专题1.5 电势差（导学案）-2019-2020学年上学期高二物理同步精品课堂（人教版选修3-1）

人教版 物理选修3-1第一章《静电场》 第五节 电势差 导学案 【学习目标】　 1.理解电势差的概念，知道电势差与电势零点的选取无关. 2.掌握电势差的表达式，知道电势差的正、负号与电势高低之间的对应关系. 3.会用UAB＝φA－φB及UAB＝进行有关计算． 【自主预习】 一、电势差 1．定义：电场中两点间电势的_______，也叫________ 2．公式：电场中A点的电势为φA，B点的电势为φB，则UAB＝__________，UBA＝_________，UAB＝－UBA. 3．电势差是_______，有正负，电势差的正负表示电势的______．UAB>0，表示A点电势比B点电势____． 4．单位：在国际单位制中，电势差与电势的单位相同，均为______，符号是V. 二、静电力做功与电势差的关系 1．公式WAB＝_______或UAB＝________ 2．UAB在数值上等于________电荷由A点移到B点时静电力所做的功． 【问题探究】 一、电势差 【在预习的基础上自主分析】　电场中A、B、C、D四点的电势如图所示． (1)A、C及A、B间的电势差为多少？哪个较大？ (2)若取D点电势为零，则A、B、C三点的电势为多少？A、C及A、B间的电势差为多少？通过以上计算说明电势、电势差各具有什么特点？ 【知识深化】 1．对电势差的进一步理解 (1)电势差反映了电场的能的性质，决定于电场本身，与试探电荷无关． (2)电场中两点间的电势差与零电势点的选取无关． 2．电势和电势差的比较 比较 内容概念 电势φ 电势差U 区别 定义 电势能与电荷量的比值φ＝ 两点间电势的差值 UAB＝φA－φB 决定因素 由电场和在电场中的位置决定 由电场和场内两点位置决定 相对性 与零电势点的选取有关 与零电势点的选取无关 联系 数值关系 UAB＝φA－φB，当φB＝0时，UAB＝φA 单位 相同，均是伏特(V)，常用单位还有kV、mV等 标矢性 都是标量，但均具有正负 【例1】(多选)关于电势差UAB和电势φA、φB的理解，正确的是(　　) A．UAB表示B点相对于A点的电势差，即UAB＝φB－φA B．UAB和UBA是不同的，它们有关系UAB＝－UBA C．φA、φB都可以有正、负，所以电势是矢量 D．电势零点的规定是任意的，但人们通常规定大地或无穷远处为电势零点 【例2】如图所示，某电场的等势面用实线表示，各等势面的电势分别为10 V、6 V和－2 V，则UAB＝______，UBC＝________，UCA＝________. 【题后反思】 1．对电势差要注意角标的排序，如：UAB＝－UBA，UAB＋UBC＝UAC. 2．若求某点的电势，必须明确规定零电势点在哪里，但两点间电势差的数值与零电势点的选取无关． 二、静电力做功与电势差的关系 【独立分析】　在如图所示的电场中有A、B两点，若选取无穷远处为零电势点，A、B两点的电势分别为φA、φB. (1)A、B两点的电势差UAB是多少？若把某电荷q从A移到B，电荷的电势能变化了多少？ (2)根据电场力做功与电势能变化的关系，求电场力对该电荷做的功． 【知识深化】 1．公式UAB＝或WAB＝qUAB中符号的处理方法： (1)带正、负号进行运算：把电荷q的电性和电势差U的正负代入；功为正，说明静电力做正功，电荷的电势能减小；功为负，说明静电力做负功，电荷的电势能增大． (2)只将绝对值代入公式运算：计算时，q、U都取绝对值，算出的功也是绝对值，至于静电力做的是正功还是负功，可以根据电荷的正、负及电荷移动的方向与电场线方向的关系进行判断． 2．公式WAB＝qUAB适用于任何电场，其中UAB为电场中A、B两点间的电势差，WAB仅是电场力做的功，不包括从A到B移动电荷时其他力所做的功． 【例3】若将一个电荷量为2.0×10－10 C的正电荷，从零电势点O点移到电场中M点要克服电场力做功8.0×10－9 J，则M点的电势是________V；若再将该电荷从M点移到电场中的N点，电场力做功1.8×10－8 J，则M、N两点间的电势差UMN＝________V. 【课堂练习】 1.如图所示为某静电场等势面的分布，电荷量为1.6×10－9 C的正点电荷从A经B、C到达D点，则从A至D，电场力对电荷做的功为(　　) A．4.8×10－8 J B．－4.8×10－8 J C．8.0×10－8 J D．－8.0×10－8 J 2.一个带正电的质点，电荷量q＝2.0×10－9 C，在静电场中由a点移到b点．在这过程中除静电力外，其他力做的功为6.0×10－5 J，质点的动能增加了8.0× 10－5 J，则a、b两点间的电势差Uab为(　　) A．1×104