第一章 第5节 电势差及其与电场强度的关系-【金版教程】2025-2026学年新教材高中物理必修第三册创新导学案word（粤教版2019）

第五节　电势差及其与电场强度的关系 1．理解电势差的概念，掌握电势差的表达式，知道电势差正负号的意义． 2．理解电势差与电场力做功的关系式，并会进行有关计算． 3．理解匀强电场中电势差与电场强度的关系式，并会进行有关计算． 4．能用U＝Ed定性分析非匀强电场的场强、电势差． 一　电势差 1．定义：电场中两点间电势的差值，也叫电压．设电场中点A的电势为φA，点B的电势为φB，则A、B两点之间的电势差UAB＝φA－φB． 2．电势差是标量，可以为正值，可以为负值．若UAB为正值，则表示A点的电势比B点的电势高；若UAB为负值，则表示A点的电势比B点的电势低． 3．电场力做功与电势差的关系 WAB＝qUAB或UAB＝． 4．电势差的比值定义法：电势差为电场力做的功与所移动电荷的电量之比． 二　电势差与电场强度的关系 1．在匀强电场中任意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．即U＝Ed. 2．公式E＝的意义：在匀强电场中，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． 3．电场强度的另一个单位：由E＝可以看出，场强的另一个单位是伏/米，符号为V/m． 判一判 (1)电场中两点间的电势差是恒定的，与零电势点的选取无关．(　　) (2)由UAB＝可知，UAB与WAB成正比，与q成反比．(　　) (3)公式UAB＝Ed适用于任何电场．(　　) (4)在电场中两处分别有相同距离的两点，电势差大的其电场强度也必定大．(　　) (5)在匀强电场中，沿着电场方向，任何相同距离上的电势降落必定相等．(　　) (6)电势降落的方向必定是电场强度的方向．(　　) 提示：(1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√　(6)× 课堂任务　电势差 仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”． 活动1：甲图中选D点为零电势点，A、B两点的电势差是多少？选C点为零电势点，各处的电势如何？A、B两点的电势差是多少？ 提示：以D点为零电势点，A、B电势差为1 V．以C点为零电势点，A、B、D三点的电势依次为2 V、1 V、－1 V，A、B间的电势差仍为1 V. 活动2：乙图中，已知A点电势φA，B点电势φB，A、B两点的电势差UAB是多少？ 提示：UAB＝φA－φB. 活动3：试探电荷q在A、B两点的电势能分别是多少？ 提示：EpA＝qφA，EpB＝qφB. 活动4：点电荷q从A点到B点电场力做的功是多少？ 提示：WAB＝EpA－EpB＝qφA－qφB＝q(φA－φB)＝qUAB. 活动5：由活动4，能得出电势差与电场力做的功有什么关系？ 提示：UAB＝. 1．电势差的理解 (1)电场中某点的电势与零电势点的选取有关，但电场中两点间的电势差与零电势点的选取无关． (2)必须明确是哪两点的电势差．A、B间的电势差记为UAB，而B、A间的电势差记为UBA，且UAB＝－UBA. (3)电势差是标量，但电势差有正、负之分，且电势差的正、负表示电场中两点电势的高低，如UAB＝－3 V，表示A点的电势比B点的电势低3 V. 2．电势和电势差的区别与联系 概念 比较内容 电势φ 电势差U 区别 定义 电势能与电荷量的比值：φ＝ 电场中两点间电势的差值：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 有，与零电势点的选取有关 无，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)，常用还有kV、mV等 标矢性 都是标量，且均具有正负 物理意义 均是描述电场的能的性质的物理量 3．电势差与电场力做功的关系 (1)公式WAB＝qUAB适用于任何电场，其中WAB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． (2)公式UAB＝或WAB＝qUAB中符号的处理方法 把电荷q的电性正负和电势差UAB的正负均代入进行运算，功为正，说明电场力做正功，电荷的电势能减小；功为负，说明电场力做负功，电荷的电势能增大． 例1　如图所示，匀强电场的场强E＝1.2×102 N/C，方向水平向右，一点电荷q＝4×10－8 C沿半径为R＝20 cm的圆周从A点移动到B点，已知∠AOB＝90°，求： (1)这一过程电场力做功的数值为多少？是正功还是负功？ (2)A、B两点间的电势差UAB为多大？ 实践探究　(1)如何计算电场力做的功？ 提示：匀强电场中可由W＝qELcosθ计算电场力做功． (2)如何计算电势差？ 提示：可由UAB＝计算电势差． [规范解答]　(1)从A点移动到B点位移大小l＝R，方向与电场力方向的夹角θ＝135°. 故从A点移动到B点，电场力做功： WAB＝qElcosθ＝4×10－8×