第10章 关键能力提升1 电势能的性质及图像问题（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的应用，核心知识点涵盖Ep-x、φ-x及E-x图像问题。课堂通过问题导入与思考讨论，从电势能变化切入，衔接电场力做功、电场强度变化及电势差求解，构建前后关联的学习支架。 以核心素养为导向，融合物理观念（力与运动、能量观）和科学思维（模型建构、数形结合），通过典例分析与对标训练，培养学生图像转化及推理能力，易错提醒助力精准理解，有效提升综合解题能力。

专题：电势能和电势的应用 【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 E－x、φ－x、－x等图像问题 1. 具备用功能关系解决带电粒子在电场中运动的问题，能从多个视角审视真实问题； 2. 具备将动力学观点和能量观点相结合解决带电粒子在电场中运动的问题，具有系统化思维和综合思维； 3. 有数形结合的思想，具备利用数学图像解决物理问题的能力； 4. 能提取信息并加工判断，将E－x、φ－x、－x图像转化为物理情境，具备信息获取能力，能进一步综合分析，具备推理和论证能力； 1. 能基于已有知识将力与运动相互作用观、能量观相结合，解决判断带电粒子在电场中运动和功能关系问题； 2. 建立观念，以物理学视角说明如何建构E－x、φ－x、－x图像模型； 3. 能正确理解不同图像所反映的物理规律，并利用图像解决实际运动问题； 4. 能认识物理学科与社会、生活的关系，保持持之以恒的科学态度，具有推动科技持续发展的责任感 重点及难点 图像的理解和应用 题型及难度 选择题中的综合应用 难度中等偏难 【本课时主要内容】 Ep-x图像 静电场中φ-x 和E-x图像 【答案】静电力　电势能增加　负方向　电势能减小　正方向　电势能　-W电　方向　大小　电势差 探究1　静电场中Ep-x图像 【问题导入】 如图为试探电荷q（）具有的电势能沿x方向的变化关系图 【思考与讨论】 (1) 试探电荷从x1运动到x2处，电势能在增加，说明电场力在做什么功？ (2)试探电荷从x1运动到x2处的过程中，电场强度如何变化？ (3)x1到x2两点间的电势差如何求解？ 典例1 如图甲所示,在某电场中建立x坐标轴,一个电子仅在静电力作用下沿x轴正方向运动,经过A、B、C三点,已知xC-xB=xB-xA.该电子的电势能Ep随坐标x变化的关系如图乙所示,则下列说法正确的是 (　　) 　典例1 A. A点电势高于B点电势 B. A点的电场强度小于B点的电场强度 C. A、B两点电势差的绝对值|UAB|大于B、C两点电势差的绝对值|UBC| D. 电子经过A点的速率大于经过B点的速率 必备知识 静电力做功与电势能变化的关系,静电力做功与电场强度、电势差的关系. 关键能力　 【答案】C 【解题思路】 Ep-x图像: 1. 反映了电势能随x变化的规律. 2. 图线的切线斜率大小等于静电力大小. 3. 进一步判断电场强度、动能、加速度等随位移的变化情况. 对标训练1 　对标训练1 如图所示,一带负电粒子从电场中的a点沿直线运动到b点的过程中,取a点为零电势,向右为位移正方向,其电势能Ep随位移x变化的关系图像正确的是 (　　) A. B. C. D. 【答案】A 【解题思路】 易错提醒 电势能的大小由电场和电荷共同决定,在计算或图像中进行判断时,要弄清带电粒子的电性,带上正负号进行判断或计算. 探究2　静电场中φ-x和E-x图像的理解及应用 【问题导入】 如图为试探电荷q（）具有的电势能沿x方向的变化关系图 【思考与讨论】 (1) 试探电荷从x1运动到x2处，电势能在增加，说明电场力在做什么功？ (2)试探电荷从x1运动到x2处的过程中，电场强度如何变化？ (3)x1到x2两点间的电势差如何求解？ 典例2 　典例2 某光伏电站的核心部件由半导体材料制成.一半导体材料内部电场的电场强度E与位置x的关系如图所示,取O点的电势为0,则该电场中N点到P点的电势φ随位置x变化的图像可能为 (　　) A. 　　　　　　　　B. C. 　　　　　　　　D. 必备知识 φ-x图像,E-x图像,电场强度和电势差的关系. 关键能力　 【答案】C 【解题思路】 φ-x图像 (1) 电场强度的大小等于φ-x图像的斜率大小,电场强度为0处,φ-x图像存在极值,其切线的斜率为0 (2) 在φ-x图像中可以直接判断各点电势的高低,并可根据电势高低关系确定电场强度的方向 (3) 在φ-x图像中分析电荷移动时电势能的变化,可用WAB=qUAB,进而分析WAB的正负,然后作出判断 E-x图像 (1) E-x图像反映了电场强度随位移变化的规律,E>0表示电场强度沿x轴正方向;E<0表示电场强度沿x轴负方向 (2) 在给定了电场的E-x图像后,可以由图像确定电场强度、电势的变化情况,E-x图像与x轴所围图形“面积”表示电势差大小(如下图所示),两点的电势高低根据电场方向判定.在与粒子运动相结合的题目中,可进一步确定粒子的电性、动能变化、电势能变化等情况 (3) 在这类题目中,还可以由E-x图像画出对应的电场,利用这种已知电场的电场线分布、等势面分布或场源电荷来处理相关问题 对标训练2 (教材改编题)如图甲所示,AB是某电场中的一条电场线,若有一质子仅在静电力作用下,以某一初速度沿AB由A点运动到B点,所经位置的电势随与A点距离的变化规律如图乙所示.以下说法正确的是 (　　) 　对标训练2 A. A、B两点的电场强度EA<EB B. A、B两点的电势φA<φB C. 质子在A、B两点的速度vA<vB D. 质子在A、B两点的电势能EpA<EpB 【答案】C 【解题思路】 易错提醒分清φ-x和E-x图像,其中φ-x图像由电势的高低确定电场强度的方向;图像的斜率为电场强度的大小.E-x图像,电场强度E的正负表示电场强度的方向;图像与x轴围成的“面积”表示电势差大小. 学科网（北京）股份有限公司 $