10.2电势差 导学案-2022-2023学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

10.2电势差导学案 年级 班 姓名 物理备课组 主备人 【学习目标】： (1)知道电势差概念，知道电势差的正负表示两点间电势的高低关系 (2)推导静电力做功跟电势差的关系式，会用公式WAB＝qUAB ，UAB=进行相关计算。 (3)理解等势面的概念。会画常见电场的等势面。通过论证等势面一定垂直于电场线，体会反证法在推理过程中的应用 【自主学习】： 一、电势差 1.定义:在电场中,两点之间电势的 。电势差也叫作 。 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= ，B、A两点之间的电势差为UBA= ，所以UAB= 。 3.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 ;UAB为负值,A点的电势比B点的电势 。 4.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= ，又因EpA=qφA,EpB=qφB,可得WAB=qφA-qφB=q(φA-φB)= ,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。 [思考]电场中A、B两点间的电势差与放入两点的电荷有关吗? [证明]UAC=UAB+UBC。 二、等势面 1.定义:在电场中电势 的各点构成的面。 2.等势面与电场线的关系: (1)电场线跟等势面 。 (2)电场线由 的等势面指向 的等势面。 [思考]　两个不同电势的等势面是否可以相交?为什么？ 【合作探究】 一、静电力做功与电势差的关系 在如图所示的电场中有A、B两点,若选取无穷远处为零电势点,A、B两点的电势分别为φA、φB。 [交流讨论]　 (1)A、B两点的电势差UAB是多少? (2)若有一正电荷q从A移至B,电场力做功WAB是多少? 1.静电力做功的四种求法: 方法 表达式 注意问题 功的定义 W=Fd=qEd (1)适用于匀强电场 (2)d表示沿电场线方向的距离 功能关系 WAB=EpA-EpB WAB=-ΔEp (1)既适用于匀强电场,也适用于非匀强电场 (2)既适用于只受电场力的情况,也适用于受多种力的情况 电势差法 WAB=qUAB 动能定理 W静电力+W其他力 =ΔEk 2.利用公式UAB=计算电势差的两种方法: (1)各物理量均带正、负号运算,但代表的意义不同。WAB的正、负号表示正、负功;q的正、负号表示电性;UAB的正、负号反映φA、φB的高低。计算时W与U的角标要对应,即WAB=qUAB,WBA=qUBA。 (2)绝对值代入法。WAB、q、UAB均代入绝对值,然后再结合题意判断电势的高低。 例题分析 【例1】电场中某一条电场线上有a、b、c三点，b为ac的中点，一电子在a、c两点的电势能分别为和，则（　　）    A．电场线方向由a指向c B．电子在b点的电势能一定为 C．a、c两点的电势差为2V D．a点的场强一定大于c点的场强 【例2】如图所示，三条相互平行、距离相等的虚线分别表示电场中的三个等势面，电势分别为7V、14V、21V，实现表示一带电粒子（不计重力）在该区域内的运动轨迹，下列说法正确的是（ ） A. 粒子的运动轨迹一定是a→b→c B. 粒子一定带正电 C. 粒子在三点的电势能大小关系为Epc＞Epa＞Epb D. 粒子在三点的动能大小关系为Ekb＜Eka＜Ekc 【例3】在匀强电场中把电荷量为2.0×10-9的点电荷从A点移到B点，克服静电力做功为1.6×10-7J，再把这个电荷从B点移到C点，静电力做功为4.0×10-7J。求：A、B间，B、C间，A、C间的电势差各是多大？ 【例4】如图所示,在竖直平面内,光滑绝缘直杆AC与半径为R的圆周交于B、C两点,在圆心处有一固定的正点电荷,B点为AC的中点,C点位于圆周的最低点。现有一质量为m、电荷量为-q、套在杆上的带负电小球从A点由静止开始沿杆下滑。已知重力加速度为g,A点距过C点的水平面的竖直高度为3R,小球滑到B点时的速度大小为。则: (1)正点电荷的电场在B点和C点的电势有何关系? (2)求小球滑到C点时的速度大小; (3)若以B点作为参考点(零电势点),试确定A点的电势。 【例5】如图,在处于O点的点电荷+Q形成的电场中,试探电荷+q由A点移到B点,静电力做的功为W1,以OA为半径画弧交OB于C,再把试探电荷由A点移到C点,静电力做的功为W2;由C点移到B点,静电力做的功为W3。则三次静电力做功的大小关系为