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静电场中的电势能和电势，通过“电荷由静止释放的运动及能量转换”问题链导入，联系重力做功特点，以类比法搭建学习支架，衔接重力势能与电势能的知识脉络。 其亮点在于以科学探究（三情景实验归纳静电力做功特点）和科学思维（类比建构电势能模型）为主线，结合例题分析与随堂练习。如通过直线、折线、曲线移动电荷的情景探究，培养学生证据分析能力，类比重力势能帮助理解电势能相对性，助力学生深化能量观念，也为教师提供清晰的教学逻辑。

第十章 静电场中的能量 第1节 电势能和电势 1 问题：一个试探电荷在电场中某点由静止释放，将如何运动? + 在电场力作用下电荷做加速运动，一段时间后获得一定的速度，试探电荷的动能增加 什么能转换为动能的呢? 重力做功 静电力做功 新知导入 1 知道静电力做功的特点,掌握静电力做功与电势能变化之间的关系 2 理解电势能、电势的概念及电势和电势能的相对性 3 掌握电势能的计算方法 4 会判断电场中两点电势的高低 学习目标 3 【探究一：静电力做功的特点】 M E 情景一：在匀强电场中，将电荷q从A沿直线移至B: A B ө + q F 问题：静电力做功多少？ 分析结果： 一、静电力做功的特点。 新知探究 M ө E A B 情景二：在匀强电场中，将电荷q从A沿折线移至B: 对AM: 对MB: 对全程: + q F + q F 问题：静电力做功多少？ 分析结果： 新知探究 情景三：在匀强电场中，将电荷q从A沿曲线移至B: M ө E A B + q F E A B + q F + q F + q F + q F … … M x1 x2 x3 新知探究 【探究归纳】静电力做功的特点 在匀强电场中移动电荷时，静电力做的功与电荷经过的路径无关，仅与电荷的起始位置和终止位置有关， 与初、末两点在电场线上的距离有关。 该结论对于非匀强电场也是适用的。 什么力做功还有这个特点？ 新知探究 WG＝mgh1－ mgh2 定义:重力势能Ep＝mgh 重力做的功等于重力势能的减少量 重力做功的特点（A→B） 温故知新 新知探究 功和能量的变化密切相关。重力做功对应着重力势能的变化，那么，静电力做功又对应着哪种形式的能量变化呢？ 类比推理 新知探究 二、电势能 电场中的电荷由于受到电场力作用而具有的势能。 正电荷从A点移到B点时，静电力做正功，电荷的电势能减少。 正电荷从B点移到A点时，静电力做负功，即电荷克服静电力做功，电荷的电势能增加。 把正电荷从A点移到B + 把正电荷从B点移到A - 新知探究 二、电势能 1.电荷在电场中具有与其位置有关的能量叫电势能。 2.电场力对电荷做正功，电荷的电势能减小。 3.电场力对电荷做负功，电荷的电势能增加。 电场力做的功等于电势能变化量的负值 新知探究 例题1：如图，在场强的匀强电场中，点电荷从A移动到B，AB相距L=1m，电场力做功为多少？电势能如何变化？电荷在B点具有的电势能多大？ （1） （2）电势能减小 （3）设A点的电势能 电势能为负表示的物理意义是什么？ + 新知探究 二、电势能 1.通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势能规定为零，或把电荷在大地表面上电势能规定为零。 2.电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该处移动到零势能位置所做的功。 4.电势能是相对的，与零势能面的选择有关。 电势能为负表示电荷在该处的电势能比零还要小 3.电势能是电荷和电场所共有的，具有系统性。 电势能是标量 新知探究 例题2：将带电量为6×10-6C的负电荷从电场中的A点移到B点，克服电场力做了3×10-5J的功，再从B移到C，电场力做了1.2×10-5J的功，则 （1）电荷从A移到B，再从B移到C的过程中电势能共改变了多少？ 增加了 （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？ 新知探究 重力势能和电势能类比 重力势能 电势能 重力：地球和物体之间存在的吸引力 电场力：电荷之间的作用力 有重力就有重力势能 有电场力就有相应的能，叫电势能 由物体和地面间的相对位置决定 由电荷间的相对位置决定 电场力做正功，电势能就减少 电场力做负功，电势能就增加 电场力作功，电势能改变 重力做功，重力势能改变 重力做正功，重力势能就减少 重力做负功，重力势能就增加 新知探究 二、电势能 1.正电荷顺电场线移动，电势能如何变化？ 2.负电荷顺电场线移动，电势能如何变化？ 3.正电荷逆电场线移动，电势能如何变化？ 4.负电荷逆电场线移动，电势能如何变化？ 尽管重力做功与电场力做功很相似，但还是存在很大差异 ——存在两种电荷 新知探究 三、电势 1.定义:电荷在电场中某一点的 与它的 之比。 2.公式:φ= 。 3.单位:在国际单位制中,电势的单位是 ,符号是V,1 V=1 J/C。 4.电势是 (填“矢”或“标”)量,只有大小,没有方向。 电势能 电荷量 伏特 标 (1)假如正试探电荷沿着电场线从A点移到B点,电荷的电势能如何变化? A、B两点电势有什么关系? 答案　电势能减少　φA>φB (2)假如负试探电荷从A点移到B点,电势能如何变化?A、B两点电势有 什么关系? 答案　电势能增加　φA>φB 思考与讨论 1.电势高低的判断:沿着电场线方向电势逐渐 。 2.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 或离场源电荷 处的电势为0。 3.电势是 (填“矢”或“标”)量,但有正负。在同一电场中,电势为正值表示该点电势高于零电势,电势为负值表示该点电势低于零电势。 注意:通过φ=计算时,Ep、q均需代入正负号。 降低 大地 无限远 标 [提炼·总结] 拓展1　A点与B点哪个位置电势高? 答案　φA>φB 答案　EpA<EpB 拓展2　q2在A点还是B点的电势能大? 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.场源电荷法: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.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。 总结提升 1.真空中有电荷量为+4q和-q的两个点电荷,分别固定在x轴上-1和0处。设无限远处电势为0,x正半轴上各点电势φ随x变化的图像正确的是(　　) D 随堂练习 2.（多选）在O点处固定一个正点电荷，P点在O点右上方。从P点由静止释放一个带负电的小球，小球仅在重力和该点电荷电场力作用下在竖直面内运动，其一段轨迹如图所示。M、N是轨迹上的两点，OP > OM，OM = ON，则小球（ ） A. 在运动过程中，电势能先增加后减少 B. 在P点的电势能大于在N点的电势能 C. 在M点的机械能等于在N点的机械能 D. 从M点运动到N点过程中，电场力始终不做功 BC 随堂练习 3.如图所示，两个带等量正电的点电荷位于M、N两点上，E、F是MN连线中垂线上的两点，O为EF、MN的交点，EO = OF。一带负电的点电荷在E点由静止释放后（ ） A. 做匀加速直线运动 B. 在O点所受静电力最大 C. 由E到O的时间等于由O到F的时间 D. 由E到F的过程中电势能先增大后减小 C 随堂练习 电势能与电势 静电力做功 电势能 特点：只与初末位置有关与路径无关 计算方法：W=qELcos θ (θ为力与位移之间的夹角) 定义：电荷在电场中具有的势能 静电力做功与电势能变化的关系： WAB =EpA－EpB 电势能的大小：Ep= qφ 有电场中某点位置决定，反映电场能的性质 与检验电荷的电荷量，电性无关 表示将1C正电荷从参考点移到零势能点电场力做的功 电势 定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值 定义式： 物理意义 课堂小结 $