第一章 5. 电势 电势差-【正禾一本通】2023-2024学年新教材高二物理必修3同步课堂高效讲义教师用书（教科版）

5．电势　电势差 【核心素养目标】 物理观念 电势、等势面、电势差。 科学思维 利用公式φ＝、UAB＝φA－φB及UAB＝进行有关计算，获得结论。 科学探究 电场力做功公式WAB＝qUAB的推导及应用。利用类比法，理解电势差的绝对性。 科学态度与责任 能应用电场力做功公式WAB＝qUAB解释实际问题。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 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，定义为该点的电势，用φ表示。 2．公式：。 3．单位：国际单位制中，电势的单位是伏特，符号是V，1 V＝1 J/C。 4．电势是标量，只有大小，没有方向，但有正、负之分，同一电场中电势为正表示比零电势高，电势为负表示比零电势低。 5．电势的相对性：只有规定了零电势点才能确定某点的电势，一般选大地或离场源电荷无穷远处的电势为0。 6．电势高低的判断：沿着电场线的方向电势逐渐降低。 二、电势差 1．定义：在电场中，两点的电势之差叫作电势差。 2．公式 (1)UAB＝。式中φA和φB表示电场中A点和B点的电势，UAB表示A、B两点间的电势差。 (2)UAB＝－UBA。 3．单位：在国际单位制中，电势差与电势的单位相同，均为伏特，符号是V。1 V＝1 J/C。 4．电场力做功与电势差的关系 (1)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。 (2)公式：WAB＝qUAB或UAB＝。 5．适用范围：任意电场。 6．电势差是标量，有正负之分。电势差为正，即UAB＞0，则φA＞φB。电势差为负，即UAB＜0，则φA＜φB。 三、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．等势面的特点 (1)在同一等势面上任何两点之间移动电荷时，电场力不做功。 (2)等势面跟电场线一定是处处垂直，即跟电场强度的方向垂直。 (3)不同的等势面不能相交。 (4)电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面。 学生用书第28页 1．判断正误 (1)电场线密集处场强大，电势高。(　　) (2)某点的电势为零，电荷在该点的电势能一定为零。(　　) (3)电荷在电势高处具有的电势能一定大。(　　) (4)若电场中两点间的电势差UAB＝1 V，则将单位正电荷从A点移到B点，电场力做功为1 J。(　　) (5)将电荷量为q的电荷从A点移到B点与将电荷量为－q的电荷从B点移到A点，电场力所做的功相同。(　　) (6)等势面上各点电势相同，电场强度也相同。(　　) 答案：　(1)×　(2)√　(3)×　(4)√　(5)√　(6)× 2．链接实景 如图所示是我们在地理上学到的等高线的表示方法，类比到电场中，我们怎么用类似的方法表示电场中电势相等的各点呢？ 提示：　等势面　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 知识点一　电势的特点 如图所示的匀强电场，电场强度为E，取O点为零势能点，A点距O点的距离为l，AO连线与电场强度反方向的夹角为θ。 (1)电荷量分别为q和2q的正试探电荷在A点的电势能分别为多少？ (2)不同电荷在同一点的电势能与电荷量的比值是否相同？ (3)不同电荷在同一点的电势能与电荷量的比值与试探电荷的电荷量是否有关系？ 提示：　(1)电荷量分别为q和2q的正试探电荷在A点的电势能分别为Eql cos θ、2Eql cos θ。 (2)比值相同，都为El cos θ。 (3)与试探电荷的电荷量无关。 1．对公式φ＝的理解 φ＝是电势的定义式。电场中某点处φ的大小是由电场本身决定的，与在该点处是否放入试探电荷、电荷的电性、电荷量均无关。 2．电势高低的判断方法 (1)电场线法 沿电场线方向，电势越来越低。 (2)场源电荷判断法 离场源正电荷越近的点，电势越高；离场源负电荷越近的点电势越低。 (3)根据φ＝判断 设EpA>EpB 学生用书第29页 将一电荷量为q＝2×10－6 C的正电荷从无限远处一点P移至电场中某点A，静电力做功4×10－5 J。求： (1)A点的电势； (2)正电荷移入电场前A点的电势。(取无限远处为电势零点) 解析：　(1)由于将电荷从无限远处移到A点，电场力做正功，则电荷的电势能减少，所以电荷在A点的电势能为EpA＝－4×10－5J。由φ＝得φA＝－20 V。 (2)A点的电势是由电场本身决定的，跟A点是否有电荷存在无关，所以电荷移入电场前，A点的电势也为－20 V。 答案：　(1)－20 V　(2)－20 V 针对练1．如图所示，a、b两点位于以负点电荷－Q(Q>0)为球心的球面上，c点在球面外，则(　　)