第2章 第3节 电势差与电场强度的关系-【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（鲁科版）

第3节　电势差与电场强度的关系 【核心素养目标】 物理观念 知道电势差的概念，知道匀强电场中电势差与电强强度的关系。 科学思维 会用公式UAB＝φA－φB及UAB＝进行有关计算，会推导E＝。 科学态度与责任 通过区分三个公式：E＝，E＝和E＝，学会科学分析问题的方法，培养进行科学普及的兴趣和责任。 一、电势差与静电力做功 1．电势差 (1)定义：电场中两点间电势的差值，用符号U表示。 (2)与电势的关系式：UAB＝φA－φB。 (3)单位：与电势单位相同，国际单位是伏特，符号为V。 (4)标矢性：电势差是标量，但有正负之分。UAB＞0，表示A点电势比B点电势高。 2．静电力做功 (1)公式：WAB＝EpA－EpB＝qUAB。 (2)电子伏特：1 eV＝1.60×10－19 J，表示一个电子在电势差为1 V的两点间移动时静电力所做的功。 二、匀强电场中电场强度与电势差的关系 1．关系式：E＝。 2．适用条件 (1)匀强电场。 (2)d是沿电场线方向两点间的距离。 3．物理意义：电场强度的大小等于两点间的电势差与这两点沿电场强度方向的距离之比。 1．判断正误 (1)电势差的正、负代表了电势差的大小。(　　) (2)把正电荷从A点移到B点，电场力做正功，则有UAB＞0。(　　) (3)公式UAB＝说明两点间的电势差UAB与电场力做的功WAB成正比，与移动电荷的电荷量q成反比。(　　) (4)由E＝可知，E与UAB成正比，与d成反比。(　　) 答案：　(1)×　(2)√　(3)×　(4)×　 2．链接实景 如图是初中地理中的等高线图(图中数字的单位是m)，请同学们结合下图探究以下几个问题： 学生用书第37页 (1)小山坡的左边a和右边b哪一边的地势更陡些？ (2)如果把一个球从山坡左、右两边滚下(不考虑摩擦)，哪边的加速度更大？ (3)现在把下图看成是描述电势高低的等势线，图中数字的单位是V，a和b哪一边电势降落得快？哪一边的电场强度大？ 提示：　(1)b　(2)b　(3)b　b 知识点一　电势差与静电力做功 公式WAB＝qUAB适用于任何电场吗？如何求电场中两点A、B的电势之差？ 提示：　 WAB＝qUAB在任何情况下均适用，根据移动电荷从A点到B点电场力做的功，利用WAB＝qUAB，计算求得UAB。 1．电势差的“两性” (1)标量性：电势差是标量，但有正、负之分，其正负表示两点电势的高低，可表示为UAB＝－UBA，电势差的大小叫电压，U＝|UAB|＝|UBA|。 (2)绝对性：电场中两点间的电势差只与两点的位置有关，与零电势点的选取无关，只要两点是确定的，两点间的电势差就是确定值。 2．对公式WAB＝qUAB或UAB＝的理解 (1)UAB＝可以看成电势差的定义式，是按比值法定义的物理量。电势差UAB由电场本身决定，与q、WAB无关。 (2)在一般的计算中，各物理量都要带符号，即WAB、UAB、q均可正可负，其中WAB取正号表示从A点移动到B点时静电力做正功，WAB取负号表示从A点移动到B点时静电力做负功，做负功时也可以说成电荷克服电场力做了功。 (3)注意：用公式WAB＝qUAB或UAB＝计算时W与U的角标要对应。 对于电场中A、B两点，下列说法正确的是(　　 ) A．电势差的定义式UAB＝，说明两点间的电势差UAB与静电力做功WAB成正比，与移动电荷的电荷量q成反比 B．A、B两点间的电势差UAB与移动电荷的电荷量q无关 C．把负电荷从A点移到B点静电力做正功，则有UAB>0 D．电场中A、B两点间的电势差UAB等于把正电荷q从A点移动到B点时静电力做的功 B　[电场中两点间的电势差在数值上等于将单位正电荷从一点移到另一点时静电力所做的功，仅由电场及两点的位置决定，与移动电荷的电荷量及做功的多少无关，把负电荷从A点移到B点电场力做正功，由公式UAB＝可知，UAB<0，故只有选项B正确。] 学生用书第38页 如图所示，匀强电场的场强E＝1.2×102 N/C，方向水平向右，一点电荷q＝4×10－8C沿半径为R＝20 cm的圆周，从A点移动到B点，已知∠AOB＝90°，求： (1)这一过程电场力做多少功？是正功还是负功？ (2)A、B两点间的电势差UAB为多大？ 【思路点拨】　解此题关注两点 (1)从A点移动到B点，根据功的定义式求电场力做的功WAB。 (2)利用公式UAB＝求出电势差。 解析：　(1)从A点移动到B点位移大小l＝R，方向与电场力的夹角θ＝135°. 故从A点移动到B点，电场力做功： WAB＝qEl cos θ＝4×10－8×1.2×102××0.2×cos 135° J＝－9.6×10－7J。 (2)由公式UAB＝得A、B两点间的电势差： UAB＝V＝－24 V。 答案：　(1)9.