的变化，这种势能与电场力有关， 我们叫它电势能。如前思考中滑块动能的增加就是___电势____ 能转化的。 2．电势能：电荷在___电场________中具有的势能。用_______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的负值_，公式表示为_=-______. ①静电力做正功时，电荷的电势能__减少_；做多少正功时，电势能减少多少_； ② 静电力做负功时，电荷的电势能__增加_ ; 做多少负功时，电势能增加多少_; 3．电势能相对性 ①电势能参考点：电场中规定的___电势为0_____________的位置，通常把离场源电荷无限远处或大地表面的电势能规定为零。 3 电势能的大小：电荷在某点的电势能，等于把它从该点移到__参考点_____时静电力所做的功。 ③电势能是标量.电势能有正、负之分，当电荷的电势能为正值时，它就比在零电势能位置的电势能__大______ ；为负值时，它就比在零电势位置的电势能___小______ 。 4．电势能系统性 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。我们说某个电荷的电势能，只是一种简略的说法。 五、 电势 1、情境：如图所示为一匀强电场，电场强度大小为E，OA、AB距离均为L，小组讨论完成以下问题： (1)求出将电荷量分别为+q、+2q、+3q的点电荷从 A点移到O点，静电力所做的功； (2)若规定O点为零势能点，分别求出三个点电荷+q、+2q、+3q在 A点的电势能； (3)求出将电荷量分别为+q、+2q、+3q的点电荷从 B点移到O点，静电力所做的功； (4)若规定O点为零势能点，分别求出三个点电荷+q、+2q、+3q在 B点的电势能； (5)求出各点电荷在 A点的电势能与其电荷量的比值，能得出什么规律？ （1）EqL，2EqL，3EqL （2）EqL，2EqL，3EqL （3）2EqL，4EqL，6EqL （4）2EqL，4EqL，6EqL (5) EL，EL，EL. 各点电荷的电势能与其电荷量的比值是一个常数EL. 2. 电势 ①电势的定义：电荷在电场中某一点的 电势能 与它的 电荷量 之比，叫作电场在这一点的电势，用表示。 4 定义式： (计算时要代入正负号， 比值定义法) 5 单位: 焦每库 ，符号 J/C 1 V = 1J/C 。 电荷量为 1C 的试探电荷在该点的电势能是1J，则该点的电势就是1V。 ④物理意义：表示电场 能的 性质的物理量 电势数值上等于单位正电荷量在该点具有的电势能 ⑤电势的特点 特点 理解 相对性 电势是相对的，电场中某点的电势值与零电势点的选取有关。通常将离场源电荷无穷远处，或是地球表面选为零电势点。 固有性 电场中某点的电势大小是由电场本身的性质决性定的，与在该点是否放有试探电荷及所放试探电荷的电性、电荷量和电势能均无关。 标量性 电势是只有大小、没有方向的物理量，在规定了电势零点后，电场中各点的电势可能是正值，也可能是负值。正值表示该点的电势高于零电势；负值表示该点的电势低于零电势。显然，电势的正负只表示大小，不表示方向。 ⑥、电势与电场线的关系：沿着电场线方向电势逐渐降低。 自主练习 1．点电荷+Q产生的电场线分布如图所示，A、B为同一条电场线上的两个点，若将试探电荷+q从A点移到无穷远处电场力所做的功为W，（取无穷远处为电势零点） （1）+q在A点的电势能为 W ，A点电势为 W/q ； （2）-q在A点的电势能为 -W ，若将-q也从A点移到 无穷远，电场力所做的功为 -W ； （3）将+q从B点移到无穷远处，电场力做的功W’ 小于 W，则 +q在B点的电势能 小于 +q在A点的电势能，B点的电势 小于 A点的电势。 2. 一检验电荷电荷量为Q1＝－2×10－8C，放在一电场中具有4×10－7J的电势能，求该点的电势。若把电荷量为Q2＝3×10－9J的电荷放在该点，则电荷具有的电势能为多少？ -20V,-6×10－8JA B E 3．有一电场的电场线如图所示，场中A、B两点电场强度的大小 Ea 大于 Eb，电势φa 大于 φb，正电荷在A、B两点的电 势能Epa 大于 Epb，负电荷在A、B两点的电势能Epa 小于 Epb。 （选填“大于”、“小于”、“等于”。） 2 学科网（北京）股份有限公司 $