第2章 第3节 电势差与电场强度的关系-2021-2022学年新教材高中物理必修第三册【名师导航】同步Word教参(鲁科版)

第3节　电势差与电场强度的关系 学习目标：1.[物理观念]知道电势差的概念，知道匀强电场中电势差与电强强度的关系，会应用静电力做功的公式WAB＝qUAB进行有关计算。2.[科学思维]会用公式UAB＝φA－φB及UAB＝，学会科学分析问题的方法，培养进行科学普及的兴趣和责任。和E＝，E＝及1 V/m＝1 N/C，理解电势差与电场强度的物理意义。3.[科学探究]学会利用关系式UAB＝Ed定性分析非匀强电场的问题，并与他人协作交流和探究。4.[科学态度与责任]通过区分三个公式：E＝进行有关计算，会推导E＝ 一、电势差与静电力做功 1．电势差 (1)定义：电场中两点间电势的差值，用符号U表示。 (2)与电势的关系式：UAB＝φA－φB。 (3)单位：与电势单位相同，国际单位是伏特，符号为V。 (4)标矢性：电势差是标量，但有正负之分。UAB＞0，表示A点电势比B点电势高。 2．静电力做功 (1)公式：WAB＝EpA－EpB＝qUAB。 (2)电子伏特：1 eV＝1.60×10－19 J，表示一个电子在电势差为1 V的两点间移动时静电力所做的功。 说明：电势差UAB＝φA－φB，UBA＝φB－φA，所以有UAB＝－UBA。 二、匀强电场中电场强度与电势差的关系 1．关系式：E＝。 2．适用条件 (1)匀强电场。 (2)d是沿电场线方向两点间的距离。 3．物理意义 电场强度的大小等于两点间的电势差与这两点沿电场强度方向的距离之比。 注意：由E＝得电场强度的单位是伏每米(V/m)，这个单位与前面学过的单位牛每库(N/C)是相同的，即1 V/m＝1 N/C。 1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)电势差的正、负代表了电势差的大小。 (×) (2)把正电荷从A点移到B点，电场力做正功，则有UAB＞0。 (√) (3)公式UAB＝说明两点间的电势差UAB与电场力做的功WAB成正比，与移动电荷的电荷量q成反比。 (×) (4)由E＝可知，E与UAB成正比，与d成反比。 (×) 2．下列关于电势差的说法中正确的是(　　) A．两点间的电势差等于电荷从其中一点移到另一点时，静电力所做的功 B．1 C电荷从电场中一点移动到另一点，如果静电力做了1 J的功，这两点间的电势差就是1 V C．在两点间移动电荷时，静电力做功的多少跟这两点间的电势差无关 D．两点间的电势差的大小跟放入这两点的电荷的电荷量成反比 B　[两点间的电势差等于将单位正电荷从电场中一点移到另一点静电力做的功，故A错误，B正确；由W＝qU知，q一定时，W与U成正比，故C错误；两点间电势差的大小与放入其中的电荷的电荷量无关，只与它所处的电场有关，故D错误。] 3．对公式E＝的理解，下列说法正确的是(　　) A．此公式适用于计算任何电场中a、b两点间的电势差 B．a点和b点间距离越大，则这两点的电势差越大 C．公式中d是指a点和b点之间的距离 D．公式中的d是匀强电场中a、b两个等势面间的垂直距离 D　[公式E＝仅适用于匀强电场，且d为a、b两点距离沿电场线方向的投影，故D正确。] 电势差与静电力做功的关系 带电粒子可能在匀强电场中运动，也可能在非匀强电场中运动，可能是只在静电力作用下运动，也可能是在多个力作用下运动，可能是做直线运动，也可能是做曲线运动…… 思考：公式WAB＝qUAB适用于任何电场吗？适用于带电粒子受多个力的情况吗？功的公式W＝Fscos θ可以用来计算静电力做的功吗？ 提示：WAB＝qUAB在任何情况下均适用，也适用于粒子受多个力的情况。 功的公式W＝Fscos θ是功的定义式，对任何力做功都可以使用，高中阶段一般只用于恒力做功。 1．电势差的“两性” (1)标量性：电势差是标量，但有正、负之分，其正负表示两点电势的高低，可表示为UAB＝－UBA，电势差的大小叫电压，U＝|UAB|＝|UBA|。 (2)绝对性：电场中两点间的电势差只与两点的位置有关，与零电势点的选取无关，只要两点是确定的，两点间的电势差就是确定值。 2．对公式WAB＝qUAB或UAB＝的理解 (1)UAB＝可以看成电势差的定义式，是按比值法定义的物理量。电势差UAB由电场本身决定，与q、WAB无关。 (2)在一般的计算中，各物理量都要带符号，即WAB、UAB、q均可正可负，其中WAB取正号表示从A点移动到B点时静电力做正功，WAB取负号表示从A点移动到B点时静电力做负功，做负功时也可以说成电荷克服电场力做了功。 (3)注意：用公式WAB＝qUAB或UAB＝计算时W与U的角标要对应。 【例1】　把带电荷量2×10－8 C的正点电荷从无限远处移到电场中A点，需克服电场力做功8×10－6 J，若把该电荷从无限远处移到电场中B点，需克服电场力做功2×10－6 J，取无限远处电势为零。求： (