第10章 10.1 电势能和电势（正文）（Word版）-【未来密码】2026-2027学年高中物理必修第三册关键能力提升同步学案（人教版）

该高中物理导学案聚焦电势能和电势核心知识点，通过问题情境导入，如正电荷在电场中运动的做功分析，类比重力做功等已有知识，以探究活动、典例解析及对标训练为支架，构建静电力做功、电势能、电势的知识脉络。 资料以核心素养为导向，通过类比归纳（科学思维）建立概念，结合动画模拟（科学探究）辅助理解，习题设计典型且梯度合理，助力学生形成能量观念，提升推理论证与信息获取能力，适合高效教学使用。

1 电势能和电势 【定标—核心素养】 关键能力与核心素养 考情揭秘 直击能力 定标素养 基本考查点 电势能、电势的定义 电势能增减、电势高低的判断 1. 能提取信息并加工，利用电势能和电势的定义解决问题，具备信息获取能力； 2. 能推理判断出给定情境中电势能增减和电势高低的，具备推理论证能力； 3. 能用类比重力的方法理解静电力做功与电势能的关系；能用电场强度的定义方法类比定义电势，具备类比归纳能力； 4. 理解电势能由电场和电荷共同决定，不能用来表示电场的能的性质，具备批判和创新思维； 5. 能准确表达自己对电势和电势能的理解，具备语言组织和表达能力。 1. 通过类比重力势能引入电势能，体会能量观点是分析物理问题的重要方法并进一步认识到物理和谐统一性； 2. 能利用动画模拟或仿真实验等手段模拟电场力做功，具备利用信息化手段研究抽象概念或规律的科学探究意识和素养； 3. 通过类比重力与电场强度，理解电势能与静电力做功的关系和电势的定义，经历思维探究过程； 4. 树立具体问题具体分析的科学态度，体会比值定义的建立方法，类比等科学方法在物理学研究过程中的重要意义。 重点及难点 电势能、电势概念的建立；理解建立质点模型所采用的抽象思维方法 题型及难度 选择题为主， 难度中等偏难 【本课时主要内容】 电力做功 电势能 电势 【答案】 起始位置　终止位置　正(负)　匀强　非匀强　直线　曲线　零势能　无穷远处　大地表面　大(小)　大(小)　减少量　EpA-EpB　匀强　非匀强　标量　大小　方向　正负 探究1　静电力做功 【问题导入】 一个正电荷在电场中如果只受到静电力 F 的作用，它在电场中由 A 点运动到 B 点时，静电力会对这个电荷做功，如何计算做功大小呢？ 【思考与讨论】 （1）如果正电荷q沿直线从A移向B，如图所示，在这个过程中q受到静电力F做了多少功？ （2）如果正电荷q沿折线ACB从A点移动到B点，静电力又做了多少功？ （3）如果正电荷q沿任意曲线ADB从A点移动到B点，如何求这个过程中静电力做功？ （4）这个静电力做功特点与我们以前学过的哪个力做功特点类似？ （5）你能总结出静电力做功的特点吗？ 引出静电力做功的特点：在匀强电场中移动电荷时，静电力所做的功与电荷的起始位置和终止位置有关，与电荷经过的路径无关。 典例1 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沿电场线方向,bc和电场线方向成60° 角,一电荷量q=2×10-8 C 的正电荷从a移到b静电力做功W1=1.6×10-7 J.求: 　典例1 (1) 匀强电场的场强E; (2) 电荷从b移到c,静电力做功W2. 必备知识 静电恒力做功的计算方法. 关键能力　 【答案】(1) 160 N/C　(2) 1.92×10-7 J 【解题思路】 (1) (2) 对标训练1 两带电小球,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点垂直于杆的轴线转过180°,则在此转动过程中静电力做的功为 (　　) 　对标训练1 A. 0 B. qEl C. 2qEl D. πqEl 【答案】C 【解题思路】 易错提醒 静电力做功只与初、末位置有关,而与路径无关. 探究2　电势能 【问题导入】 一个正电荷在电场中如果只受到静电力 F 的作用，它在电场中由 A 点运动到 B 点时，静电力对这个电荷做了正功 WAB。由动能定理可知，该电荷的动能增加了 WAB。从能量转化的角度思考，物体动能增加了，意味着有另外一种形式的能量减少了。