第一章 第四节 第1课时 电势能与电势（配套课件PPT）-【步步高】2025-2026学年高二物理必修第三册学习笔记（粤教版）

该高中物理课件聚焦电势能与电势核心内容，通过匀强电场中不同路径做功问题导入，先回顾恒力做功方法，推导电场力做功与路径无关的特点，再类比重力势能建立电势能概念，最终以比值定义电势，构建连贯知识支架。 其亮点在于以问题链驱动科学探究，结合模型建构推导规律，通过例题和易错题强化能量观念与科学推理。分层课时对点练满足不同学生需求，助力学生深化概念理解，教师可直接用于课堂教学与分层辅导。

第 一 章 第 四 节 电势能与电势 第1课时 1.知道电场力做功的特点，掌握电场力做功与电势能变化的关系(重点)。 2.理解电势能、电势的概念，知道参考点的选取原则(重难点)。 3.掌握电势能的计算方法(重点)。 4.会判断电场中两点电势的高低(重点)。 学习目标 内容索引 课时对点练 一、电场力做功 二、电势能 三、电势 < 一 > 电场力做功 如图所示，在电场强度为E的匀强电场中，电量为+q的试探电荷沿三种不同路径从点A移动到点B，A、B两点间距离为d，回答下列问题： (1)匀强电场中电场力特点是什么？ 答案　匀强电场中电场力是恒力，大小为Eq。 (2)如何求解恒力做功的大小？ 答案　方法一：W=Flcos α 方法二：W=F·(lcos α) 方法三：W=(Fcos α)·l (3)求图(a)(b)(c)中s1、s2、s3三种路径下电场力做的功。 答案　Wa=Wb=Wc=EqLx=Eqd。 (4)总结匀强电场中电场力做功的特点。 答案　在匀强电场中移动电荷时，电场力所做的功只与电荷的电量及起点、终点的位置有关，与路径无关。 (5)上述结论是在匀强电场中推导出来的，对于非匀强电场也适用吗？ 答案　适用。 返回 < 二 > 电势能 (1)分析正电荷只在静电力作用下从A→B运动(图甲)和从B→A运动时(图乙)静电力做功情况、动能和电势能的变化。 答案　从A→B静电力做正功，动能增加，电势能减少； 从B→A静电力做负功，动能减少，电势能增加。 (2)参考重力做功与重力势能变化的关系总结静电力做功与电势能之间有什么关系。 答案　WAB=EpA-EpB，WAB=-ΔEp 静电力做的功等于电势能的变化量。 (3)如果规定B点为零势能位置，若电荷从A移动至B静电力对电荷做功为WAB，则电荷在A点电势能是多少？ 答案　由WAB=EpA-EpB=EpA-0得EpA=WAB。 1.定义：电荷在电场中具有的势能，是与 有关的物理量。符号：Ep。 2.电场力做功与电势能变化之间的关系： (1)WAB= 。 (2)电场力做正功，即WAB>0，电势能 ；电场力做负功，即WAB<0，电势能 。 3.电势能的大小：若将无穷远处的电势能定为零，则电荷在电场中点A的电势能大小就等于将电荷从该点移到 电场力所做的功。 梳理与总结 位置 EpA-EpB 减少 增加 无穷远处 4.电势能的几点说明： (1)标量：正负值表示电势能大小。 (2)系统性：电荷与电场共有的能量。 (3)相对性：通常以离场源电荷 或 为零势能面。 无限远 地面 将带电荷量为6×10-6 C的负电荷从电场中的A点移到B点，克服静电力做了3×10-5 J的功，再从B移到C，静电力做了1.2×10-5 J的功，则： (1)电荷从A移到B，再从B移到C的过程中电势能改变了多少？ 例1 答案　见解析 静电力先做负功后做正功，则电荷从A经B到C的过程中，静电力做功WAC=WAB+WBC=(-3×10-5+1.2×10-5) J=-1.8×10-5 J，则知电势能增加了1.8×10-5 J。 (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？ 答案　见解析 若A点的电势能为零，则B点的电势能为EpB=EpA-WAB=0-WAB=3×10-5 J，同理，C点的电势能为EpC=EpA-WAC=0-WAC=1.8×10-5 J。 (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？ 答案　见解析 若B点的电势能为零，则该电荷在A点的电势能为EpA'=EpB'+WAB=0+WAB=-3×10-5 J C点的电势能为EpC'=EpB'-WBC=0-WBC=-1.2×10-5 J。 返回 < 三 > 电势 在如图所示的匀强电场中，电场强度大小为E，取O点为零势能点，A点距O点的距离为l，AO连线与电场强度反方向的夹角为θ。 