1.6 电势差及其与电场强度的关系（word教参）-【优化探究】2021-2022学年新教材高中物理必修3（粤教版）

第五节　电势差及其与电场强度的关系 学习目标 素养提炼 1.理解电势差的概念，知道电势差与零电势点的选择无关。 2．掌握两点间电势差的表达式，知道两点之间电势差的正负与这两点的电势高低之间的对应关系。 3．会用UAB＝φA－φB及UAB＝进行相关计算。 4．掌握公式U＝Ed的推导过程，理解公式的含义，知道公式的适用条件。 5．理解电场强度的另一种表述。 6．能够应用U＝Ed或E＝解决相关问题。 物理观念：电势差。 科学思维：两点间电势差的表达式UAB＝φA－φB、电势差与静电力做功的关系UAB＝。、反证法的应用、电势差与电场强度的关系U＝Ed或E＝ 科学探究：不在一条直线上的电势差与电场强度的关系。 授课提示：对应学生用书第15页 一、电势差 1．定义：电场中两点间电势的差值，也叫电压。 2．表达式：若A点电势为φA，B点电势为φB， 则UAB＝φA－φB，UBA＝φB－φA。 3．电势差的正负 UAB为正值：A点电势比B点高。 UAB为负值：A点电势比B点低。 4．静电力做功与电势差的关系 (1)关系：WAB＝qUAB或UAB＝。 (2)证明：WAB＝EpA－EpB＝qφA－qφB＝q(φA－φB)，即WAB＝qUAB。 [思考] (1)电势差由什么来决定？与电场中有无试探电荷是否有关？与零电势位置的选取有关吗？ (2)把电荷从电场中电势较高的地方移动到电势较低的地方，电场力做正功还是负功？ 提示：(1)电势差由电场中的两点位置来决定；与有无试探电荷无关；与零电势的位置选取也无关。 (2)根据UAB＝φA－φB可知电势差为正。WAB＝qUAB，若q为负电荷，电场力做负功；若q为正电荷，则电场力做正功。 二、电势差与电场强度的关系 1．关系式：U＝Ed或E＝。 2．物理意义：在匀强电场中两点之间的电势差等于场强与这两点沿电场方向的距离的乘积。 3．适用条件 (1)匀强电场。 (2)d是两点沿电场方向的距离。 [判断正误] 　(1)由公式E＝可知，匀强电场中电场强度E与电势差U成正比。(×) (2)由公式E＝可知，匀强电场中电场强度E与两点间距离成反比。(×) (3)公式U＝Ed和E＝仅适用于匀强电场。(√) 三、电场强度E的另一种表述 1．表达式：E＝。 2．物理意义：场强在数值上等于沿场强方向距离为每单位长度的两点间的电势差。 [思考] 　(1)公式E＝中d是电场中任意两点间的距离吗？ (2)根据公式E＝可知：E与U成正比，与d成反比。这种说法正确吗？为什么？ (3)电势降落的方向一定是电场强度的方向吗？ 提示：(1)不是，公式中的d为两点在电场线方向上的投影。 (2)这种说法是错误的。电场强度E由电场本身决定，与d、U无关。 (3)电场强度的方向是电势降落最快的方向，电势降落的方向不一定是电场强度的方向。 授课提示：对应学生用书第16页 要点一　对电势差的理解 　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？通过以上计算可以发现电势、电势差各具有什么特点？ 提示：(1)UAC＝15 V，UAB＝10 V，UAC＞UAB。 (2)φA＝18 V，φB＝8 V，φC＝3 V，UAC＝15 V，UAB＝10 V。 电势的大小与零电势点的选取有关，而电势差的大小与零电势点的选取无关。 1．对电势差的进一步理解 (1)电场中两点间的电势差，由电场本身决定，与在这两点间移动的电荷的电荷量、静电力做功的大小无关。在确定的电场中，即使不放入电荷，任何两点间的电势差也有确定值。 (2)讲到电势差时，必须明确所指的是哪两点的电势差。A、B间的电势差记为UAB，B、A间的电势差记为UBA。 (3)电势差为标量，但有正、负之分，电势差的正负表示电场中两点间的电势的高低。 (4)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 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 　在电场中把一个带电荷量为6×10－6 C的负电荷从A点移到B点，克服电场力做功3×10－5 J，再将电荷从B点移到C点，电场力做功1.2×10－5 J，求： (1)A与B、B与C两点间电势差； (2)以B点为零电势点时，A、C两点的电势各为多少