10.1 电势能和电势 课件-2026-2027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”核心知识点，通过粒子加速器实例提问“动能增加的能量来源”导入，连接动能定理与能量转化，以静电力做功与路径无关的特点类比重力势能，搭建学习支架。 其亮点在于以问题链驱动科学探究，通过类比建构电势能概念体现科学思维，结合粒子加速器、Ep-x图像等实例深化能量观念。小结系统梳理公式与关系，帮助学生构建知识网络，既培养学生科学探究和推理能力，也为教师提供结构化教学资源提升效率。

10.1 电势能和电势 10.1 电势能和电势 粒子加速器 10.1 电势能和电势 粒子向右加速动能增加，是什么能减少了呢？ 10.1 电势能和电势 学习目标 1、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、通过类比重力势能引人电势能，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、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、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。 10.1 电势能和电势 一、静电力做功 建模 + +q 10.1 电势能和电势 一、静电力做功 思考:这种做功与路径无关的力还学过哪些？ A 在电场强度为 E 的匀强电场中任取 A、B两点，把试探电荷 q 沿不同路径从 A 点移动到 B 点，计算静电力对电荷所做的功。 W 电 与路径无关，与电荷初末位置有关 d B F电 + q +q沿直线AB： +q沿折线AB： +q沿曲线AB： l 10.1 电势能和电势 一、静电力做功 把试探电荷 +q 从 A 点以v0释放，做什么运动？电场力做正功还是负功？ B A v0 - -q + +q 动能怎么变化？ +q从A到B： E电 ↓ Ek ↑ -q从A到B： Ek ↓ E电↑ 什么能在减少？ W电＞0 W电＜0 10.1 电势能和电势 二、电势能 1、定义： 2、单位： 电荷在电场中与位置有关的能量叫做电势能。 思考1.电势能是标量还是矢量？ 焦耳，符号为J 思考2.电势能是电荷自身独自具有的吗？ 3、系统性： Ep是电荷和电场共同具有的， 习惯上说成电荷的电势能。 Ep 4、功能关系： W电＞0 Ep减小 W电＜0 Ep增大 + +q C A B A、B、C为匀强电场中三点，一个+q 的试探电荷仅在电场力作用下从A到B，动能增加了10J. 思考3.做功对应着能量的变化，F电做功与电势能之间有什么定量关系？ W电=-ΔEp 5、特点： 沿电场线方向 电荷EP在减小 正 思考4.沿电场线方向电势能如何变化？ 若将-q从A点射出到B点呢？ 10.1 电势能和电势 二、电势能 1、定义： 2、单位： 3、系统性： 6、相对性： Ep Ep等于把它从这点移动到零势能位置时静电力所做的功 EpA = WA 4、功能关系： + +q C A B W电=-ΔEp 零势能 通常把离场源电荷无限远处的Ep规定为0 5、特点： 沿电场线方向 电荷EP在减小 正 电荷在电场中由于受电场力作用而具有的能量叫做电势能。 焦耳，符号为J 零势能 零势能 A、B、C为匀强电场中三点，一个+q 的试探电荷从A到B电场力做功为10J；B到C电场力做功为4J. 思考1.如何确定+q在B点的电势能呢？ 思考2.Ep的正负号代表什么呢？ 10.1 电势能和电势 二、电势能 例：如图，把q1=2×10-6C的试探电荷从A点移到B点，静电力做功5×10-5J，从B点移到无穷远处，静电力做功8×10-5J。以无穷远处的电势能为零，则： 比较A、B两点的电势能 思考1.-q在A、B点的电势能谁大呢？ 10.1 电势能和电势 二、电势能 思考1.非匀强电场中还能用这个公式计算电场力做功吗？ W电=qEd , d 为两点沿电场线方向距离 适用于匀强电场 10.1 电势能和电势 二、电势能 例：现用一直线加速器来加速质子，使其从静止开始被加速到1.0×107m/s。已知加速匀强电场E=1.3×105N/C，质子的质量为 1.67×10-27kg。电荷量为1.6×10-19C。则下列说法正确的是（ ） A．加速过程中质子的电势能增加 B．