答案　Eqlcos θ　-Eqlcos θ　2Eqlcos θ　 (1)电荷量分别为q、-q和2q的试探电荷在A点的电势能分别为多少？ 答案　相同　无关 (2)不同电荷在同一点的电势能与电荷量的比值是否相同？与试探电荷的电荷量是否有关系？ 1.电势：电荷在电场中某一点的电势能与它的 之比。 2.公式：φ=___，其中φ由电场中这点的电场 决定，与试探电荷q本身____(选填“有关”或“无关”)。公式应用时，Ep、q均需代入正、负号。 3.单位：在国际单位制中，电势的单位是 ，简称伏，符号是V，1 V =1 J/C。 梳理与总结 电量 性质 无关 伏特 4.标矢性：电势虽然有正、负，但电势和电势能一样是标量，正、负表示大小。 5.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，物理学的研究中常取离场源 的电势为零。在实际应用中，常取 的电势为零。 无限远 大地 (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？ 讨论与交流 答案　电势能减少　φA>φB (2)假如负试探电荷沿着电场线从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 (3)总结电势高低的判断方法。 答案　方法一：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。 方法二：沿着电场线方向电势逐渐降低。 方法三：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。 (1)电场强度为零的位置电势也一定为零。(　　) (2)电场强度大的位置电势不一定高。(　　) (3)电势降低的方向就是电场线的方向。(　　) (4)某电场中，A点的电势φA=-3 V，B点的电势φB=-4 V，则φA<φB。 (　　) × × √ × 易错辨析 如图，将q1=2×10-6 C的试探电荷从A点移到B点，静电力做功5×10-5 J，从B点移到无穷远处，静电力做功8×10-5 J。以无穷远处的电势为零，求： (1)电荷q1在A、B两点的电势能； 例2 答案　1.3×10-4 J　8×10-5 J 将q1=2×10-6 C的试探电荷从B点移到无穷远处，静电力做功 8×10-5 J，则W=EpB-Ep∞=EpB 所以在B点的电势能EpB=8×10-5 J 将q1=2×10-6 C的试探电荷从A点移到B点，静电力做功5×10-5 J，则W'=EpA-EpB 所以EpA=1.3×10-4 J (2)A、B两点的电势； 答案　65 V　40 V 根据φ= 可知φA==65 V，φB==40 V (3)q2=-2×10-6 C的电荷在A、B两点的电势能。 答案　-1.3×10-4 J　-8×10-5 J q2=-2×10-6 C的电荷在A、B两点的电势能EpA'=q2φA=-1.3×10-4 J，EpB'=q2φB=-8×10-5 J。 拓展1　A点与B点哪个位置电势高？ 答案　φA>φB 拓展2　q2在A点还是在B点的电势能大？ 答案　EpA<EpB (多选)(2024·肇庆市高二检测)如图所示的电场中有A、B两点，下列判断正确的是 A.电势φA<φB，场强EA>EB B.电势φA>φB，场强EA<EB C.将电荷量大小为q的正电荷从A点移到B点，电场力做正功，电势能减少 D.将电荷量大小为q的负电荷分别放在A、B两点，电荷具有的电势能EpA>EpB 例3 √ √ 电场线越密，电场强度越大，B点处电场线较密，则EA<EB，根据沿电场线方向电势降低，则φA>φB，故A错误，B正确； 将正电荷从A移到B，电场力做正功，电势能减少，故C正确； 负电荷在电势高处电势能小，故将负电荷分别放在A、B两点，电荷具有的电势能EpA<EpB，故D错误。 电势能大小的判断方法 1.根据静电力做功判断 静电力做正功，电势能减少；静电力做负功，电势能增加。 2.根据Ep=qφ判断 如果是正电荷，电势越高，电势能越大；如果是负电荷，电势越高，电势能越小。 总结提升 返回 < 四 > 课时对点练 对一对 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 题号 1 2 3 4 5 6 答案 BC BC A C D (1)60 N/C　 (2)减少1.44×10-7 J 题号 7 8 9 10 答案 D C A B 考点一　电场力做功特点 1.