10.2电势差（学案一）-2023-2024学年高二物理素养提升学案（人教版2019必修第三册）

高中物理必修三素养提升学案 第10章 静电场中的能量 第2节　电势差 【学习目标】 1.掌握电势差的概念。 2.会应用电势差的概念求解静电力对电荷所做的功。 3.掌握等势面的概念及性质。 【科学素养要求】 1.物理观念 (1)知道电势差的概念。 (2)理解等势面的概念。 2.科学思维 (1)知道电势差的正负表示两点间电势的高低关系。 (2)会用公式WAB＝qUAB计算静电力所做的功。 (3)会画常见电场的等势面，体会反证法在推理过程中的应用。 3. 科学探究 推导静电力做功跟电势差的关系式。 4. 科学态度与责任 了解电势差的定义方法，培养良好的学习习惯。 【自主预习】 [填空] 借助“类比”的方法和你对重力场的了解,你可推断出电场应该具有哪些属性? 重力→　　　　  重力势能→　　　　  　物体在重力场中移动,重力做功→　　　　　　　　　  　重力做正(负)功,重力势能　　　　　→电场力做正(负)功,电势能　　　　　  　重力的功:WAB=　　　　　,取决于　　　　　　　　　　　　　→电场力的功取决于什么呢?  　重力势能由高度决定→电势能　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 【课堂探究】 [情境设问]1.你知道什么叫“类比”吗? 2.地球与物体之间的相互作用和哪一类电荷间的相互作用“类似”? 3.借助“类比”的方法和你对重力场的了解,你可推断出电场应该具有哪些属性? [总结] 借助类比定义几个物理量: 1.电势能:Ep=　　　　　　　　　  定义:电荷在电场中具有的能量叫电势能,与高度h对应的物理量φ叫电势。 2.电势:φ=　　　　　　　　　  定义:电场中某点试探电荷的电势能与自身电量的比值叫电势。 [讨论与交流] 1.一个质量为m的物体在重力场中的重力势能大小由什么来决定?一个电量为q的电荷在电场中的电势能大小又由什么决定? 2.你认为电势是相对量吗,电势能呢? 3.你认为跟高度差对应的物理量是什么? [总结] 1.定义:电场中任意两点的电势的差值,叫这两点间的电势差。 2.A、B两点电势差:UAB=φA-φB　UBA=　　　　　　　　　  3.电场力的功:WAB=qφA-qφB=qUAB或　　　　　　　　　  【知识点探究】 知识点一　电势差 1．定义 在电场中，两点之间电势的差值叫作电势差，也叫作电压。 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＝－UBA。 3．单位 在国际单位制中，电势差的单位是伏特，简称伏，用符号V表示。 4．电势差的正负 电势差是标量，UAB为正值，A点的电势比B点的电势高；UAB为负值，A点的电势比B点的电势低。 5．静电力做功与电势差的关系 (1)公式推导 由静电力做功与电势能变化的关系可得 WAB＝EpA－EpB，又因EpA＝qφA，EpB＝qφB，可得WAB＝qφA－qφB＝q(φA－φB)＝qUAB，所以有UAB＝。 (2)物理意义：电场中A、B两点间的电势差等于这两点之间移动电荷时静电力做的功与电荷量q的比值。 知识点二　等势面 1．定义：电场中电势相同的各点构成的面叫作等势面。 2．等势面与电场线的关系 (1)电场线跟等势面垂直。 (2)电场线由电势高的等势面指向电势低的等势面。 (3)在同一等势面上移动电荷时，静电力不做功。 【温馨提示】等势面是为了描述电场性质而假想的面，实际并不存在。 【易错警示】对电势差的理解 (1)电场中两点间的电势差，由电场本身的性质及初、末位置决定。与是否放入试探电荷无关。 (2)描述电势差时，必须明确所指的是哪两点(两位置)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，UAB＝－UBA。 (3)电势差是标量。电势差有正负，电势差的正负表示电场中两点电势的相对高低，如UAB＝－6 V，说明B点的电势比A点的电势高6 V或A点的电势比B点的电势低6 V。 (4)表达式UAB＝φA－φB和UBA＝φB－φA要注意下标的顺序。 (5)电势差等于两点间的电势之差，所以电场中，某点的电势在数值上等于该点与零电势点间的电势差，即φA＝UA0，φ0＝0。 (6)电场中各点间的电势差可依次用代数方法叠加，即UMN＝UMA＋UAB＋UBC＋UCN。 【典例分析】 【例题】在电场中把2.0×10-9 C的正电荷从A点移到B点,静电力做功1.6×10-7 J。再把这个电荷从B点移到C点,静电力做功为-4.0×10-7 J。 (1)A、B、C三点中哪点电势最高?哪点电势最低? (2)A、B间,B、C间,A、C间的电势差各是多大? (3)把-1.5×10-9 C的电荷从A点移到C点,静电力做多少功? (4)根据以上所得的结果,定性地画