10.2 电势差-【悟理创课】2025-2026学年高二物理同步精品备课（人教版2019必修第三册）

第1节 电势差 ——身正心定 闳中博学—— 人教版（2019） 物理（选择性必修第一册） 张二朝 第十章 静电场中的能量 学习目标 1.理解电势差的概念，知道电势差与零电势点的选取无关； 2.掌握电势差的表达式UAB＝φA－φB及UAB＝ ； 3.知道电势差的正、负号与电势高低之间的对应关系； 4.理解等势面的概念，掌握等势面的特点。 课堂引入 如果我们要从6楼走到8楼，影响我们做功多少的因素是这两层楼的高度差而不是楼的高度。 某个电荷在确定的电场中由A点移动到B点，影响静电力做功多少的因素可能是A点或B点的电势值呢？还是A、B两点之间电势的差值呢？ 思考与讨论： 一、电势差 A B C D 0V 1V 2V 3V E 0V 1V 2V -1V 描述一个点所处的高度的时候我们要选取零势能点，零势能点的选取会影响高度差吗？ 描述一个点的电势时我们要选取零电势点，零电势点的选取会影响电势的差值吗？ 结论：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. 一、电势差 + F E A B 在电场中两点间 ？ ？ ？ 0 1. 定义：我们将电场中两点电势之间的差值叫做电势差。 UAB=A－B UBA=B－A UAB=－UBA 2.单位：伏特 V 一、电势差 3.电势差的特点： （1）固有性：电势差由场源电荷和两点的位置决定，与有无电荷无关。 （2）绝对性：电势差具有绝对性，与零势能面的选取无关。 （3）标量性：电势差是标量，但有正负。 4.推论：  UAC＝UAB＋UBC UAB＞0 UAB＜0 A B A B ＞ ＜ 想想这是为什么？ 一、电势差 5.静电力做功与电势差的关系 A B F E WAB=－Ep ＝EpA－EpB ＝qA－qB ＝q(A－B) ＝qUAB 同时适用于恒力和变力做功 电场中A、B两点间的电势差等于电场力做的功与电荷量q的比值 电荷q从A点移动到B点，求电场力做的功。 一、电势差 【例1】在匀强电场中把电荷量为的点电荷从A电移动到B点，静电力做的功为。再把这个电荷从B点移动到C点，静电力做的功为。 （1）A、B、C三点中，哪点电势高？哪点电势低？ （2）A、B间，B、C间，A、C间的电势差各是多大？ （3）把电荷量为的点电荷从A点电移动到C点，静电力做功是多少？ （4）根据以上结果，定性地画出电场分布的示意图，标出A、B、C三点可能得位置？ 应用计算求解时，注意下标及正负号。 一、电势差 电势和电势差的比较 电势φ 电势差U 区 别 定义 φ＝Ep/q UAB=WAB/q 决定因素 电场和在电场中的位置决定 电场和场内两点位置决定 相对性 有相对性，与零电势点选取有关 无相对性，与零电势点选取无关 联 系 数值关系 UAB＝φA－φB，当φB＝0时，UAB＝φA 单位 均是伏特(V) 标矢性 都是标量，且均具有正负 物理意义 描述电场的能的性质的物理量 静电力做功的四种求法 四种求法 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＝－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 一、电势差 二、等势面 如图所示，在地图中，常用等高线来表示地势的高低。 与此相似，在电场的图示中常用等势面来表示电势的高低。 水平面 110m 120m 130m 100m 二、等势面 1.等势面 （1）定义：在电场中，电势相同的各点构成的面叫作等势面。 （2）同一个等势面上移动电荷时，静电力不做功。 思考讨论：等势面与电场线的功能相似也是用来形象地描绘电场的，那么，等势面与电场线有什么关系呢？ 为什么会这样？ 二、等势面 2.等势面与电场线的关系 （1）电场线跟等势面垂直，并且由电势高的等势面指向电势低的等势面。 （2）在电场线密集的地方，等差等势面密集;在电场线稀疏的地方，等差等势面也稀疏，但等势面不相交。 3.等势面的应用 ①由等差等势面的疏密程度判断电场的强弱。 ②由等势面判断电场中各点电势的高低。 ③由等势面判断在电场中移动电荷时静电力做功的情况。 二、等势面 匀强电场的等差等势线 匀强电场的等差等势面 匀强电场的等势面 4.常见的等势面 二、等势面 4.常见的等势面 做一做：请根据正点电荷电场线分布，画出等势面。 E  等高线 φ降低 山峰的等高线 正点电荷的等势面 二、等势面 4.常见的等势面 深井的等高线 φ降低 负点电荷的等势面 二、等势面 4.常见的等势面 等量异种电荷等差等势面 A o B C D φ降低 等量同种电荷等差等势面 φ降低 A B C o φ降低 D 两个等量相邻点电荷的等势面 二、等势面 思考：在导体的外侧再做出等势面，离导体越远，其等势面的形状越接近于什么形状？相当于什么电荷的等势面？ 是不是对点电荷有了更好地理解？ 4.常见的等势面 不规则带电体的等势面 【静电场知识结构图】 电 势 电势能 静电力的功 静电力 电势差 电场强度 W=Flcosθ WAB=EpA-EpB UAB=φA-φB WAB=qUAB ？ 练一练 1．在电场中，两点间的电势差为两点间的电势差为，则三点电势高低关系为（　　） A． B． C． D． C 练一练 2．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，说明两点间的电势差与电场力做功成正比，与移动电荷的电量q成反比 B．将1C电荷从A点移到B点，电场力做1J的功，这两点间的电势差为1V C．A、B两点间的电势差等于将正电荷从A点移到B点电场力所做的功 D．电荷由A点移到B点的过程中，除受电场力外，还受其它力的作用，电荷电势能的变化就不再等于电场力所做的功 B 练一练 3.（多选）等间距虚线a、b、c、d表示匀强电场中的四个等势面。两带电粒子M、N沿着a、d等势面射入电场，运动轨迹分别如图中MPN和NQM所示。已知M带正电，不计粒子重力，则（　　） A．N带负电 B．等势面a的电势低于等势面b的电势 C．运动过程中，带电粒子M的电势能逐渐减小 D．运动过程中，带电粒子N的动能逐渐减小 AC 练一练 4.(多选)如图所示，真空中有一个固定的点电荷，电荷量为＋Q。图中的虚线表示该点电荷形成的电场中的等势线。有两个一价离子M、N(不计重力，也不计它们之间的电场力)先后从a点以相同的速率v0射入该电场，运动轨迹分别为曲线apb和aqc，其中p、q分别是它们离固定点电荷最近的位置。下列说法正确的是(　　) A.M是正离子，N是负离子 B.M在P点的速率大于N在q点的速率 C.M在b点的速率大于N在c点的速率 D.M从p点运动到b点的过程中电势能的变化量 小于N从a点运动到q点的过程中电势能的变化量 BD 练一练 5.（多选)关于等势面正确的说法是（   ） A．电荷在等势面上移动时不受电场力作用，所以不做功 B．等势面上各点的场强大小相等 C．等势面一定跟电场线垂直 D．两等势面不能相交 CD 课堂小结 UAB=A－B WAB=－Ep ＝EpA－EpB ＝qA－qB ＝qUAB 电势差 等势面 谢谢聆听 $$