(多选)下列说法正确的是 A.电荷从电场中的A点运动到B点，路径不同，电场力做功的大小就可能不同 B.电荷从电场中的某点出发，运动一段时间后，又回到了该点，则电场力 做功为零 C.正电荷沿电场线运动，电场力对正电荷做正功，负电荷逆着电场线运动， 电场力对负电荷做正功 D.电荷在电场中运动，因为电场力可能对电荷做功，所以能量守恒定律在 电场中并不成立 基础对点练 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 电场力做功和电荷运动路径无关，故A错误； 电场力做功只和电荷的初、末位置有关，所以电荷从某点出发又回到了该点，电场力做功为零，故B正确； 正电荷沿电场线方向运动，则正电荷受到的电场力方向和电荷的位移方向相同，故电场力对正电荷做正功，同理，负电荷逆着电场线方向运动，电场力对负电荷做正功，故C正确； 电荷在电场中运动虽然有电场力做功，但是电荷的电势能和其他形式的能之间的转化仍然遵循能量守恒定律，故D错误。 2.(多选)(2024·揭阳市揭东三中高二期中)如图所示，以坐标原点O为圆心、半径为r的圆与坐标轴交于a、b、c、d，在O点固定一个正点电荷Q，另外还有一方向与x轴正方向相同、场强大小为E的匀强电场。当一正点电荷q在圆上移动时，则 A.从a移到c，电场力对q做功为2qEr B.从a移到c，电场力对q不做功 C.从d移到b，电场力对q做功为2qEr D.从d移到b，电场力对q不做功 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 正点电荷q从a移到c，点电荷Q产生的电场对q不做功，在匀强电场中，a、c两点的电势相等，电场力对q也不做功，故A错误，B正确； 点电荷q从d移到b，点电荷Q产生的电场对q不做功，匀强电场对q做功为W=qE·2r=2qEr，故C正确，D错误。 考点二　电势和电势能 3.下列关于电势和电势能的说法正确的是 A.电场力对电荷做正功，该电荷在电场中的电势能一定减少 B.电场中电势高的地方电荷具有的电势能大 C.选择不同的零电势点，电场中同一位置的电势值不变 D.在电场中同一位置，正试探电荷的电势能大于负试探电荷的电势能 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 根据电场力做功和电荷电势能的变化关系W电=-ΔEp易知电场力对电荷做正功，该电荷在电场中的电势能一定减少，故A正确； 由于电荷电性未知，故无法根据电势判断电势能大小关系，故B错误； 电场中选择不同的零电势点，电场中任何两点的电势差不变，但同一位置的电势值可以改变，故C错误； 若电场中某一点的电势值为正，则在该点正试探电荷的电势能大于负试探电荷的电势能，若电场中某一点的电势值为负，在该点正试探电荷的电势能小于负试探电荷的电势能，若某点的电势为零，则在该点正、负试探电荷的电势能相等，故D错误。 4.(2024·广东省六校联盟高二月考)场致发射显微镜能够用来分析样品的原子排列，其核心结构如图所示，金属针与荧光膜之间加上高电压，形成辐射状电场，关于A、B两点的电场和电势，下列说法正确的是 A.EA>EB，φA>φB B.EA<EB，φA<φB C.EA>EB，φA<φB D.EA<EB，φA>φB √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 根据沿电场线方向电势降低，可以判断电势φA<φB，根据电场线的疏密可以判断电场强度EA>EB，故选C。 5.(2023·广东省学业考试)图中的正点电荷固定，一个带负电的点电荷p从M点运动到N点，下列说法正确的是 A.M点的电势比N点的高，p的电势能增大 B.M点的电势比N点的高，p的电势能减小 C.M点的电势比N点的低，p的电势能增大 D.M点的电势比N点的低，p的电势能减小 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 √ 正点电荷的电场线方向由正点电荷指向无穷远，沿电场线方向电势降低，故M点电势低于N点电势，负点电荷p从M到N的过程电场力做正功，电势能减小，故选D。 6.如图所示的匀强电场中，有A、B、C三点，AB=5 cm，BC=12 cm，其中AB沿电场方向，BC和电场方向成60°角。一个电量为q=4×10-8 C的正电荷从A移到B，静电力做功为W1=1.2×10-7 J。