电势能和电势课件2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

第1节

电势能和电势授课人：XXX第十章

静电场中的能量

一个试探电荷在匀强电场中某点由静止释放,它将如何运动?动能将如何变化？（不计重力）

在电场力作用下电荷做加速运动,一段时间后获得一定的速度,试探电荷的动能增加。E+是什么能转化为试探电荷的动能的呢？物理观念：明确电势是标量，其高低与零电势点的选取有关，理解沿电场线方向电势逐渐降低的规律。科学思维：通过类比重力势能和高度，推理出电势能与电势的关系，理解比值定义法在电势概念建立中的应用。科学探究：通过模拟电荷在电场中运动的实验（如带电粒子在平行板电场中的偏转），探究电场力做功与电势能变化的关系，验证电势的分布规律。科学态度与责任：了解电势能和电势知识在静电除尘、电容器等技术中的应用，认识到物理知识对推动科技发展的重要性。教学重难点教学重点：

1.电荷在电场中具有的势能，电场力做功与电势能变化的关系。2.分清正负电荷在同一位置电势能、电势的区别教学重点：1.电势、电势能均为相对零势能面的物理量，差值（电势差、势能变化）是绝对量

体会课堂探究的乐趣，汲取新知识的营养，让我们一起吧！进走课堂【探究一：静电力做功的特点】ME情景一：在匀强电场中，将电荷q从A沿直线移至B；静电力做的功为多少？ABө+qF一、静电力做功的特点。静电力对试探电荷q做的功WAB＝Fcosθ·|AB|＝qEcosθ·|AB|＝qE·|AM|MөEAB+qF+qF情景二：在匀强电场中，将电荷q从A沿折线AMB移至B点:静电力做功多少？在q沿AM移动过程中静电力做功W1＝qE·|AM|；在q沿MB移动过程中静电力做功W2＝0；总功WAMB＝W1＋W2＝qE·|AM|MөEAB+qFEAB+qF+qF+qF+qF……MX1X2X3情景三：在匀强电场中，将电荷q从A沿曲线移至B:QPFΔddAB+qELθ(1)将q沿蓝色曲线由A移到B,求电场力的功.(2)将-q由A移到B的过程，电场力对电荷做功为：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。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。注意：这个结论虽然是从匀强电场中推导出来的，但是可以证明对非匀强电场也是适用的。什么力做功还有这个特点？【探究归纳】静电力做功的特点WG＝mgh1－mgh2定义:重力势能Ep＝mgh重力做的功等于重力势能的减少量重力做功的特点（A→B）温故知新

功和能量的变化密切相关。重力做功对应着重力势能的变化，那么，静电力做功又对应着哪种形式的能量变化呢？类比推理2.电场力做功和电势能的关系WAB=EpA-EpBEAB+qFO1.定义：电荷在电场中具有的势能叫电势能，用符号EP表示。（1）当WAB>0，则EpA>EpB,表明电场力做正功，电势能减小；（2）当WAB<0，则EpA<EpB,表明电场力做负功，电势能增加。二、电势能相对性：电势能是相对的，具体数值与零势能面的选取有关；系统性：电势能为电荷和对它作用的电场组成的系统共有。标量：电势能是标量，正负值表示电势能大小。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的电势能规定为0。多远算“无限远”呢？qQ我们说某个电荷的电势能，只是一种简略的说法。电势能的性质1.电荷在某点的电势能，等于把它从该点移动到零势能面时静电力所做的功。EAB若以A点作为零势能面，则有

EPA-EPB=WAB因EPA=0，则EPB=-WAB如图，若A→B电场力所做功为WAB若以B点作为零势能面，则EPA-0=WAB即EPA=WAB

2.选择不同的零势能面，对于同一个带电体在同一点来说电势能大小是不相同的。电势能的大小：总结：电势能的大小

【例1】将带电荷量为6×10－6C的负电荷从电场中的A点移到B点，克服静电力做了3×10－5J的功，再从B移到C，静电力做了1.2×10－5J的功，则：(1)该电荷从A点移到B点，再从B点移到C点的过程中，电势能共改变了多少？(2)如果规定A点的电势能为零，则该电荷在B点和C点的电势能分别为多少？【解析】（1）负电荷从A点移到C点，静电力做的功WAC＝WAB＋WBC＝－3×10－5J＋1.2×10－5J＝－1.8×10－5J，即电势能增加1.8×10－5J（2）WAB＝EpA－EpB＝－3×10－5J，又EpA＝0，则EpB＝3×10－5JWAC＝EpA－EpC＝－1.8×10－5J，又EpA＝0，则EpC＝1.8×10－5J。将不同质量的物体从地面搬到楼顶，重力势能的变化不同，但是楼顶的“高度”是一定的。

