第1章 第4节 电势和电势差-2021-2022学年高中物理选修3-1【名师导航】同步Word教参(粤教版)

第四节　电势和电势差 [学习目标]　1.[科学思维]知道电场力做功的特点及电场力做功与电势能改变的关系．(重点)　2.[物理观念]理解电势差的概念及意义，会用公式UAB＝进行计算．(难点)　3.[物理观念]理解电势的定义及其相对性．(难点)　4.[物理观念]知道等势面的概念，知道在等势面上移动电荷时电场力不做功． 一、电势差 1．电场力做功特点：电场力做功跟电荷移动的路径无关，只与电荷的始末位置有关． 2．电场力做功与电势能的关系 (1)电场力所做的功等于电势能的减少量． (2)公式：WAB＝EpA－EpB． 3．电势差 (1)定义：电场力做功与所移动电荷的电荷量的比值． (2)公式：UAB＝． (3)单位：伏特，简称：伏，符号：V，1伏＝1焦耳/库仑． 二、电势 1．定义：把单位正电荷从电场中的某点A移到参考点P时电场力做的功，就表示A点的电势，符号为φA. 2．公式和单位：电势的定义公式φA＝．单位是伏特，符号是V． 3．电势差与电势：UAB＝φA－φB． 三、等势面 1．定义：电场中电势相等的点构成的曲面． 2．等势面与电场强弱的关系：等势面密的地方电场较强，等势面疏的地方电场较弱． 1．正误判断 (1)沿不同路径将电荷由A移至B，电场力做功不同． (×) (2)电场力做正功，电势能增加，电场力做负功，电势能减小． (×) (3)电势具有相对性，选不同的零电势参考点，电势的值不同． (√) (4)由UAB＝可知，沿等势面移动电荷，电场力不做功． (√) 2．(多选)下列说法正确的是(　　) A．电荷从电场中的A点运动到了B点，路径不同，电场力做功的大小就可能不同 B．电荷从电场中的某点开始出发，运动一段时间后，又回到了该点，则电场力做功为零 C．正电荷沿着电场线运动，电场力对正电荷做正功，负电荷逆着电场线运动，电场力对负电荷做正功 D．电荷在电场中运动，因为电场力可能对电荷做功，所以能量守恒定律在电场中并不成立 BC　[电场力做功和电荷运动路径无关，A错误；电场力做功只和电荷的初、末位置有关，所以电荷从某点开始出发又回到了该点，电场力做功为零，B正确；正电荷沿电场线的方向运动，则正电荷受到的电场力和电荷的位移方向相同，故电场力对正电荷做正功，同理，负电荷逆着电场线的方向运动，电场力对负电荷做正功，C正确；电荷在电场中虽然有电场力做功，但是电荷的电势能和其他形式的能之间的转化满足能量守恒定律，D错误．] 3．(多选)下列关于等势面的说法正确的是(　　) A．沿电场线方向，电势降低；电势降低的方向就是电场的方向 B．在同一等势面上移动电荷时，电场力不做功 C．在电场中将电荷由a点移到b点，电场力做功为零，则该电荷一定是在等势面上运动 D．某等势面上各点的场强方向与该等势面垂直 BD　[电场线的方向就是电势降低最快的方向，但电势降低的方向不一定沿电场线，等势面上各点的场强方向与等势面垂直，故A错误，D正确．电场力做功为零，说明始末位置的电势差为零，但物体不一定在等势面上移动，故B正确，C错误．] 电场力做功与电势差 1．电场力做功的特点 电场力对电荷所做的功，与重力做功相似，只与电荷的初末位置有关，与电荷经过的路径无关． 2．电场力做功正负的判定 (1)若电场力是恒力，当电场力方向与电荷位移方向夹角为锐角时，电场力做正功；夹角为钝角时，电场力做负功；夹角为直角时，电场力不做功． (2)根据电场力与瞬时速度方向的夹角判断．此法常用于判断曲线运动中变化电场力的做功情况．夹角是锐角时，电场力做正功；夹角是钝角时，电场力做负功；电场力和瞬时速度方向垂直时，电场力不做功． (3)若物体只受电场力作用，可根据动能的变化情况判断．根据动能定理，若物体的动能增加，则电场力做正功，电势能减少；若物体的动能减少，则电场力做负功，电势能增加． 3．对电势差的理解 (1)定义式UAB＝，式中UAB为A、B两点间的电势差，WAB为q从初位置A运动到末位置B时电场力做的功，计算时W与U的角标要对应． (2)决定因素：由电场本身性质决定，与WAB、q无关． (3)物理意义：反映电场能的性质． (4)绝对性：电场中两点间的电势差只与两点位置有关． (5)标矢性：电势差是标量，但有正负，其正负并不表示方向． 【例1】　如图所示，匀强电场的场强E＝1.2×102N/C，方向水平向右，一点电荷q＝4×10－8C沿半径为R＝20 cm的圆周，从A点移动到B点，已知∠AOB＝90°，求： (1)这一过程电场力做多少功？是正功还是负功？ (2)A、B两点间的电势差UAB为多大？ 思路点拨：(1)从A点移动到B点，根据功的定义式求电场力做的功WAB. (2)利用公式UAB＝求出电势差． [解析]　(1)从A点移动到B点位移大小l＝R，方向与电场力的夹角θ＝135°.