第10章 第2节 电势差(Word教参)-【优化指导】2022-2023学年新教材高中物理必修第三册（人教版2019）

第2节　电势差 核心素养 物理观念 科学思维 科学态度与责任 1．知道电势差概念，知道电势差的正负表示两点间电势的高低关系。 2．理解等势面的概念，会画常见电场的等势面。 3．知道电势差的正、负号与电势高低之间的对应关系 1．通过论证等势面一定垂直于电场线，体会反证法在推理过程中的应用。 2．推导静电力做功跟电势差的关系式，会用公式WAB＝qUAB计算静电力所做的功 通过类比电场强度、电势的定义方法，理解UAB＝的意义，知道电势差UAB与WAB、q无关 [对应学生用书P35] 知识点一 电势差 1．定义：电场中两点间电势的差值❶，也叫电压。 2．公式：设电场中A点的电势为φA，B点的电势为φB，则A、B两点之间的电势差为UAB＝φA－φB，B、A两点之间的电势差为UBA＝φB－φA，所以UAB＝－UBA❷。 3．静电力做功与电势差的关系：由静电力做功与电势能变化的关系可得WAB＝EpA－EpB，又EpA＝qφA，EpB＝qφB，可得WAB＝qφA－qφB＝q(φA－φB)＝qUAB，所以UAB＝。 1．WAB＞0说明电荷从A点移到B点的过程中静电力做正功。(　√　) 2．UAB>0说明从A到B电势降低。(　√　) 3．电势差与电势一样，是相对量，都与零电势点的选取有关。(　×　) 知识点二 等势面 1．定义：电场中电势相同的各点构成的面❸。 2．等势面与电场线的关系 (1)电场线跟等势面垂直❹。 (2)电场线由电势高的等势面指向电势低的等势面。 1．同一电荷在同一等势面上一定具有相同的电势能。(　√　) 2．点电荷在真空中形成的电场的等势面是以点电荷为球心的一簇球面。(　√　) 3．电荷由高等势面移到低等势面，电场力做正功。(　×　) 批注❶：在电场中，各点电势会随电势零点的改变而改变，但两点间的电势的差值却保持不变。因此，电势的差值往往比电势更重要。 批注❷：电势差是标量，但有正负。电势差的正负表示两点电势的高低。当A点电势比B点电势高时，UAB为正值，UBA则为负值。 批注❸：尽管绘图时常用线来表示，但等势面是一个空间立体概念。 批注❹：同一电荷在同一等势面上各点的电势能都相同，所以沿等势面运动电场力不做功，即电场力(电场线)要与等势面垂直。 [对应学生用书P36] 探究点一　电势与电势差的理解　(能量观念之形成) ►情境探究 如图所示是等高线的图示，所标数值是地面某个点高出海平面的垂直距离，也就是海拔，也称为绝对高度。而地面上某一点高出另一点的垂直距离称为相对高度。 (1)选择不同的测量起点时，不同地方的高度和两个地方的高度差会有怎样的变化？ (2)同样地，在电场中选择不同的电势零点时，不同位置的电势和两个位置的电势差又会有怎样的变化？ 提示：(1)选择不同的起点，同一地点的高度会不同，但两点间的高度差不会变化。 (2)选取不同的电势零点，同一点的电势会不同，但两点间的电势差不会变化。 ►探究归纳 1．对电势差的几点认识 (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)对于电势差必须明确指出是哪两点间的电势差，而且先后顺序不能乱。如A、B间的电势差记为UAB，B、A间的电势差记为UBA，而UAB＝－UBA。 (3)电势差为标量，有正、负之分，电势差的正负表示电场中两点电势的高低。 (4)电场中两点间的电势差与零电势位置的选取无关。 2．电势差与电势的对比 物理量 电势φ 电势差U 区 别 定义 电势能与电荷量的比值φ＝ 电场力做功与电荷量的比值U＝ 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，与零电势位置的选取有关 无，与零电势位置的选取无关 联 系 数值关系 UAB＝φA－φB，当φB＝0时，UAB＝φA 单位 相同，均是伏特(V)续表 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 ►对点例练 有一电荷量q＝－3×10－6 C的点电荷，从电场中的A点移到B点时，克服静电力做功6×10－4 J，从B点移到C点时，静电力做功9×10－4 J。 (1)AB、BC、CA间电势差各为多少？ (2)如果B点电势为0，则A、C两点的电势各为多少？电荷在A、C两点的电势能各为多少？ 答案：(1)200 V　－300 V　100 V (2)200 V　300 V　－6×10－4 J　－9×10－4 J 解析：(1)根据U＝， 则UAB＝ V＝200 V， 即φA－φB＝200 V， UBC＝ V＝－300 V， 即φB－φC＝－300 V， UCA＝φC－φA＝100