第十章 静电场中的能量 2 电势差-【金版教程】2023-2024学年新教材高中物理必修第三册创新导学案word（人教版2019）

2．电势差 1．理解电势差的概念，知道电势差与零电势点的选择无关。2.掌握两点间电势差的表达式，知道两点之间电势差的正负与这两点的电势高低之间的对应关系。3.知道在电场中移动电荷时静电力做功与两点间电势差的关系，并能进行有关计算。4.知道等势面的定义，知道等势面与电场线的关系。 一　电势差 1．定义：在电场中，两点之间电势的差值，也叫作电压。 2．定义式：设电场中A点的电势为φA，B点的电势为φB，则它们之间的电势差UAB＝φA－φB，UBA＝φB－φA，显然UAB＝－UBA。 3．电势差可以是正值，也可以是负值。当A点电势比B点电势高时，UAB为正值，UBA则为负值。 4．选择不同的位置作为零电势点，电场中某点电势的数值可能改变，但电场中某两点之间电势的差值保持不变。 5．静电力做功与电势差的关系 (1)关系：WAB＝qUAB或UAB＝。 (2)证明：WAB＝EpA－EpB＝qφA－qφB＝q(φA－φB)＝qUAB。 二　等势面 1．定义：在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：电场线跟等势面垂直，并且由电势高的等势面指向电势低的等势面。 3．在同一个等势面上移动电荷时，静电力不做功。 判一判 (1)电势差有正负，是矢量。(　　) (2)电场中两点间的电势差是恒定的，与零电势点的选取无关。(　　) (3)若UAB>0，说明从A到B电势降低。(　　) (4)将电荷由A点移到B点，静电力做正功，则电势差为正值。(　　) (5)把1 C的正电荷从A点移到B点，静电力做功1 J，则这两点间的电势差为1 V。(　　) (6)若电荷由A点移到B点过程中，有静电力以外的力做功，不影响电势的变化。(　　) (7)由UAB＝可知，UAB与WAB成正比，与q成反比。(　　) (8)两个不同的等势面可能相交。(　　) 提示：(1)×　(2)√　(3)√　(4)×　(5)√　(6)√　(7)×　(8)× 探究1　电势差　电势差和静电力做功的关系 仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。 活动1：如图甲，电梯将货物从顶楼运送至地面，计算货物重力做的功WG时，高度参考点选择的不同是否影响WG的结果？影响WG的是货物的初高度或末高度还是高度差？ 提示：不影响。高度差。 活动2：如图乙，A、B点电势的差值与零电势点的选取有关吗？ 提示：与高度差的分析类似，选取A、B所在电场线上O点为参考点时，A、B点电势的差值UAB＝φA－φB，选取比O点电势高φ0的O′点为参考点时，A、B点电势的差值UAB′＝φA′－φB′＝(φA－φ0)－(φB－φ0)＝φA－φB＝UAB，可知A、B点电势的差值与零电势点的选取无关。 活动3：如图乙，选某点为零电势点时，A点电势为φA，B点电势为φB，A、B两点的电势差UAB是多少？UBA呢？ 提示：UAB＝φA－φB；UBA＝φB－φA＝－UAB。 活动4：试探电荷q在A、B两点的电势能是多少？ 提示：EpA＝qφA，EpB＝qφB。 活动5：点电荷q从A点移动到B点，静电力做的功WAB与UAB有什么关系？ 提示：WAB＝EpA－EpB＝qφA－qφB＝q(φA－φB)＝qUAB。上式变形，可得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)，常用的还有kV、mV等 标矢性 都是标量，但均具有正负 物理意义 均是描述电场的能的性质的物理量 3.对公式UAB＝的理解 (1)由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WAB。若静电力对单位正电荷做正功，UAB为正值；若静电力对单位正电荷做负功，UAB为负值。 (2)公式UAB＝，不能认为UAB与WAB成正比、与q成反比，只是可以利用WAB、q来计算A、B两点间的电势差UAB。 (3)公式UAB＝适用于任何电场，UAB为电场中A、B两点间的电势差，WAB仅是静电力做的功，不包括从