这是一种什么形式的能量呢？ 【思考与讨论】 1. 重力做功与重力势能的变化有什么关系？ 2. 静电力做功与重力做功有何异同？ 3. 上述情境中，什么能量减少了？ 典例2 如图所示,A、B、C为电场中同一电场线上的三点.设电荷在电场中只受静电力作用,则下列说法正确的是 (　　) 　典例2 A. 若在C点无初速度地释放正电荷,则正电荷向B运动,电势能减少 B. 若在C点无初速度地释放正电荷,则正电荷向A运动,电势能增加 C. 若在C点无初速度地释放负电荷,则负电荷向A运动,电势能增加 D. 若在C点无初速度地释放负电荷,则负电荷向B运动,电势能减少 必备知识 静电力做功与电势能变化的关系. 关键能力　 【答案】A 【解题思路】 对标训练2 在O点处固定一个正点电荷,P点在O点右上方,从P点由静止释放一个带负电的小球,小球仅在重力和该点电荷静电力作用下在竖直面内运动,某一段轨迹如图所示,M、N是轨迹上的两点,OP>OM,OM=ON,则小球 (　　) 　对标训练2 A. 在运动过程中,电势能先增加后减少 B. 在P点的电势能小于在N点的电势能 C. 在M点的动能小于在N点的动能 D. 从M点运动到N点的过程中,静电力始终不做功 【答案】C 【解题思路】 易错提醒 若要确定电荷在电场中的电势能,应先规定电场中的零势能位置,通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势能规定为0,或把电荷在大地表面上的电势能规定为0.规定无限远处电势能为0时,正点电荷的电场中,正试探电荷电势能始终为正,负试探电荷电势能始终为负;负点电荷的电场中,正试探电荷电势能始终为负,负试探电荷电势能始终为正. 探究3　电势 【问题导入】 如图有一个电场强度为E的匀强电场，规定电荷在O点的电势能为0。A为电场中的任意一点，电荷q在A点的电势能为EpA，电荷q由A点移动到O点的过程中静电力所做的功，数值为WAO。 【思考与讨论】 1. 电势能的大小与哪些因素有关？能否用来表示电场某点能的性质？ 2. 若把一个电荷量为nq的电荷也由A点移动到O点，静电力做了多少功？ 3. 电场强度是如何定义的？ 4. 能否用类比的方法表示电场中某点的能的性质？ 典例3 下面是某同学对电场中的一些概念的理解,其中错误的是 (　　) A. 电场中某点的电场强度与在该点放入的检验电荷的电荷量多少、带电正负均无关 B. 若选取无穷远为零电势点,则在带负电的场源电荷周围,所有点的电势全部为负 C. 某点的电势,在数值上等于将正电荷从该点移到无穷远点(零势点),静电力所做的功 D. 电场中某点的电势,与零电势点的选取有关;两点的电势差,与零电势点的选取无关 必备知识 电势定义的理解. 关键能力　 【答案】C 【解题思路】 　 1. 沿电场线方向电势降低. 如图甲所示,正电荷从A运动到B,静电力做正功,电势能减少,由φ=得,电势降低;负电荷从A运动到B,静电力做负功,电势能增加,由φ=得,电势也降低. 结论:沿电场线方向电势一定降低,与试探电荷无关. 2.为什么电势沿场强方向降低最快? 如图乙所示,同一电荷从A运动到B和从A运动到C静电力做功一样多,但AC>AB,所以电势沿AB方向降低得最快. 3. 电势高低的判断“四法”. 判断方法 说明 电场线方向法 沿电场线方向电势逐渐降低 场源电荷正负法 取无穷远处电势为0,正电荷周围电势为正值,负电荷周围电势为负值;越靠近正电荷处电势越高,越靠近负电荷处电势越低 电势能大小法 同一正电荷的电势能越大的位置电势越高,同一负电荷的电势能越大的位置电势越低 静电力做功法 根据UAB=,将WAB、q的正负号代入,由UAB的正负判断φA、φB的高低 对标训练3 (教材改编题)如图所示, A、B为两个等量异种点电荷连线上的两点(其中B为连线中点),C为连线中垂线上的一点.今将一带负电的试探电荷自A沿直线移到B再沿直线移到C. 下列说法正确的是 (　　) 　对标训练3 A. A点的场强比C点的场强小 B. A点的电势比C点的电势低 C. 从A点移到B点的过程中,静电力对该试探电荷做正功 D. 从B点移到C点的过程中,该试探电荷的电势能保持不变 【答案】D 【解题思路】 易错提醒 学科网（北京）股份有限公司 $