第一章 5 电势 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（教科版2019）

5．电势　电势差 1．知道电势的定义及其定义式、单位，能根据电场线判断电势高低。2.理解电势差的概念，知道电势差与零电势点的选择无关。3.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。4.知道在电场中移动电荷时电场力做功与两点间电势差的关系，并能进行有关计算。5.知道等势面的定义，知道等势面与电场线的关系。6.了解静电屏蔽的原理及应用。 一　电势 1．定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比，用符号φ表示。 2．表达式：φ＝。 3．电势是标量，没有方向。在国际单位制中，电势的单位是伏特，简称伏，符号是V。 4．大小：电场中某点的电势，在数值上等于单位正电荷在该点所具有的电势能。 5．相对性：电场中某一点的电势的数值与零电势点的选取有关，只具有相对意义。零电势点的选取视研究问题的方便而定。一般的，理论研究中通常选取无穷远处的电势为零，实际中通常选取大地的电势为零。 二　电势差 1．定义：电场中A、B两点的电势之差为A、B两点的电势差，用符号UAB表示。 2．表达式：UAB＝φA－φB。 3．电势差与电场力做的功的关系：电场中两点间的电势差等于在这两点间移动电荷的过程中电场力所做的功WAB与被移动的电荷q的比，即UAB＝。 4．电势差是标量。在国际单位制中，电势差的单位是伏特，简称伏，符号是V。 5．电势和电势差都与检验电荷无关，只与场中位置有关，所以它们描述了电场本身的性质。 6．在电路中，两点间的电势差通常称为这两点间的电压。 三　电势和电势差的正负 1．电势正负的意义：某点的电势为正，即表示该点电势比零点高，正电荷放在该点，电势能比放在零点时的电势能大。反之，如果某点的电势为负，就表示该点电势比零点低，正电荷放在该点，电势能比放在零点时的电势能小。 2．电势差正负的意义：A、B两点间的电势差如果为正，则表示A点电势高于B点，正电荷从A点移到B点的过程中，电场力做正功。反之，电场力做负功。 3．某点电势的正负，与零电势点的选取有关。两点间电势差的正负及数值，都与零电势点的选取无关。 4．电场线与电势变化：沿电场线方向，电势逐渐降低。 四　等势面 1．定义：电场中电势相等的各点构成的曲面，叫作等势面。 2．特点 (1)同一等势面上任何两点之间的电势差为零。 (2)等势面与电场线一定是处处垂直。 (3)不同的等势面不能相交。 1．判一判 (1)电场中电场强度为零的地方电势一定为零。(　　) (2)电势是标量，有正负，电势的正负不表示大小。(　　) (3)电势差有正负，是矢量。(　　) (4)电场中两点间的电势差是恒定的，与零电势点的选取无关。(　　) (5)若UAB>0，说明从A到B电势降低。(　　) (6)将电荷由A点移到B点，电场力做正功，则电势差为正值。(　　) (7)把1 C的正电荷从A点移到B点，电场力做功1 J，则这两点间的电势差为1 V。(　　) (8)若电荷由A点移到B点过程中，有电场力以外的力做功，不影响电势的变化。(　　) (9)由UAB＝可知，UAB与WAB成正比，与q成反比。(　　) (10)两个不同的等势面可能相交。(　　) 提示：(1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)√　(6)×　(7)√　(8)√　(9)×　(10)× 2．想一想 某静电场的电场线分布如图所示，试比较图中P、Q两点的电势的高低，并且根据电场线分布大致画出等势面分布图。 提示：P、Q所在电场线方向为P→Q，则φP>φQ；由等势面与电场线处处垂直，可画出等势面分布图如图所示。 探究　电势 仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。 活动1：把检验电荷q0从A点移到C点，写出电场力所做的功W0的表达式。 提示：W0＝F0xcosα＝q0Excosα。 活动2：根据电场力做功与电势能变化的关系，检验电荷q0在A点具有的电势能是多少？ 提示：由EpA－EpC＝W0＝q0Excosα，且EpC＝0，得EpA＝q0Excosα。 活动3：设把检验电荷q0从B点移到C点，电场力做的功为W0′。把电荷量为2q0、3q0、…、nq0的检验电荷从A点或B点移到C点，计算各检验电荷在A、B点具有的电势能(用W0、W0′等表示)(可以设计表格并将数据填在表格中)。 提示： 检验电荷的电荷量q q0 2q0 3q0 … nq0 电荷从A点移到C点，电场力所做的功W W0 2W0 3W0 … nW0 电荷在A点具有的电势能EpA W0 2W0 3W0 … nW0 电荷从B点移到C点，电场力所做的功W′ W0′ 2W0′ 3W0′ … nW0′ 电荷在B点具有的电势能EpB′ W0′ 2W0′ 3W0′ … nW0′ 活动4：根据上述活动，试找出一个表