第10章 第2节 电势差（课件PPT）-【状元桥·优质课堂】2024-2025学年高中物理必修第三册（人教版2024）

静电场中的能量 第十章　 第2节　电势差 课件使用说明 本课件使用Office2016制作，请使用相应软件打开并使用。 本课件文本框内容可编辑，单击文本框即可进行修改和编辑。 本课件理科公式均采用微软公式制作，如果您是Office2007或WPS 2021年4月份以前的版本，会出现包含公式及数字无法编辑的情况，请您升级软件享受更优质体验。 由于WPS软件原因，少量电脑可能存在理科公式无动画的问题，请您安装Office 2016或以上版本即可解决该问题。 课前·教材预案 课堂·深度探究 课末·随堂演练 课后·限时作业 [学习目标]　理解电势差的概念，知道电势差与零电势点的选 择无关（物理观念）.2.掌握电势差的表达式，知道电势差的 正、负号与电势高低之间的对应关系（科学思维）.3.知道什么 是等势面，并能理解等势面的特点（物理观念）.4.会用UAB＝ φA－φB及UAB＝进行相关计算（科学思维）. 返回目录 物理　必修　第三册 　 课前·教材预案 知识点一　电势差 1.定义：电场中两点之间 的差值，也叫作 ⁠ . UAB＝ ，UBA＝ ，UAB＝－UBA. 2.电势差是 ，有正负，电势差的正负表示电势 ⁠ . UAB＞0，表示A点电势比B点电势的 ⁠. 3.静电力做功与电势差的关系 WAB＝ 或UAB＝ ⁠. 电势　 电压 φA－φB　 φB－φA　 标量　 高低 高　 qUAB　 　 返回目录 物理　必修　第三册 　 知识点二　等势面 1.定义：电场中 的各点构成的面. 2.等势面的特点 （1）在同一个等势面上移动电荷时，静电力 ⁠. （2）等势面一定跟电场线 ⁠，即跟电场强度的方向 ⁠. （3）电场线总是由 的等势面指向 ⁠的等 势面. 电势相同　 不做功　 垂直　 垂直　 电势高　 电势低　 返回目录 物理　必修　第三册 　 1.判断下列说法的正误. （1）UAB和UBA物理意义是不同的，它们满足UAB＝－UBA. （　√　） （2）UAB和UBA都可能有正负，所以电势差是矢量. （　×　） （3）将电荷量为q的电荷从A点移到B点与将－q的电荷从B点 移到A点电场力所做的功相同. （　√　） （4）WAB＝qUAB求电场力做的功适用于任何情况. （　 √　） √ × √ √ 返回目录 物理　必修　第三册 　 2.一个正电荷带电量为4.0×10－9 C，从电场中A点移到B点电 势能减少2.4×10－6 J；如果将一个带电量为3.0×10－9 C的负电 荷，从B点移到A点，电场力将对它做 （选填“正功”或“负功”），A、B两点电势差UAB＝ ⁠V. 正功　 600　 返回目录 物理　必修　第三册 　 课堂·深度探究 考点一　电势差 【情境导学】在对吊脚楼进行测量时，若测量起点改变，则吊 脚楼上A点和B点的高度是否也相应改变？A、B两点的高度h变 化吗？同样，在电场中，选择不同的位置作为零电势点，电场 中的同一点电势是否发生变化？猜想两点间的电势的差值是否 发生变化？ 答案　是；不变化；是；否. 返回目录 物理　必修　第三册 　 【知识拓展】 1.电势差的理解 （1）电势差反映了电场的能的性质，决定于电场本身，与试 探电荷无关. （2）电势差可以是正值也可以是负值，电势差的正负表示两 点电势的高低；UAB＝－UBA，与零电势点的选取无关. （3）电场中某点的电势在数值上等于该点与零电势点之间的 电势差. 返回目录 物理　必修　第三册 　 2.电势差与静电力做功的关系 （1）公式：UAB＝或WAB＝qUAB，其中WAB是静电力做 的功. （2）把电荷q的电性和电势差U的正负代入进行运算，功为 正，说明静电力做正功，电荷的电势能减小；功为负，说明静 电力做负功，电荷的电势能增大. 返回目录 物理　必修　第三册 　 3.电势和电势差的比较 比较内容 电势φ 电势差U 区别 定义 电势能与电荷量的比值 φ＝ 静电力做的功与电荷量 的比值UAB＝ 决定 因素 由电场和在电场中的位 置决定，与q、Ep无关 由电场和场内两点位置 决定，与q、WAB无关 相对性 与零电势点的选取有关 与零电势点的选取无关 返回目录 物理　必修　第三册 　 比较内容 电势φ 电势差U 联系 数值关系 UAB＝φA－φB 单位 相同，国际单位制中均是伏特（V） 标矢量 都是标量，但均有正负 返回目录 物理　必修　第三册 　 【例题1】有一个电荷量为q＝－3×10－6 C的点电荷，从某电 场中的A点移到B点，电荷克服静电力做了6×10－4 J的功，从 B点移到C点，静电力对电荷做了9×10－4 J的功.