质子受到的电场力大小约为2×10-15N C．质子加速需要的时间约为8×10-7s D．加速器加速的直线长度约为4m A + q CD 10.1 电势能和电势 二、电势能 思考1.若EP0位置不变，怎样能让放在A点处的电荷EP增大？ 请计算质子q在A点处的电势能？ A C 零势能 + q E +q: +nq: + nq 规定C点处电势能为零 系统 二、电势能 思考2.若将电荷变成+nq，电势能变为多少？ 电场变了吗？ 思考3.能不能用电势能来反映电场的能量强弱？ 思考4.如何寻找一个不变的量来描述电场本身在A处让电荷具有能量特点？ 已知：E=10N/C，lAC=5 m；q=1C 10.1 电势能和电势 三、电势 已知：E=10N/C，lAC=5 m；q=1C A B 零势能 1.定义：电荷在电场中某点的电势能与它的电荷量的比值，叫作这一点的电势。 4.标量： 思考1.电势是一个标量还是矢量？ 思考2.求 A 、B 两点的电势。 (严格带正负号) 3.单位： 伏特 V (1 V = 1J/C) 5.相对性：电势是相对的，与参考点选取有关。 C 零势能 电势的正负是相对EP0的 沿着电场线方向，电势逐渐降低 思考3.φ的正负号代表什么呢？ 思考4.沿电场线方向电势如何变化？ - -q ，lBC=2 m 2.公式： 能不能说φ与EP成正比？ 10.1 电势能和电势 三、电势 例：一个电场中有A、B两点，电荷量q1为2×10－9 C的试探电荷放在电场中的A点，具有－4×10－8 J的电势能；电荷量q2为－3×10－9 C的试探电荷放在电场中的B点，具有9×10－8 J的电势能。 (1)求A、B两点的电势。 (2)将电荷量q3为－5×10－9 C的试探电荷分别放在A、B两点，它具有的电势能分别为多少？将试探电荷q3由A点移到B点，静电力做多少功？ (3)若将试探电荷均移走，A点的电势变了吗？ 计算时，Ep、q均需代入正负号 10.1 电势能和电势 三、电势 例：如图所示，A、 B是电场中一条电场线上的三个点，电场线的方向由A到B。请比较：A、B点电势的大小； A B A B A B ①E大处φ不一定高 思考1.电场强度呢？ +q在A、B点电势能大小呢？ -q呢？ ①对于同一+q，Ep越大，所在位置的φ越高 10.1 电势能和电势 三、电势 + + 1.连线上： O 拓展1：等量同种正点电荷 由O 向外φ逐渐降低， 关于O点对称 φO最大 + + 思考1.连线上从左往右，电势如何变化呢？ 思考2.中垂线上，电势如何变化？ 思考3.O点处电场强度为0吗？ φO=0吗？ ②E为0处；φ不一定为0 ①E大处φ不一定高 φO ≠ 0 从左往右φ先↓后↑ 关于O点对称，φO最小 2.中垂线： 10.1 电势能和电势 三、电势 思考1.连线上从左往右，电势如何变化呢？ 从左往右，电势逐渐降低； O 思考2：请比较φD与φG大小？ φD与φM呢？ 电势均相等 思考3.中垂线上，电势如何变化？ 思考4.O点处电场强度为0吗？ φO=0吗？ 拓展2：等量异种点电荷 G D ②越靠近正场源φ越高 (若取无穷远处电势为0，中垂线上φ处处为0)。 M ③沿电场线方向φ降低 1.连线上： 2.中垂线： 10.1 电势能和电势 四、电势能和电势的应用 例：如图d处固定有点电荷+Q，一个点电荷只在电场力作用下运动，射入此区域时的轨迹为图中曲线abc，a、b、c、d恰好是一正方形的四个顶点，求： （1）a、b、c三点处电势高低关系 （2）点电荷由a到c电势能如何变化？ 思考1.空间某点的电势由什么决定？ 思考2.有哪些办法判断电场的电势变化？ 判断电势高低的方法： ①电场线法 ②场源电荷法 ③电势能法 判断电势能大小方法： ①电场线法 ②W电法 ③电势法 ＋ 思考3.有哪些办法判断电荷的电势能变化？ 10.1 电势能和电势 四、电势能和电势的应用 例：（多选）一带负电粒子只在电场力作用下沿x轴正方向运动，其电势能Ep随位移x的变化关系如图所示，则粒子在从x1向x3运动的过程中，下列说法中正确的是（ ） A．在x1处粒子速度最大 B．在x2处粒子加速度为零 C．在x3处电势最高 D．在x2处电势为零 思考1.电势能和什么能相互转化？为什么？ 思考2.Ep-x图像有哪些特点？ Ep-x图中|k|=|F电| BC 10.1 电势能和电势 课堂小结 10.1 电势能和电势 下课！ 10.1 电势能和电势 $