10.1 电势能和电势(Word学生用书)-【学霸笔记·同步精讲】2026-2027学年高中物理必修第三册（人教版)

该高中物理导学案围绕“电势能和电势”展开，核心知识点包括静电力做功特点、电势能及电势。课堂通过闪电情境导入引发思考，结合自主学习填空、易错辨析夯实基础，再经不同路径做功的探究活动，构建从具体现象到抽象规律的学习支架。 导学案以情境激发兴趣，通过自主学习与探究结合，帮助学生建立电势能、电势的物理观念，借助科学推理分析静电力做功与路径无关等规律，例题和即学即练分层设计，提升科学思维能力，便于学生自主学习与教师教学评估。

1.电势能和电势 1.知道静电力做功与路径无关。（物理观念） 2.理解电势能的概念，认识电势能的相对性。（物理观念） 3.理解静电力做功与电势能变化的关系。（科学思维） 4.知道电势的定义方法、定义式和单位。（物理观念） 5.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。（科学思维） 知识点一　静电力做功的特点 　如图所示的闪电发生过程中，云层与大地之间形成强电场，电子会从云层转移到地面，在转移过程中，电子所受的静电力是否对电子做功？ 〔阅读教材P26—P27，完成下列填空〕 1.静电力做功：在匀强电场中，静电力做功W=Eqd。其中d为电荷在　　　　　　移动的距离。 2.静电力做功的特点：在匀强电场中移动电荷时，静电力做的功与电荷的　　　　位置和　　　　位置有关，与电荷经过的路径　　　　。 　（1）只要电荷在电场中移动，静电力一定做功。（　　） （2）静电力做功与重力做功类似，与初末位置有关，与路径无关。（　　） （3）电荷从电场中的A点运动到B点，路径不同，静电力做功不同。（　　） 　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？ 　“静电力所做的功与电荷经过的路径无关”这个结论虽然是从匀强电场得出的，但对非匀强电场同样适用。 （2026•江苏盐城期末）如图所示，电场强度为E的匀强电场中，带电荷量为＋q的电荷沿直线AB、折线ACB、曲线ANB运动，已知AB长为d，关于静电力做的功和大小关系，下列说法正确的是（　　） A．沿折线ACB运动时，静电力做功最多 B．沿直线AB运动时，静电力做功最少 C．沿曲线ANB运动时，静电力做功最多 D．这三种运动路径，静电力所做的功一样多 尝试解答　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　 　两带电小球（可视为质点）的电荷量分别为＋q和－q，固定在一长度为l的绝缘细杆的两端，置于电场强度大小为E的匀强电场中，杆与电场强度方向平行，其位置如图所示。若此杆绕过O点垂直于杆的轴转过180°，则在此转动过程中静电力做的功为（　　） A.0　 B．qEl C.2qEl　 D．πqEl 知识点二　电势能 〔阅读教材P27—P28，完成下列填空〕 1.电势能 （1）定义：电荷在　　　　中具有的势能，用Ep表示。 （2）静电力做功与电势能变化的关系 ①关系式：WAB=　　　　。 ②静电力做正功，电势能　　　　；静电力做负功，电势能　　　　。 2.电势能的大小 （1）先规定　　　　势能位置。通常规定电荷在离场源电荷　　　　处或电荷在　　　　电势能为零。 （2）电荷在某点的电势能，等于把它从这点移到　　　　　　时静电力所做的功。 【微思考】 　观察下列图形，请思考： （1）电场力做正功，电势能怎样变化？ （2）电场力做负功，电势能怎样变化？ 　一个电荷量为q的正电荷在电场强度为E的匀强电场中，只受静电力的作用，从A点运动到了B点。 （1）在此过程中，电荷的动能变化了多少？从能量转化的角度分析，动能的变化说明什么？ （2）电荷在A→B过程中减少的能量形式与静电力做功什么关系？ （3）如何确定电荷在电场中某点的电势能数值？ 1.电势能的性质 性质 理解 系统性 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，我们习惯上说成电荷的电势能 相对性 电势能是相对的，其大小与选定的电势能为零的参考点有关。确定电荷的电势能，首先应确定零势能位置 标矢性 电势能是标量，有正负，但没有方向 2.电势能的大小与零电势能点的选取有关，但电势能的变化与零电势能点的选取无关。 在电场中，把点电荷从A点移动到B点，克服静电力做功6×108 J，下列说法正确的是（　　） A．该电荷在B点具有的电势能为6×108 J B．该电荷在B点具有的电势能为－6×108 J C．该电荷的电势能增加了6×108 J D．