第1章 第5节 电势差及其与电场强度的关系 （word教参）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理必修第三册（粤教版2019）

第五节　电势差及其与电场强度的关系 核心素养导学 物理观念 (1)了解电势差的内涵，知道电势差与零电势能点的选择无关。 (2)知道两点间电势差的表达式，明确正负号的含义。 (3)知道匀强电场中电势差与电场强度的关系，能用与电势差相关的证据解释静电现象。 科学思维 (1)能推导出静电力做功与两点间电势差之间的关系，会进行相关计算。 (2)会推导电势差与电场强度的关系。 科学态度与责任 通过推导电场强度与电势差的关系，提高科学推理能力和自主获取知识的能力，进而促进形成创造性品格。 一、电势差 1．定义：电场中两点间电势的差值叫作电势差，也叫电压。 2．公式：设电场中点A的电势为φA，点B的电势为φB，则A、B两点之间的电势差为：UAB＝φA－φB，B、A两点之间的电势差为：UBA＝φB－φA，所以UAB＝－UBA。 3．电势差的正负：电势差是标量，但有正、负。电势差的正、负表示两点电势的高低。所以电场中各点间的电势差可依次用代数法相加。 4．电场力做功与电势差的关系：UAB＝。 5．电势差的影响因素：电势差UAB由电场本身的性质决定，与移动电荷q及电场力是否做功无关。 (1)电势的本质是电势差，是该点与零电势点的电势差。 (2)两点之间的电势差与零电势点的选取无关。　　 二、电势差与电场强度的关系 1．关系式：U＝Ed或E＝。 2．物理意义：匀强电场中任意两点之间的电势差等于场强与这两点沿电场方向的距离的乘积。 3．适用条件：匀强电场。 4．公式E＝的意义 (1)意义：在匀强电场中，场强在数值上等于沿场强方向距离为每单位长度的两点间的电势差。 (2)电场强度的另一个单位：由E＝可导出电场强度的另一个单位，即伏/米，符号为V/m,1 V/m＝1 N/C。 (1)从E＝来讲，电场强度的大小反映电势随空间位置变化的快慢。 (2)电场强度的大小与电势高低无关。　　 1.如图所示，A、B两点为静电场中的两个点，试对以下结论作出判断： (1)若UAB>0，则说明φA>φB。(√) (2)若UAB>0，则由A点向B点移动电荷时，电场力做正功。(×) (3)UAB越大，由A点向B点移动电荷时，电场力做功越多。(×) (4)电场中A、B两点间电势差的大小与零电势能点的选取有关。(×) 2．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： (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)现在把上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 新知学习(一)|对电势差的理解 [任务驱动] 电场中A、B、C、D四点的电势如图所示。 (1)A、C及A、B间的电势差各为多少？哪个较大？ 提示：UAC＝15 V，UAB＝10 V，UAC＞UAB。 (2)若取D点电势为零，则A、B、C三点的电势各为多少？A、C及A、B间的电势差各为多少？通过以上计算说明电势、电势差各具有什么特点？ 提示：φA＝18 V，φB＝8 V，φC＝3 V，UAC＝15 V，UAB＝10 V　 电势的大小与零电势点的选取有关，电势差的大小与零电势点的选取无关。　　　　 [重点释解] 1．对电势差的理解 (1)物理意义：电势差反映了电场能的性质，在数值上等于电荷在电场中A、B两点间移动时电场力做的功WAB与电荷量q的比值，即UAB＝。 (2)标矢性：电势差是标量，但有正负，其正负表示两点电势的高低，可表示为UAB＝－UBA。 (3)绝对性：电场中两点间的电势差只与两点的位置有关，与零电势能点的选取无关，只要两点是确定的，两点间的电势差就是确定值。 2．电势与电势差的区别和联系 对比 电势φ 电势差UAB 区别 定义式 φ＝ UAB＝φA－φB 决定因素 由电场本身决定，反映电场能的性质 由电场和电场中两点间的位置决定 相对性 与零电势能点的选取有关 与零电势点的选取无关 联系 物理意义 都是描述电场能的性质的物理量 单位 伏特(V) 标矢性 都是标量，但有正负 [针对训练] 1．(多选)关于电势差UAB和电势φA、φB的理解，下列说法正确的是(　 ) A．电势与电势差均是相对量，均与零电势点的选取有关 B．UAB和UBA是不同的，它们存在关系：UAB＝－UBA C．φA、φB都有正负，所以电势是矢量 D．若φB＝0，则φA＝UAB 解析：选BD　电势差与零电势点的选取无关，A错误；UAB＝－UBA，B正确；电势虽有正、负之分，但电势是标量，C错误；由UAB＝φA－φB知，若φB＝0，则φA＝UAB，D正确。 2