10.2电势差（学案二）-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】 一、电势差 1.电势差:两点的电势之差,也叫　　　　　　。  2.电势差的单位:　　　　　　　　　　。  3.电势差是标量还是矢量　　　　　　。  二、静电力做功与电势差的关系 1.关系公式:WAB=　　　　或UAB=　　　　　　　　　　  2.电势差UAB与q、WAB均　　　　关,仅与电场中A、B两位置　　　　关。故电势差反映了电场本身的性质。  3.电势的高低与参考点的选取　　　　关,但电势差与参考点的选取　　　　关。  4.同一等势线或等势面上任两点间电势差为零,在其上移动电荷电场力　　　做功。  【课堂探究】 [情境设问]在高压电线杆上通常可以看到“高压危险”的警示牌,媒体上也经常播送一些由于高压造成的伤亡事件,人体所能承受的最大安全电压只有36 V,可户外的高压线电压高达几万甚至几十万伏,奇怪的是,落在高压线上的小鸟却安然无恙,你知道是为什么吗? (一)电势差 [情境设问]电荷从A点移动到B点,影响静电力做功多少的因素可能是A点或B点的电势值,还是A、B两点之间的电势的差值呢? 结论1:电荷从A点移动到B点,影响静电力做功多少的因素是　　　　　　　,并定义它为电势差。  (二)静电力做功与电势差的关系 [提出问题]电荷q从电场中A点移到B点,电场力所做的功是多少? 结论2:静电力做功与电势差的关系:　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (三)等势面 [提出问题]什么是等势面? 【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,定性地画出电场分布的示意图,标出A、B、C三点可能的位置。 【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。 【课堂练习】 1