第十章 静电场中的能量 章末素养提升（配套教参Word）-【步步高】2025-2026学年高二物理必修第三册学习笔记（人教版）

本高中物理讲义聚焦电场能的性质、电容器及带电粒子在电场中的运动核心知识点，从静电力做功与电势能变化切入，系统梳理电势、电势差、等势面及匀强电场U=Ed关系，延伸至电容器定义式与决定式，再到带电粒子加速（动能定理）和偏转（类平抛运动分解），构建完整知识支架。 资料以素养再现与提能训练结合为特色，物理观念部分整合电场能等核心概念，科学思维突出类平抛模型建构与演绎推理（如推导U=Ed），科学探究含电容器充放电实验（I-t图像分析）。提能训练选用高考题（如例2对称性分析电场），课中助力核心素养落实，课后帮助学生通过例题与总结查漏补缺。

章末素养提升 素养再现 物理观念 电场能 的性质 1.静电力做功与电势能变化之间的关系： 静电力做正功，即WAB>0，电势能减少，静电力做负功，即WAB<0，电势能增加 2.电势：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量之比。公式：φ= 3.电势差：电场中两点之间电势的差值，也叫作电压。静电力做功与电势差的关系WAB=qUAB或UAB= 4.等势面：电场中电势相同的各点构成的面 5.匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两点间沿电场方向的距离的乘积，关系式UAB=Ed 电容器 1.定义式：C=(比值定义法) 2.平行板电容器电容的决定式：C= 带电粒子在电场中的加速 将带电粒子从一个极板处由静止释放，到达另一极板时速度为v，则qU=mv2，v= 带电粒子在电场中的偏转 初速度方向：粒子做匀速直线运动，通过电场的时间t= 离开电场时垂直于板方向的分速度vy=at= 速度方向与初速度方向夹角的正切值tan θ== 离开电场时沿静电力方向的偏移量y=at2= 科学思维 1.科学推理、论证：本章关于电势能、电势、电场强度与电势差的关系等知识的学习都是通过演绎的方式进行的。例如把恒力做功的普遍公式用于匀强电场中静电力做功的情况，推导出静电力做功与路径无关的结论 2.用物理量之比定义新物理量，被定义的新物理量跟定义式中的物理量不是同一研究对象，没有因果关系，如通过电势能与电荷量的比值定义电势，用来描述静电场能的性质，与试探电荷无关 3.运用类比法分析带电粒子在匀强电场中的偏转问题，建立类平抛运动的物理模型 科学探究 1.能针对电容器充、放电过程中的电压、电流等物理量的变化提出相关的问题或猜想 2.会根据实验电路选择合适的器材进行实验；能在初步观察的基础上确定记录数据的时间间隔；能通过同学间的合作，记录不同时刻电流表的读数 3.会根据实验数据画出I-t图像，推断电荷量的变化情况 科学态度 与责任 1.通过实验的操作，形成严谨细致，实事求是的科学态度 2.通过电容器等知识的学习，体会科学、技术、社会之间的密切联系，逐渐形成探索自然的内在动力 提能训练 例1　(2024·安阳市高二期末)在一正点电荷形成的电场中，A、B两点的电势分别为φA、φB，电场强度的大小分别为EA、EB。若以无穷远处的电势为0，到场源电荷(电荷量为Q)距离为r的点的电势为φ=，则(　　) A.= B.= C.= D.= 答案　C 解析　根据电势公式φ=k， 有=，根据电场强度公式知E=k代入得=，则可知=，故选C。 例2　(2022·湖南卷)如图，四根完全相同的均匀带正电绝缘长棒对称放置在长方体的四条长边a、b、c、d上。移去a处的绝缘棒，假定另外三根绝缘棒电荷分布不变。关于长方体几何中心O点处电场强度方向和电势的变化，下列说法正确的是(　　) A.电场强度方向垂直指向a，电势减小 B.电场强度方向垂直指向c，电势减小 C.电场强度方向垂直指向a，电势增大 D.电场强度方向垂直指向c，电势增大 答案　A 解析　根据对称性与电场叠加原理可知，移去a处绝缘棒前O点电场强度为0，则移去a处的绝缘棒后，电场强度方向垂直指向a，再根据电势的叠加原理，设每根长棒在O点产生的电势为φ0，四根完全相同、均匀带正电绝缘长棒在O点产生的电势为4φ0，现在撤去a处的绝缘棒后，其他三棒在O点产生的电势为3φ0，故O点的电势减小，故选A。 例3　(2024·揭阳市高二期末)如图所示，平行板电容器的两极板连接一电压恒定的电源，板间距离为d，一带电粒子P静止在电容器内部。若固定该带电粒子，将电容器极板间距离增加h，然后释放该带电粒子。重力加速度为g，则粒子的加速度大小为(　　) A.g B.g C.g D.g 答案　A 解析　极板间距离增加之前，粒子受重力和静电力作用处于平衡，有mg=q 将电容器极板间距离增加h后，由牛顿第二定律得 mg-q=ma 解得a=g 电容器和力学知识的综合问题的解题思路 电容器与力学知识的综合问题是静电场与力学知识的综合，分析方法与力学问题的分析方法基本相同：先分析受力情况，再分析运动情况和运动过程，然后选用合适的物理规律列式求解问题，往往涉及电容的定义式和决定式、静电力、平衡条件、牛顿第二定律、动能定理等。 例4　(多选)(2025·内江市高二期中)两个质量相等、电荷量不等的带电粒子甲、乙，以不同的速率沿着AO方向垂直射入匀强电场，电场强度方向竖直向上，它们在圆形区域中运动的时间相同，其运动轨迹分别如图所示。不计粒子所受的重力及粒子间的相互作用，下列说法正确的是(　　) A.甲粒子带正电荷 B.甲粒子所带的电荷量比乙粒子的多 C.乙粒子在圆形区域中动能变化量比甲粒子的大 D.乙粒子进入电场时的速度比甲粒子的大 答案　AC 解析　甲粒子进入电场后向上偏转，所受静电力竖直向上，与电场方向相同，故甲粒子带正电荷，故A正确；两粒子在匀强电场中均做类平抛运动，在竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动，有y=at2=t2，E、t、m相等，则y与q成正比，甲粒子的竖直分位移比乙粒子小，则甲粒子所带电荷量比乙粒子少，故B错误；静电力对粒子做功为W=qEy，甲粒子带电荷量小，偏转距离小，则静电力对甲粒子做功少，根据动能定理可知，乙粒子在圆形区域中动能变化量比甲粒子的大，故C正确；水平方向有x=v0t，相同时间内，乙粒子的水平分位移小，则乙粒子进入电场时的速度比甲粒子的小，故D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $