4 第1章 第四节 电势能与电势（PPT同步课件）-【学而思】2026-2027学年高二物理必修第三册（粤教版）

该高中物理课件围绕电势能与电势展开，涵盖电场力做功特点、电势能（概念、与做功关系、性质）、电势、等势面等核心知识点，通过知识辨析题导入，搭建从电场力到能量、电势的学习支架，衔接前后知识脉络。 其亮点在于运用表格对比（如电势能性质、等势面特点）和典例分析（如带电油滴问题），结合物理观念中的能量观念与科学思维中的模型建构、科学推理，帮助学生系统掌握判断计算方法。学生能提升知识应用能力，教师可高效开展结构化教学。

1.电场力所做的功只与电荷的电荷量及其起点、终点的位置有关,与路径无关。 2.在匀强电场中,电场力做的功为W=qEd,其中d为沿电场线方向的位移。 第四节 电势能与电势 知识 清单破 知识点 1 电场力做功的特点 第1讲　描述运动的基本概念 1.概念:电荷在静电场中的某一位置具有的势能叫作电势能,可用Ep表示。 2.电势能与电场力做功的关系:电场力对电荷做的功WAB等于电荷在始点的电势能EpA减去电 荷在终点的电势能EpB,用公式表示为WAB=EpA-EpB。电场力做正功,电势能减少;电场力做负功, 电势能增加。 3.电势能的大小:若将电荷在无穷远点O处的电势能定为零,则电荷在电场中A点的电势能大 小就等于将电荷从A点移到无穷远处电场力所做的功,即EpA=WAO。 知识点 2 电势能 第1讲　描述运动的基本概念 相对性 电势能的数值大小与零电势能点的选取有关,通常把电荷在离场源电荷无穷远处或电荷在大地上时的电势能规定为零 系统性 电势能由电场和电荷共同决定,但我们习惯说成是电场中的电荷所具有的电势能 标量性 电势能是标量,有正负、无方向。电势能为正值表示电势能大于电荷在零势能点的电势能,电势能为负值表示电势能小于电荷在零势能点的电势能 4.电势能的性质 第1讲　描述运动的基本概念 知识点 3 电势 定义 电荷在电场中某一点的电势能与它的电量之比,叫作这一点的电势 公式 φ= ,电场中某点电势的大小由电场本身的性质决定,与是否放入试探电荷无关 单位 在国际单位制中,电势的单位是伏特,符号为V,1 V=1 J/C 标矢性 电势是标量,有大小,没有方向,但有正、负之分 相对性 电场中各点电势的大小,与所选取的零电势点的位置有关,在物理学中,常取离场源电荷无穷远处的电势为零。在实际应用中,则常取大地的电势为零 与电场线的关系 沿着电场线方向,电势逐渐降低 第1讲　描述运动的基本概念 1.定义:电场中电势相同的各点构成的面叫作等势面。 2.特点 (1)在同一等势面上移动电荷时,电场力不做功。 (2)等势面一定与电场线垂直,即跟场强的方向垂直。 (3)电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面。 (4)任意两个等势面都不相交。 知识点 4 等势面 第1讲　描述运动的基本概念 1.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。 (　    ) 2.正电荷沿着电场线方向运动,电场力对正电荷做正功,负电荷逆着电场线方向运动,电场力 对负电荷做正功。 (　    ) 3.电场线越密处场强越大,电势越高。(　    ) 4.电荷在电势高处具有的电势能大。 (　    ) 5.确定电荷在某点的电势能应先规定零电势能点。 (　    ) 6.以点电荷为球心、r为半径的球面上各点的电势、电场强度均相同。(　    ) 知识辨析 判断正误，正确的画“ √” ，错误的画“ ✕” 。 ✕ √ 电场线越密处场强越大,而电势的高低要看电场线的方向,电场线密的地方电势不一定高。 提示 ✕ 正电荷在电势高处具有的电势能大,而负电荷在电势高处具有的电势能小。 提示 ✕ 以点电荷为球心、r为半径的球面上各点的电势相等,电场强度大小相等,但电 场强度的方向不相同,故电场强度不同。 提示 ✕ √ 第1讲　描述运动的基本概念 疑难 情境破 疑难 1 电势、电势能高低的判断及大小计算 讲解分析 1.电势高低的四种判断方法 判断角度 判断方法 依据电场线方向 沿电场线方向电势逐渐降低 依据公式 根据公式φ= 计算出电势的大小,然后进行比较 依据场源电荷的正负 取无穷远处电势为零,正电荷周围电势为正值,负电荷周围电势为负值;靠近正电荷处电势高,靠近负电荷处电势低 依据电势能的大小 正电荷的电势能大处电势高,负电荷的电势能大处电势低 第1讲　描述运动的基本概念 2.电势能大小的四种判断方法 判断角度 判断方法 依据做功判断 电场力做正功,电势能减小;电场力做负功,电势能增大 依据电势的高低 正电荷在电势高的地方电势能大,负电荷在电势低的地方电势能大 依据公式 由Ep=qφ,将q、φ的大小、正负号一起代入公式,Ep的值越大,电势能越大 依据能量守恒 在电场中,若只有电场力做功,电荷的动能和电势能相互转化,动能增大,电势能减小,反之电势能增大 第1讲　描述运动的基本概念 3.