第一章 第五节 电势差及其与电场强度的关系（Word教师用书）-【优化指导】2022-2023学年新教材高中物理必修第三册（粤教版2019）

第五节　电势差及其与电场强度的关系 课程内容要求 核心素养提炼 1.了解电势差的含义 2．知道匀强电场中电势差与电场强度的关系 1.物理观念：知道匀强电场的概念，知道匀强电场的电场线和等差等势面是间距相等的平行直线 2．科学思维：通过分析，知道等差等势面和电场线的疏密程度存在对应关系 3．科学探究：通过推导电场强度与电势差的关系，使学生的分析能力和推理能力得到进一步提升 4．科学态度与责任：通过从不同角度认识电场强度与电势、电势差的关系，使学生懂得在遇到具体问题时要注意分析，不要武断地下结论，使学生养成多角度、多方面看问题的学习品质 [对应学生用书P28] 一、电势差 1．电势差的概念 (1)定义：电场中两点间电势的差值叫作电势差，也叫电压．与零电势点的选取无关． (2)表示：电场中点A的电势记为φA，点B的电势记为φB，则A、B两点之间的电势差表示为UAB＝φA－φB或UBA＝φB－φA. (3)电势差的正、负：电势差是标量，可以是正值，也可以是负值．当A点电势比B点电势高时，UAB为正值；当A点电势比B点电势低时，UAB为负值． (4)单位：国际单位是伏特，符号为V. 2．电势差与电场力做功的关系 (1)电荷q在电场中从A点移到B点，A、B两点间的电势差为 UAB，则电场力做的功WAB＝qUAB，该公式对任何电场都成立，则UAB＝. (2)电荷在电场中移动时，电场力做的功与两点间的电势差有关，与电荷在电场中移动的路径无关． [判断] (1)电势差与电势一样，是相对量，与零电势点的选取有关．(×) (2)电势差是一个标量，但是有正值和负值之分．(√) (3)公式WAB＝qUAB适用于任何电场，不必考虑电场力的大小和电荷移动的路径，对于静电力是变力时，也同样适用．(√) 二、电势差与电场强度的关系 1．电势差与电场强度的关系 (1)关系：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． (2)关系式：U＝Ed. (3)适用条件：匀强电场，d是沿电场方向两点间的距离． 2．从电势差的角度理解电场强度 (1)表达式：E＝. (2)物理意义：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：伏/米，符号V/m,1 N/C＝1 V/m. [判断] (1)公式U＝Ed适用于所有电场．(×) (2)由U＝Ed可知，匀强电场中两点间的电势差与这两点的距离成正比．(×) (3)由公式E＝可知，电场强度与电势差U成正比．(×) (4)匀强电场的电场强度值等于沿电场线方向每单位长度上的电势差值．(√) (5)在匀强电场中，任意两点间的电势差等于电场强度与这两点间距离的乘积．(×) [对应学生用书P29] 探究点一　静电力做功与电势差的关系 如图是等高线的图示，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)不同地方的高度不一样，但高度差不变． (2)不同位置的电势不同，但电势差不变． 1．电势与电势差的比较 电势φ 电势差UAB＝φA－φB 区别 (1)电场中某点的电势与零电势点的选取有关，是相对量 (2)电势由电场本身决定，反映电场的能的性质 (1)电场中两点间的电势差与零电势点的选取无关，是绝对量 (2)电势差由电场和两点间的位置决定 联系 (1)可正可负，标量 (2)电场中某点的电势在数值上等于该点与零电势点之间的电势差 (3)电势与电势差的单位相同，国际单位皆为伏特(V) (4)电场中两点之间的电势差，与零电势点的选取无关，UAB＝φA－φB，UBA＝φB－φA，显然UAB＝－UBA，同理可推得UAC＝UAB＋UBC (5)电势差与电势高低的关系：UAB＞0时，φA＞φB；UAB＜0时，φA＜φB，即电势差的正负号表示A、B两点电势的高低 2.电势差与静电力做功的关系 (1)公式UAB＝中，WAB为q从初位置A移到末位置B时静电力做的功，做正功代入正值，做负功代入负值．q为电荷所带电荷量，正电荷取正值，负电荷取负值． (2)电场中两点的电势差，由电场中两点的位置决定，与在这两点间移动电荷的电荷量、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都有确定的值，不能认为UAB与WAB成正比，与q成反比，但是可以利用WAB、q来测量A、B两点间的电势差． (3)由比值定义式UAB＝可以看出，UAB在数值上等于单位正电荷由A点移到B点时静电力所做的功，若静电力对单