10.2 电势差-【帮课堂】2022-2023学年高二物理同步精品讲义（人教2019必修第三册）

10.2 电势差 【物理核心素养】 物理观念：运用类比的方法，使学生构建电势差的概念. 科学思维：通过理论探究得到在电场中移动电荷时静电力做功与两点间电势差之间的关系，会应用静电力做功的公式进行相关的计算，以培养学生归纳推理能力和抽象思维能力。 科学探究：通过对原有知识的加工及对新旧知识的类比、概括，培养学生自我更新的能力。 科学态度与责任：培养学生的分析能力、抽象思维的能力和综合能力。 【教学重难点】 教学重点：运用公式WAB=UABq计算静电力做功。 教学难点：静电力做功公式中正负号的应用与正负号物理意义的理解。 知识点一、电势差 1．电场中两点间电势的差值叫做电势差，也叫做电压，用表示。 或，故。 2．电势差的国际单位是伏特，简称伏，用符号V表示。 3．对电势差概念的理解 （1）电势差是表示电场性质的物理量，只由电场本身初、末位置决定； （2）电场中某一点的电势是相对的，与零电势的选取有关；而电势差的大小是绝对的，与零电势的选取无关； （3）讲到电势差时，必须明确所指的是哪两点（两位置）的电势差，A、B两点间的电势差记为，B、A两点间的电势差记为，且。 （4）电势差为标量，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。当A点电势比B点电势高时，UAB 为正值，UBA 则为负值。 【经典例题1】在电场中A、B两点间的电势差为UAB=75V，B、C两点间的电势差为UBC=-100V，则A、B、C三点电势高低关系为（　　） A．φA＞φB＞φC B．φA＜φC＜φB C．φC＞φA＞φB D．φC＞φB＞φA 【变式训练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点与A点之间的电势差，即UAB=φB-φA B．UAB和UBA是不同的，它们有关系：UAB=-UBA C．φA、φB都有正负，所以电势是矢量 D．零电势点的规定虽然是任意的，但人们常常规定大地和无穷远处为零电势点 知识点二、静电力做功与电势差的关系 推导：，所以有或，即电场中A、B两点间的电势差等于电场力做的功与试探电荷电荷量q的比值； 1.静电力做功与电势差的关系 WAB＝qUAB 或 在电场中把检验电荷从A点移动到B点，静电力所做的功WAB跟被移动的电荷的电荷量q的比值叫作A、B两点间的电势差。 2.对公式WAB＝qUAB的理解 （1）静电力做功由电荷量及两点间电势差决定，与路径无关。 （2）应用WAB =qUAB与W = qELcosa相比优势之处 不必考虑静电力的大小和电荷移动路径。特别是静电力是变力时，静电力做功不能用W= EqLcosa来计算，只能用WAB =qUAB来计算。 （2）应用WAB＝qUAB计算时，相关物理量用正、负值代入计算，符号的含义： WAB＞0，电场力做正功；WAB＜0，电场力做负功； UAB＞0，φA＞φB；UAB＜0，φA＜φB。 3.对公式 的理解 A、B两点间的电势差，数值上等于单位正电荷由A点移动到B点时，静电力所做的功WAB但电势差的大小只与电场中A.B 的位置决定，与q、 WAB无关。 特别提醒！ （1）在系统中只有静电力做功的情况下，电势能和动能互相转化，总量保持不变。 （2）在系统中只有重力和静电力做功，没有其他力做功的情况下，电势能和机械能互相转化，总量保持不变。 （3）使用正负号的两种处理方法 ①带正负号进行计算，把电荷q的电性和两点间的电势差U的正负代入，算出的功为正，则说明电场力做正功，电荷的电势能减少；算出来的功为负，则说明电场力做负功，电荷的电势能增加； ②只将绝对值代入公式运算。即在计算时，q、U都取绝对值，算出的功也是绝对值，至于电场力做的是正功还是负功，可以根据电荷受力方向以及电荷移动的方向关系判断。 【经典例题2】在电场中将一带电荷量的负电荷从B点移至A点时，克服静电力做功，将该电荷从A点移至C点，则需克服静电力做功，则B、C间的电势差大小为（　　） A． B． C． D． 【变式训练2】电场中有A、B两点，一个点电荷在A点的电势能为，在B点的电势能为。已知A、B两点在同一条电场线上，如图所示，该点电荷的电荷量大小为，那么（　　） A．该电荷为负电荷 B．该电荷在A点所受的电场力比在B点所受的电场力大 C．A、B两点的电势差 D．把电荷从A移到B，电场力做功为 知识点三、等势面 1.等势面 （1）定义：在电场中，电势相同的各点构成的面叫作等势面。 （2）同一个等势面上移动电荷时，静电力不做功。 这是因为在同一个等势面上，任何两点的电势都相等。所以，在同一个等势面上移动电荷时，静电力不做功。 2.等势面与电场线的关系 （1）电场线跟等势面垂直，并且由电势高的等势面指向电势低的等势面。在同一个等势面上移动电荷时，静电力不做功，所以等