该电荷的电势能减少了6×108 J 尝试解答　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 将电荷量为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）该负电荷从A移到B，再从B移到C的过程中，电势能共改变了多少？ （2）如果规定A点的电势能为零，则该负电荷在B点和C点的电势能分别为多少？ 尝试解答 　下列说法正确的是（　　） A．重力做功与路径无关，而静电力做功与路径有关 B．静电力对电荷做正功时，电荷具有的电势能将增加 C．A电荷的电势能EpA=3 J，B电荷的电势能EpB=－4 J，则EpA＜EpB D．静电力对电荷做负功时，电荷具有的电势能将增加 知识点三　电势 〔阅读教材P28—P29，完成下列填空〕 1.定义：电荷在电场中某一点的　　　　与它的电荷量之比。 2.定义式：φ=　　　　。 3.单位：在国际单位制中，电势的单位是　　　　，符号是　　　　。 4.与电场线方向的关系：沿着电场线方向电势逐渐　　　　。 5.标矢性：电势是标量，只有大小，没有方向，但有　　　　之分。 （1）电荷在电势高处具有的电势能一定大。（　　） （2）沿电场线方向电势降低，与试探电荷的电性无关。（　　） （3）电场线密集处电场强度大，电势高。（　　） （4）某电场中，A点的电势φA=－3 V，B点的电势φB=－4 V，则φA＜φB。（　　） 　在如图所示的匀强电场中，电场强度为E，取O点为零势能点，A点距O点的距离为l，AO连线与电场强度负方向的夹角为θ。 （1）电荷量为q、－q和2q的试探电荷在A点的电势能分别为多少？ （2）不同电荷在同一点的电势能与电荷量的比值是否相同？ （3）不同电荷在同一点的电势能与电荷量的比值与试探电荷的电荷量是否有关系？ （4）根据（2）（3）的结论，说明某点的电势与试探电荷的电荷量及电荷在该点的电势能有关吗？ 电势的性质 相对性 电势是相对的，电场中某点的电势高低与零电势点的选取有关。通常将离场源电荷无穷远处或大地选为零电势点 固有性 电场中某点的电势大小是由电场本身的性质决定的，与在该点是否放有电荷及所放电荷的电荷量和电势能均无关 标矢性 电势是标量，在规定了零电势点后，电场中各点的电势可能是正值，也可能是负值。电势的正负只表示大小，不表示方向 角度1　电场强度与电势 如图所示，a、b、c是电场中的三个点，其电场强度大小分别为Ea、Eb、Ec，电势分别为φa、φb、φc。下列说法正确的是（　　） A．Ea＜Eb＜Ec　 B．Ea=Eb=Ec C．φa＞φb＞φc　 D．φa=φb＞φc 尝试解答　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　（2026•广东深圳月考）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两点的电场强度和电势，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 角度2　电势高低的判断 将一正电荷从无限远处移入电场中的M点，电势能减少了8.0×10－9 J，若将另一等量的负电荷从无限远处移入电场中的N点，电势能增加了9.0×10－9 J，则下列判断中正确的是（　　） A．φM＜φN＜0　 B．φN＞φM＞0 C．φN＜φM＜0　 D．φM＞φN＞0 尝试解答　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 规律总结 电势高低的三种判断方法 （1）依据电场线方向：沿电场线方向电势逐渐降低。 （2）电荷的正负：取无限远处电势为零，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。 （3）依据电势能的高低：正电荷电势能大处电势较高，负电荷电势能大处电势较低。 　（2026•江苏扬州期末）一电荷量为＋q的试探电荷位于电场某点时，其电势能为Ep，若把该试探电荷的电荷量变为－3q，电场中该点的电势为（　　） A．　 B．－ C．　 D．－ 　电势与电势能的比较 电势φ 电势能Ep 物理意义 反映电场能的性质的物理量 电荷在电场中某点所具有的电势能 相关因素 电场中某一点的电势φ的大小，只跟电场本身有关，跟试探电荷q无关 电势能大小是由点电荷q和该点电势φ共同决定的 大小 电势沿电场线方向逐渐降低，选定零电势点后，某点的电势高于0，为正值；某点的电势低于0，为负值 正电荷（＋q）电势能的正负跟电势的正负相同 负电荷（－q）电势能的正负跟电势的正负相反 单位 伏特（V） 焦耳（J） 如果把q=1.0×10－8 C的正电荷从无限远处移到电场中的A点，需要克服静电力做功W=1.2×10－4 J，那么： （1）q在A点的电势能和A点的电势各是多少？ （2）q未移入电场前，A点的电势是多少？ 尝试解答 完成课后作业　第十章　1. 答案 1.电势能和电势 知识点一　 情境导入 　提示：做功。 自主学习 1.电场方向上　2.起始　终止　无关 易错辨析 （1）×　（2）√　（3）× 课堂互动 探究 　提示：（1）qE•|AM|　（2）qE•|AM| （3）qE•|AM|　（4）电荷在匀强电场中沿不同路径由A点运动到B点，静电力做功相同。说明静电力做功与路径无关，只与初、末位置有关。 【例 1】　D　静电力做功与路径无关，只与初、末位置有关，则这三种运动路径，静电力所做的功一样多，故选D。 即学即练 　C　静电力对两带电小球均做正功，大小与路径无关，对每个带电小球做的功均为qEl，共为2qEl，故C正确。 知识点二　 自主学习 1.（1）电场　（2）①EpA－EpB　②减少　增加　2.（1）零 无限远　大地表面　（2）零势能位置 【微思考】 　提示：（1）电场力做正功，电势能减少。 （2）电场力做负功，电势能增加。 课堂互动 探究 　提示：（1）电荷的动能增加ΔEk=WAB=qExAB；从能量转化的角度看，电荷的动能增加意味着有另外一种形式的能量减少，且这种减少的能量形式与静电力做功相关。 （2）类比重力做功会引起重力势能的变化，静电力做功引起电势能的变化。电荷在A→B过程中，静电力做正功，电荷的电势能减少，且静电力做的功等于电荷电势能的减少量，即WAB=EpA－EpB。 （3）类比重力势能的确定方法，需要先规定电荷在电场中某点的电势能为0，然后确定电荷在电场中其他位置的电势能。电荷在某点的电势能，等于把电荷从这点移到零势能位置时静电力所做的功。 【例 2】　C　把点电荷从A点移动到B点，克服静电力做功6×108 J，根据静电力做功与电势能变化关系ΔEp=－WAB=－（－6×108 J）=6×108 J，可知该电荷的电势能增加了6×108 J；由于不知道A点的电势能，所以不能确定该电荷在B点具有的电势能，故选C。 【例 3】　（1）增加1.8×10－5 J　（2）3×10－5 J　1.8×10－5 J 解析：（1）负电荷从A移到C，静电力做的功WAC=－3×10－5 J＋1.2×10－5 J=－1.8×10－5 J，电势能增加1.8×10－5 J。 （2）WAB=EpA－EpB=－3×10－5 J，又EpA=0，则EpB=3×10－5 J。WAC=EpA－EpC=－1.8×10－5 J，又EpA=0，则EpC=1.8×10－5 J。 即学即练 　D　重力做功和静电力做功均与路径无关，与初、末位置有关，A错误；由静电力对电荷做功特点可知，静电力对电荷做正功时，电荷具有的电势能将减少，静电力对电荷做负功时，电荷具有的电势能将增加，B错误，D正确；电势能是标量，电势能的正或负表示电荷在该点的电势能比零电势能点的电势能大或小，则有EpA＞EpB，C错误。 知识点三　 自主学习 1.电势能　2.　3.伏特　V　4.降低　5.正负 易错辨析 （1）×　（2）√　（3）×　（4）× 课堂互动 探究 　提示：（1）Eqlcos θ、－Eqlcos θ、2Eqlcos θ　（2）相同 （3）无关　（4）无关 【例 4】　C　电场线密的地方电场强度大，电场线疏的地方电场强度小，题图所示的三点中，a点处电场线最密，则a点的电场强度最大；c点处电场线最稀疏，则c点的电场强度最弱，所以有Ea＞Eb＞Ec，故A、B错误；沿着电场线方向，电势逐渐降低，则有φa＞φb＞φc，故C正确，D错误。 即学即练 　C　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。 【例 5】　C　取无限远处的电势为零，则正电荷在M点的电势能为－8.0×10－9 J，负电荷在N点的电势能为9.0×10－9 J。由φ=知，M点的电势φM＜0，N点的电势φN＜0，且|φN|＞|φM|，则φN＜φM＜0，故C正确。 即学即练 　A　根据电势的定义式有φ=，上述表达式是比值定义式，电势由电场本身决定，与试探电荷无关，即若把该点电荷换成电荷量为－3q的点电荷，电场中该点的电势仍然为，故选A。 【提能驿站】 【典例 】　（1）1.2×10－4 J　1.2×104 V　（2）1.2×104 V 解析：（1）静电力做负功，电势能增加，无限远处的电势为零，电荷在无限远处的电势能也为零，即φ∞=0，Ep∞=0。由W∞A=Ep∞－EpA得EpA=Ep∞－W∞A=0－（－1.2×10－4 J） =1.2×10－4 J 那么φA==1.2×104 V。 （2）A点的电势是由电场本身决定的，跟A点是否有电荷存在无关，所以q未移入电场前，A点的电势仍为1.2×104 V。 5 / 6 学科网（北京）股份有限公司 $