电势能、电势大小的计算 电势能 大小的 计算 (1)电荷在某点的电势能,等于把它从这点移动到零势能位置时电场力做的功 (2)电场力做的功等于电势能的减少量,即WAB=EpA-EpB,若EpB=0,则电荷在A点的电势能EpA=WAB (3)若电场中只有电场力做功,电荷的动能和电势能相互转化,有EkB-EkA=EpA-EpB 电势大小 的计算 由φ= 求电势时可将各量的“+”“-”直接代入计算 第1讲　描述运动的基本概念 疑难 2 常见电场的等势面及等势面的应用 讲解分析 1.常见典型电场的等势面 等势面图样 等势面特点 正、负点电荷 正点电荷 负点电荷 ①点电荷电场的等势面是以点电荷为球心的一组同心球面; ②相邻等势面间电势差相等时,离点电荷越远,等势面越稀疏; ③取无限远处电势为零时,正电荷电场中电势都大于零,越 靠近正电荷的地方电势越高;负电荷电场中电势都小于零, 越靠近负电荷的地方电势越低 第1讲　描述运动的基本概念 等量同种点电荷   等量正点电荷 以两等量正点电荷为例: ①等势面是两簇对称的曲面; ②在两点电荷连线上,中点处电势最低,但不为零;由中点向左右两侧,电势升高,且越靠近点电荷,等差等势线越密集; ③在两点电荷连线的中垂线上,连线中点处电势最高,由 中点沿上下两侧,电势逐渐降低 第1讲　描述运动的基本概念 等势面图样 等势面特点 等量同种点电荷   等量负点电荷   特别说明:在两等量负点电荷 连线上以及连线的中垂线上, 电势分布情况与等量同种正 点电荷的分布关于横轴对称 第1讲　描述运动的基本概念 等量异种点电荷   等势面是两簇关于两点电荷 连线的中垂面对称的曲面,从 正电荷到负电荷,电势逐渐降 低;中垂面是一个等势面,电势为零;在两点电荷连线上,关于O对称处的电势数值相等,正负相反 匀强电场   ①匀强电场的等势面是一簇垂直于电场线的平面; ②匀强电场的等差等势面是互相平行、间距相等的平面 第1讲　描述运动的基本概念 2.等势面的应用 (1)由等势面可以判断电场中各点电势的高低。 (2)由等势面可以判断电荷在电场中移动时电场力做功的情况。 (3)由于等势面和电场线垂直,已知等势面的形状分布,可以绘制电场线,从而确定电场大体分布。 (4)由等差等势面的疏密,可以定性地比较其中两点场强的大小。 第1讲　描述运动的基本概念 典例　如图所示,金属板带有等量异种电荷,板间某一竖直平面内电场线的分布如实线所示 【1】,已知该平面内P、O的连线为等势线,且与电场线上两点M、N的连线垂直【2】。一带电油 滴在O点处于静止状态【3】。则 (　    )   A.若将油滴置于P处,仍能静止 B.若将油滴从M处释放,将沿电场线运动至N处 C.M点的电势一定比N点的高 D.油滴在M点的电势能一定比在N点的小 D 第1讲　描述运动的基本概念 信息提取    【1】电场线的疏密表示场强的大小,据此可判断P、O两点电场强度的大小关系。 【2】P、O两点电势相等,M、N两点电势不相等。 【3】带电油滴在O点所受合力为零。 思路点拨    解答本题的三个关键: (1)判断油滴能否静止,要分析油滴的受力情况,判断电场力与重力的大小关系,根据力和运动 的关系【4】得出结论。 (2)判断电势的高低,要判断出电场线的方向,然后根据电场线方向与电势关系【5】得出结论。 (3)根据电势能与电势的关系【6】判断电势的高低关系。 第1讲　描述运动的基本概念 解析    由于带电油滴在O点处于静止状态,说明在O点其所受的电场力与重力大小相等、方 向相反(由【3】得到),由电场线的分布可知,P点的电场强度大于O点的电场强度(由【1】得 到),即EP>EO,则带电油滴在P点所受的电场力大于重力,则油滴不会处于静止状态(由【4】得 到),选项A错误。带电油滴受到重力和电场力的作用,由于电场方向沿电场线的切线方向,可 知重力与电场力的合力的方向时刻在变化,其合力的方向不沿着电场线,根据物体做曲线运 动的条件可知,油滴也不会沿电场线运动到N处,选项B错误。因沿着电场线的方向电势逐渐 降低,由于电场线的方向未知,故M、N点电势高低也是未知的(由【5】得到),选项C错误。若 油滴带负电,则上极板带正电,φM>φN,则根据Ep=φq可知EpM<EpN;若油滴带正电,则上极板带负 电,φM<φN,同理可知EpM<EpN(由【6】得到),选项D正确。 第1讲　描述运动的基本概念 疑难 3 电场中的功能关系 讲解分析 1.电荷电势能的变化只与静电力做功有关,与其他力做功无关。静电力做的功等于电势能的 减少量,即W电=-ΔEp=Ep1-Ep2。 2.若只有静电力做功,电势能与动能之和保持不变;若只有静电力和重力做功,电势能、重力 势能、动能之和保持不变。 3.除重力之外,其他各力对物体做的功等于物体机械能的变化量,即W除重力外=ΔE。 4.根据动能定理,合外力做的功等于物体动能的变化量,即W合=ΔEk,有W电场力+W其他力=ΔEk=Ek2-Ek1。 第1讲　描述运动的基本概念 $