求： (1)匀强电场的电场强度E的大小； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 答案　60 N/C 由W1=qE·AB得，该电场的电场强度大小为 E== N/C=60 N/C。 (2)该电荷从B到C，电荷的电势能改变多少。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 答案　减少1.44×10-7 J 该电荷从B到C，静电力做功为W2=qE·BCcos 60°=4×10-8×60×12× 10-2×0.5 J=1.44×10-7 J，所以该过程电荷的电势能减少1.44×10-7 J。 7.(2024·梅州市高二段考)如图所示，以点电荷+Q为球心的两个球面1和2，a点位于球面1上，b点、c点位于球面2上，下列说法正确的是 A.b、c两点场强相同 B.b点电势比c点高 C.将正电荷从a点移到b点，电势能增加 D.同一电荷在a点受到的电场力比在b点大 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 √ 能力综合练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 根据点电荷电场线的分布规律可知，b、c两点场强大小相等、方向不同，则b、c两点场强不相同，故A错误； b、c两点与场源电荷距离一样，b点电势等于c点电势，故B错误； a点比b点离场源电荷近，可知φa>φb，由Ep=qφ知电势能减小，故C错误； 根据点电荷电场线的分布规律，可知a点电场强度大于b点电场强度，则同一电荷在a点受到的电场力比在b点大，故D正确。 8.(2024·广州市高二期末)两个带等量正电的点电荷，固定在图中P、Q两点，MN为PQ连线的中垂线，交PQ于O点，A为MN上的一点，一带负电的试探电荷q，从A点由静止释放，只在静电力作用下运动，取无限远处的电势为零，则 A.q由A向O的运动是匀加速直线运动 B.q由A向O运动的过程电势能逐渐增大 C.q运动到O点时的动能最大 D.q运动到O点时电势能为零 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 两等量正电荷周围部分电场线如图所示，其中P、Q连线的中垂线MN上，从无限远到O过程中电场强度先增大后减小，且方向始终指向无限远方向，故试探电荷所受的电场力是变化的，q由A向O的运动是非匀加速直线运动，故A错误； 电场力方向与AO方向一致，电场力做正功，电势能逐渐减小，故B错误； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 从A到O过程，电场力做正功，动能增大，从O到N过程中，电场力做负功，动能减小，故在O点试探电荷的动能最大，速度最大，故C正确； 取无限远处的电势为零，从无限远到O点，电场力做正功，电势能减小，则q运动到O点时电势能为负值，故D错误。 9.(2024·汕尾市高二期末)如图所示，a、b、c、d四点在同一直线上，且ab=bc=cd。现将电荷量为+Q和-2Q的点电荷固定在a、d两点，下列关于b、c两点的说法正确的是 A.b点的电势比c点高 B.b点的电场强度大小比c点大 C.试探电荷从b移动到c点电场力一定做正功 D.试探电荷从b移动到c点电势能一定增加 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 沿着电场线的方向(a→d)，电势降低，故b点的电势比c点高，A正确； 设ab=bc=cd=r，由点电荷的场强公式得，b点的场强大小为Eb=+ =，c点的场强大小为Ec=+=，可得Eb<Ec，所以b点的电场强度大小比c点小，B错误； 由于试探电荷的电性不知道，无法判断电场力做正功还是负功以及电势能的变化情况，C、D错误。 10.如图所示，A、B两个点电荷分别带+Q和-Q的电荷，OO'是靠近B电荷A、B连线的垂线，OO'上有M、N两点。现将一个带正电的试探电荷沿OO'从M移到N，在此过程中静电力对试探电荷 A.做正功 B.做负功 C.不做功 D.无法判断做功情况 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 尖子生选练 √ 一个带正电的试探电荷沿OO'从M移到N，静电力和运动方向成钝角，静电力对试探电荷做负功，B正确。 返回 本课结束 第 一 章 第 四 节 $