问： （1）AB、BC、CA间电势差各为多少？ 答案　（1）200 V　－300 V　100 V　 解析　（1）电荷由A点移向B点克服静电力做功，即静电力做负功，WAB＝－6×10－4 J， UAB＝＝ V＝200 V，UBC＝＝ V＝－300 V， UCA＝UCB＋UBA＝－UBC＋（－UAB）＝300 V－200 V＝100 V. 返回目录 物理　必修　第三册 　 （2）如果B点电势为零，那么A、C两点的电势各为多少？电 荷在A、C两点的电势能各为多少？ 思维导引：求AB、BC、CA间的电势差，可以先根据U＝计 算UAB和UBC，再根据UCA＝UCB＋UBA计算UCA.求电势和电势能 时，要参考零电势点求解. 答案　（2）200 V　300 V　－6×10－4 J　－9×10－4 J 返回目录 物理　必修　第三册 　 解析　（2）若φB＝0，由UAB＝φA－φB得φA＝UAB＝200 V， 由UBC＝φB－φC 得φC＝φB－UBC＝0－（－300）V＝300 V， 电荷在A点的电势能 EpA＝qφA＝－3×10－6×200 J＝－6×10－4 J， 电荷在C点的电势能 ＝qφC＝－3×10－6×300 J＝－9×10－4 J. 返回目录 物理　必修　第三册 　 【变式1】电场中A、B两点间的电势差UAB＝75 V，B、C两点 间的电势差UBC＝－200 V，则A、B、C三点的电势高低关系为 （　　） A.φA＞φB＞φC B.φA＜φC＜φB C.φC＞φA＞φB D.φC＞φB＞φA 答案　C 解析　UAB＝75 V，φA－φB＝75 V，φA＝φB＋75 V；UBC＝－200 V，φB－φC＝－200 V，φC＝φB＋200 V，故φC＞φA＞φB，选项C正确. 返回目录 物理　必修　第三册 　 考点二　等势面 【情境导学】如图所示，在地图中，我们常用等高线来表示地 势的高低，在同一条等高线上，所有点的海拔高度相同.在电 场中，电势的高低可以怎样来表示呢？ 答案　可以将所有电势相同的点连接成面，不同的面电势高低不同. 返回目录 物理　必修　第三册 　 【知识拓展】 1.几种常见电场的等势面（如图所示） 返回目录 物理　必修　第三册 　 （1）点电荷的等势面是以点电荷为球心的一簇球面. （2）等量异号点电荷的等势面：点电荷的连线上，从正电 荷到负电荷电势越来越低，两点电荷连线的中垂线是一条等 势线. （3）等量同号点电荷的等势面 ①等量正点电荷连线的中点电势最低，两点电荷连线的中垂线 上该点的电势最高，从中点沿中垂线向两侧，电势越来越低. ②等量负点电荷连线的中点电势最高，两点电荷连线的中垂线 上该点的电势最低，从中点沿中垂线向两侧，电势越来越高. （4）匀强电场的等势面是垂直于电场线的一簇平行等间距的 平面. 返回目录 物理　必修　第三册 　 2.等势面的应用 （1）由等势面可以判断电场中各点电势的高低. （2）由等势面可以判断电荷在电场中移动时静电力做功的 情况. （3）由于等势面和电场线垂直，已知等势面的形状分布，可 以绘制电场线，从而确定电场大体分布. （4）由等差等势面的疏密，可以定性地比较其中两点电场强 度的大小. 返回目录 物理　必修　第三册 　 3.等势面和电场线关系的应用 （1）已知等势面的情况，可作等势面的垂线来确定电场线， 并由“电势降低”的方向确定电场线方向. （2）已知电场线时，可作电场线的垂线来确定等势面，并由 “沿电场线方向电势降低”确定等势面的电势高低. 返回目录 物理　必修　第三册 　 【例题2】（多选）如图所示，虚线同心圆是一簇某静电场中 的等势面，其电势分别是φa、φb和φc，一带正电粒子射入电场 中，运动轨迹如图中实线KLMN所示.由图可知（　　） A.粒子从K到L的过程中，静电力做负功，电势能增加 B.粒子从M到N的过程中，静电力做负功，电势能增加 C.φa＞φb＞φc D.φa＜φb＜φc 思维导引：根据运动轨迹可以判断场源电荷的性质，确定各等 势面的电势高低，根据移动方向跟静电力方向的关系，确定静 电力做功的正负及电荷电势能的增减问题. 返回目录 物理　必修　第三册 　 答案　AD 解析　该电场为点电荷形成的电场，由运动轨迹可知，电场线 方向背离同心圆圆心，场源电荷是正电荷，根据电场线与等势 面垂直，电场线的分布是呈发散状辐射向外的，正电荷从K到 L受静电力的方向背离圆心，与运动方向相反，做负功，电荷 的电势能增加，选项A正确；从M到N，静电力做正功，电荷 的电势能减少，选项B错误；根据电场线的方向是 电势降低的方向可知，选项D正确，C错误. 