将质量m的物体提升h高度，重力势能增加mgh；将质量为2m的物体提升h高度，重力势能增加2mgh；将质量为3m的物体提升h高度，重力势能增加3mgh。

寻找表示电势能性质的物理量

匀强电场中任取一点A，取一点B，并规定电荷在B点的电势能为0，引入检验电荷置于A，其电势能为EPA。则从A点移到B点时电场力做功为WAB=EPA。q+1CEPAE0+2C……-1C-2C……2E0……-E0-2E0……EqFAB+该“常量”是否相当于电场中的“高度”？该比值是一个与q无关，仅与电场及A点的位置有关的量。EABθ++qFB为零势能参考点该比值称为A点的电势q从A移到B，求EPA与q的比值：什么是电势呢？在国际单位制中，电势的单位是伏特，符号是V1V=1J/C1.定义:2.公式:3.单位:其中φ由电场中该点的性质决定，与试探电荷q本身无关。５.标量确定某点的电势，应先规定电场中某处电势为零，通常取大地或无穷远处的电势为零。(有正负,负电势表示该处的电势比零电势低)４.电势具有相对性

电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量之比。三、电势如何比较电势的高低？ABE电荷由A点运动的B点正电荷负电荷电场力做功电势能变化电势变化降低降低正功负功减少增加说明：沿电场线方向电势降低最快。电势的高低断判的低高势电沿电场线方向，电势越来越低。正电荷在电势能大的地方电势高，负电荷相反。静电力对正电荷做正功，则电势降低。离带正电的场源电荷越近的点，电势越高。ABE电势

电场强度E物理意义决定因素矢/标量反映电场能的性质反映电场力的性质由电场本身决定，与检验电荷无关由电场本身决定，与检验电荷无关标量矢量电势与电场强度1.沿点电荷的连线由正电荷到负电荷，电势逐渐降低；O2.两点电荷连线中垂线上，电势均相等(若取无穷远处电势为0，则中垂线上电势处处为0)。拓展1：等量异种点电荷++1.两电荷连线上，由正电荷到连线中点O电势逐渐降低，且关于O点对称；O2.两电荷连线中垂线上，由中点O向两侧电势到无限远电势逐渐降低，且关于O点对称

。++拓展2：等量同种正点电荷--1.两电荷连线上，由负电荷到连线中点O电势逐渐升高，且关于O点对称；O2.两电荷连线中垂线上，由中点O向两侧电势到无限远电势逐渐升高，且关于O点对称。

--拓展3：等量同种负点电荷【例2】(2023·内蒙古国星中学高二月考)如图，将q1＝2×10－6C的试探电荷从A点移到B点，静电力做功5×10－5J，从B点移到无穷远处，静电力做功8×10－5J。以无穷远处的电势为零，求：(1)电荷q1在A、B两点的电势能；(2)A、B两点的电势；(3)q2＝－2×10－6C的电荷在A、B两点的电势能。【解析】（1）从B点移到无穷远处，静电力做功8×10－5J，则W＝EpB－Ep∞＝EpB，所以在B点的电势能EpB＝8×10－5J将q1＝2×10－6C的试探电荷从A点移到B点，静电力做功5×10－5J，则W′＝EpA－EpB，所以EpA＝1.3×10－4J。（2）根据Ep＝φq，（3）q2＝－2×10－6C的电荷在A、B两点的电势能EpA′＝q2φA＝－1.3×10－4J，EpB′＝q2φB＝－8×10－5J。例3（多选）在一静止点电荷的电场中,任一点的电势φ与该点到点电荷的距离r的关系如图所示。电场中四个点a、b、c和d的电场强度大小分别为Ea、Eb、Ec和Ed。点a到点电荷的距离ra与点a的电势φa已在图中用坐标(ra,φa)标出,其余类推。现将一带正电的试探电荷由a点依次经b、c点移动到d点,在相邻两点间移动的过程中,电场力所做的功分别为Wab、Wbc和Wcd。下列选项正确的是()A.Ea∶Eb=4∶1 B.Ec∶Ed=2∶1C.Wab∶Wbc=3∶1D.Wbc∶Wcd=1∶3AC1.电势能大小的判定方法【规律方法】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。2.电势高低的判定方法1.电场线法：沿着电场线方向电势逐渐降低。2.场源电荷法：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。3.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。例3.如图所示,在等量正点电荷形成的电场中,它们连线的中垂面ab上,有一电子,从静止开始由a运动到b的过程中(a、b相对O对称),下列说法正确的是()A.电子的电势能始终增多B.电子的电势能始终减少C.电子的电势能先减少后增加D.电子的电势能先增加后减少COab++-电势能和电势静电力做功的特点电势能EP电势

WAB=-ΔEp=-(EpB-EpA)

=EpA-EpB与电荷的起始和终止位置有关，与路径无关电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量之比电荷在电场中具有的势能沿电场线方向，电势越来越低静电力做正功，Ep

↓；静电力做负功，Ep

↑1.(2024·湖南选择考)真空中有电荷量为+4q和-q的两个点电荷,分别固定在x轴上-1和0处。设无限远处电势为0,x正半轴上各点电势φ随x变化的图像正确的是 ()D2．（多选）（2023·全国乙卷）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电场力作用下在竖直面内运动，其一段轨迹如图所示。M、N是轨迹上的两点，OP>OM，OM=ON，则小球（

）A.在运动过程中，电势能先增加后减少B.在P点的电势能大于在N点的电势能C.在M点的机械能等于在N点的机械能D.从M点运动到N点过程中，电场力始终不做功BC3．（多选）（2023·广东选择考）电子墨水是一种无光源显示技术，它利用电