10.1电势能与电势 导学案-2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

第十章    静电场中的能量

10.1   电势能与电势

[学习目标]　

1. 通过类比重力做功，知道静电力做功的特点．

2. 理解电势能的变化与静电力做功的关系

3.理解电势的概念

一、    静电力做功的特点

【导学】如图所示，一个质量为m的物体在地面某位置所受的重力是一定的，不管它怎样运动，其所受重力的大小都等于mg，方向竖直向下；一个带正电的电荷量为 q的试探电荷在匀强电场中某位置所受的静电力也是一定的，不管它怎样运动，其所受静电力的大小都等于qE，方向跟电场强度E的方向相同. 重力做功具有跟路径无关的特点，静电力做功是否也具有这一特点？

 

1．如图所示，正试探电荷q在电场强度为E的匀强电场中，仅在静电力作用下从A移动到B。

(1)若q沿直线（图甲）运动，静电力做的功为多少？

 

(2)若q沿折线（图甲）AMB从A点移动到B点，静电力做的功为多少？

 

(3)若q沿任意曲线ANB（图乙）从A点移动到B点，静电力做的功为多少？

 

(4)由此可得出什么结论？

 

【知识整理】

2．静电力做功的特点

（1）静电力做功：在匀强电场中，静电力做功W=qElcosθ。其中θ为______之间的夹角。

（2）特点：在静电场中移动电荷时，静电力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】

3．关于静电力做功的特点，下列说法正确的是（　　）

A．静电力做功与路径有关，与初末位置无关

B．静电力做功与路径无关，仅与初末位置有关

C．正电荷在电场中运动，静电力一定做正功

D．负电荷在电场中运动，静电力一定做负功

4．在匀强电场中有A、B两点，将一电荷量为q的正电荷沿不同的三条路径AB、ACB和ADB到达B点，电场力做功分别为W1、W2、W3。则（　　）

A．W1＞W2＞W3 B．W1＜W2＜W3

C．W1＝W2＝W3 D．W1＝W2＞W3

二、 电势能

【导学】因重力做功与电场力做功都与路径无关，根据物体在重力场中具有重力势能，类比得电荷在电场中也具有势能．物理学中将电场中的电荷所具有的势能叫作电势能．同样与重力势能类似，电势能是由电场和电荷共同决定的，是属于电荷和电场所共有的，但习惯上说成电荷的电势能．

如图所示，若分别将小球甲、正点电荷乙(重力不计) 由静止释放．已知负电荷－Q固定，空气阻力不计．则：

(1)    释放后甲、乙分别受到什么力的作用？两者的动能如何变化？两者的动能分别是什么能量转化的？

 

 

(2)    设电荷乙在A、B两点的电势能分别为EpA和EpB.试证明电荷乙从A点运动到B点过程中，静电力做的功等于电势能的减少量，即WAB＝EpA－EpB.

 

【知识整理】

5．电势能

（1）电势能：电荷在________________中具有的势能，用________表示。

（2）单位：________，简称________，用符号表示为________。

（3）电势能是放入电场中的______与____组成的系统共有的，它既与电荷有关，也与电场有关。

（4）电势能是________（填“矢”或“标”）量，只有大小，没有方向。

6．电场力做功与电势能变化的关系

（1）电场力做功与电势能变化的定量关系

设电荷q在电场中A、B两点所具有的电势能分别为EpA和EpB，把该电荷从A点移到B点，电场力对电荷所做的功为WAB，则WAB＝EpA－EpB。

（2）电场力做功与电势能变化的定性关系

把电荷从A点移到B点，如果电场力做正功，电荷的电势能________；反之，如果电场力做负功，电荷的电势能________。

（3）电势能的大小

电荷在电场中某点的电势能的大小等于将电荷从该点移到_________位置电场力所做的功。

7．电势能的两点说明

（1）系统性：电荷与________共有的能量。

（2）相对性：通常取________________或________为零电势能的位置。

【例题】

8．在电场中，把一点电荷从A点移到B点，静电力做的功为，以下说法正确的是（　　）

A．电荷在A点具有的电势能是

B．电荷在B点具有的电势能是

C．从A移动到B过程中电荷的电势能增加了

D．从A移动到B过程中电荷的电势能减少了

9．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．把负电荷从A移到B，电场力做负功，电荷的电势能减少

B．把正电荷从A移到B，电场力做正功，电荷的电势能减少

C．把负电荷放置在A点，其电势能一定为负

D．把正电荷放置在B点，其电势能一定为正

10．如图，在电场强度为的匀强电场中有三个点，的长度为的长度为，其中沿着电场线方向，和电场线方向的夹角为。将电荷量为的正电荷从A点移动到B点，再从B点移到C点。求