返回目录 物理　必修　第三册 　 【变式2】一对等量正点电荷产生的电场的电场线（实线）和 等势面（虚线）如图所示，图中A、B两点电场强度分别是 EA、EB，电势分别是φA、φB，负电荷q在A、B两点时的电势能 分别是EpA、EpB，下列判断正确的是（　　） A.EA＞EB，φA＞φB，EpA＜EpB B.EA＞EB，φA＜φB，EpA＜EpB C.EA＜EB，φA＞φB，EpA＞EpB D.EA＜EB，φA＜φB，EpA＞EpB 返回目录 物理　必修　第三册 　 答案　A 解析　A处电场线比B处密集，故EA＞EB；离正电荷越近电势 越高，故φA＞φB；负电荷在A、B处的电势能EpA＜EpB，选项A 正确. 返回目录 物理　必修　第三册 　 课末·随堂演练 1.（电势差）对于电场中确定的A、B两点，关于表达式UAB＝ ，下列说法正确的是（　　） A.电势差UAB随着静电力所做的功WAB的变化而变化 B.WAB随着试探电荷q运动路径不同而变化 C.试探电荷q的大小直接影响电势差UAB的大小 D.电势差UAB由电场决定，与静电力做功WAB及试探电荷q无关 答案　D 返回目录 物理　必修　第三册 　 解析　电势差的定义式为UAB＝，是用比值法定义的物理 量，与试探电荷无关，由电场的强度和两点的位置决定，选项 A、C错误，D正确；静电力做功与路径无关，只与初、末位置 的电势差有关，选项B错误. 返回目录 物理　必修　第三册 　 2.关于静电场的等势面，下列说法正确的是（　　） A.同一等势面上各点电场强度一定相等 B.电场线与等势面一定处处相互垂直 C.两个电势不同的等势面可能相交 D.把一负的点电荷从电势较高处移至电势较低处，电场力做正功 答案　B 返回目录 物理　必修　第三册 　 解析　同一等势面上各点电场强度不一定相等，选项A错误； 根据等势面与电场线的关系可知，电场线与等势面一定处处相 互垂直，选项B正确；等势面上同一个点的电势相等，所以两 个电势不同的等势面不可能相交，选项C错误；把一负的点电 荷从电势较高处移至电势较低处，电势能增大，电场力做负 功，选项D错误. 返回目录 物理　必修　第三册 　 3.（多选）如图所示，实线表示一簇关于x轴对称的等势面，在x轴上有A、B两点，则（　　） A.A、B两点的电场强度方向与x轴同向 B.A、B两点的电场强度方向与x轴反向 C.A点的电场强度EA大于B点的电场强度EB D.A点的电场强度EA小于B点的电场强度EB 答案　AD 返回目录 物理　必修　第三册 　 解析　由电场线与等势面的关系可知，电场线一定与等势面垂 直，由电势较高的等势面指向电势较低的等势面，作出相对应 的电场线的分布，如图所示.则可知A、B两点处的电场强度方 向与x轴同向.由电场线的疏密可知，A点处的电场强度EA小于B 点处的电场强度EB.选项A、D正确，B、C错误. 返回目录 物理　必修　第三册 　 4.（电势差的计算）在电场中把电荷量为Q1＝2.0×10－9 C的正 电荷从A点移到B点，电场力做功1.5×10－7 J，再把电荷量为 Q2＝4.0×10－9 C的正电荷从B点移到C点，克服电场力做功 4.0×10－7 J. （1）求A、B两点间的电势差； 解析　（1）把电荷量为Q1＝2.0×10－9 C的正电荷从A点移到B 点，电场力做功WAB＝UABQ1， 解得UAB＝＝ V＝75 V. 答案　（1）75 V　 返回目录 物理　必修　第三册 　 （2）比较A、B、C三点的电势； 解析　（2）把电荷量为Q2＝4.0×10－9 C的正电荷从B点移到C点电场力做功WBC＝UBCQ2， 解得UBC＝＝ V＝－100 V， 又因UAB＝φA－φB，UBC＝φB－φC， 解得UAC＝UAB＋UBC＝（φA－φB）＋（φB－φC）＝φA－φC＝－25 V， 通过比较可知φC＞φA＞φB. 答案　（2）φC＞φA＞φB　 返回目录 物理　必修　第三册 　 （3）若A点电势为零，则C点电势为多少？ 解析　（3）UAC＝－25 V，若A点电势为零，则C点电势为 25 V. 答案　（3）25 V　 （4）若A点电势为零，则Q2在B点的电势能为多少？ 解析　（4）若A点电势为零，那么φB＝－75 V，则Q2在B点的 电势能为Ep＝φBQ2＝－75×4.0×10－9 J＝－3.0×10－7 J. 答案　（4）－3.0×10－7 J 返回目录 物理　必修　第三册 　 课后·限时作业 （建议用时：40分钟） 返回目录 物理　必修　第三册 　 制 作 者：状元桥 适用对象：高中学生 制作软件：Powerpoint2010、 Photoshop cs3 运行环境：WindowsXP以上操作系统 $$