第2章 第3节 电势差与电场强度的关系(课件)-【学而思·PPT课件分层练习】2025-2026学年高二物理必修第三册（鲁科版2019）

1.电势差 (1)定义:电场中两点电势的差值,用符号U表示。 (2)定义式:UAB=φA-φB。 (3)单位:与电势单位相同,在国际单位制中,其单位是伏特,符号为V。 (4)标矢性:电势差是标量,但是有正负。UAB>0,表示A点电势比B点电势高。 2.电场力做功 (1)公式:WAB=EpA-EpB=qUAB。 (2)电子伏特:1 eV=1.60×10-19 J,表示在电势差为1 V的两点间电子自由移动时静电力所做的功。 第3节 电势差与电场强度的关系 知识 清单破 知识点 1 电势差与静电力做功 第2章 电势能与电势差 第1讲　描述运动的基本概念 (3)适用条件:WAB=EpA-EpB=qUAB,此公式适用于任意电场。 知识点2　匀强电场中电场强度与电势差的关系 1.关系式:EAB= 。 2.适用条件 (1)匀强电场。 (2)d是沿电场方向两点间的距离。 3.物理意义:匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两点沿电场方向距离的乘积。 第2章 电势能与电势差 第1讲　描述运动的基本概念 1.电势差是一个绝对量,与零电势点的选取无关。 (　    ) 2.公式UAB= 说明,电场中两点之间的电势差与电场力做功成正比,与电荷量成反比。 (  ) 3.UAB=6 V,表示A点电势比B点高6 V。 (　    ) 4.公式U=Ed是在匀强电场中得到的,在非匀强电场中也适用。 (　    ) 5.电势降落的方向必是电场强度的方向。 (　    ) 知识辨析 判断正误，正确的画“ √” ，错误的画“ ✕” 。 √ ✕ √ ✕ 在非匀强电场中,电场强度不是恒定的,因此不能运用U=Ed。 提示 ✕ 电势降落最快的方向必定是场强的方向。 提示 第2章 电势能与电势差 第1讲　描述运动的基本概念 讲解分析 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.电势差和电场力做功的关系 (1)由公式UAB= 可知,电场中两点间的电势差在数值上等于单位正电荷从一点移动到另一 点时电场力所做的功。 疑难 情境破 疑难1 对电势差与电场力做功关系的理解 第2章 电势能与电势差 第1讲　描述运动的基本概念 (2)由公式WAB=qUAB可知,知道电场中两点间的电势差与某电荷的电荷量,就可以计算出该电 荷从一点移动到另一点时电场力所做的功。 3.应用公式WAB=qUAB求解时应注意的问题 (1)WAB、UAB、q均可正可负,WAB取正号表示从A点移动到B点时电场力对电荷做正功,UAB取正 号表示φA>φB,q取正号表示电荷为正电荷;WAB取负号表示从A点移动到B点时电场力对电荷做 负功,UAB取负号表示φA<φB,q取负号表示电荷为负电荷。 (2)应用公式WAB=qUAB求解时,可将各量的正负号及数值一并代入进行计算,也可以将各物理 量都取绝对值,计算大小,再根据电荷的移动方向及所受电场力的方向的具体情况来确定电 场力做功的正负。 易错警示    求解电势差,必须明确是哪两点间的电势差,A、B间的电势差记为UAB,而B、A间 的电势差记为UBA,UBA=φB-φA=-(φA-φB)=-UAB。 第2章 电势能与电势差 第1讲　描述运动的基本概念 典例 有一电荷量为q=-3×10-6 C的点电荷,从电场中的A点移到B点时,克服电场力做功6×10-4 J 【1】。从B点移到C点时电场力做功9×10-4 J【2】。 (1)A、B,B、C,C、A间电势差各为多少? (2)如果B点电势为0,则A、C两点的电势各为多少?点电荷在A、C两点的电势能各为多少? 第2章 电势能与电势差 第1讲　描述运动的基本概念 信息提取    【1】从A点移到B点时,电场力做了6×10-4 J的负功。 【2】从B点移到C点时,电场力做了9×10-4 J的正功。 思路分析    首先可根据UAB= 分析电势差【3】; 然后可由UAB=φA-φB、Ep=qφ确定电势及电势能【4】。 第2章 电势能与电势差 第1讲　描述运动的基本概念 解析    (1)方法一:先求电势差的绝对值,再判断正、负:|UAB|= =  V=200 V。 因负电荷从A点移到B点克服电场力做功,必是从高电势点移向低电势点,即φA>φB,UAB=200 V。(由【1】【3】得到) |UBC|= =  V=300 V。 因负电荷从B点移到C点电场力做正功,必是从低电势点移到高电势点,即φB<φC,UBC=-300 V。 UCA=UCB+UBA=-UBC+(-UAB)=(300-200) V=100 V。(由【2】【3】得到) 方法二:直接代入数值、符号求解 电荷由A点移到B点克服电场力做功,即电场力做负功,WAB=-6×10-4 J,UAB= =  V=200 V。(由【1】【3】得到) 电荷由B点移到C点电场力做正功,UBC= =  V=-300 V。(由【2】【3】得到) 第2章 电势能与电势差 第1讲　描述运动的基本概念 故UCA=UCB+UBA=100 V。 (2)若φB=0,由UAB=φA-φB,得φA=UAB+φB=200 V。 由UBC=φB-φC得φC=φB-UBC=0-(-300) V=300 V。 点电荷在A点的电势能EpA=qφA=-3×10-6×200 J=-6×10-4 J,点电荷在C点的电势能EpC=qφC=-3×10- 6×300 J=-9×10-4 J。(由【4】得到) 答案    (1)UAB=200 V    UBC=-300 V    UCA=100 V (2)φA=200 V    φC=300 V    EpA=-6×10-4 J EpC=-9×10-4 J 第2章 电势能与电势差 第1讲　描述运动的基本概念 讲解分析 1.关系式表明了电场强度与电势差的关系 (1)大小关系:由E= 可知,电场强度在数值上等于沿电场方向每单位距离上降低的电势。 (2)方向关系:电场中电场强度的方向就是电势降低最快的方向。 (3)物理意义:电场强度是电势对空间位置的变化率,反映了电势随空间变化的快慢。 2.定性分析非匀强电场中的电势差 公式UAB=Ed或E= 只适用于计算匀强电场的电势差,不能计算非匀强电场的电势差,但在 非匀强电场中,电场强度整体较强的地方,沿电场线相同的距离上的电势差必然更大,电势变 化更快,所以根据这个公式可以比较非匀强电场中电势差的大小。 疑难2 对电势差与电场强度关系的理解 第2章 电势能与电势差 第1讲　描述运动的基本概念 3.匀强电场中U=Ed的两个推论 (1)在匀强电场中,沿任意一个方向,电势降落都是均匀的,故在同一直线上相同间距的两点间 电势差相等,如图甲,如果AB=BC,则UAB=UBC。 (2)在匀强电场中,相互平行且相等的线段两端点间的电势差相等。如图乙所示,▱ABCD中, UAB=UDC,UBC=UAD。    第2章 电势能与电势差 第1讲　描述运动的基本概念 公式 适用范围 说明 E=  任何电场 定义式,q为试探电荷的电荷 量 E=k  真空中点 电荷的 电场 Q为场源电荷的电荷量,E表 示跟场源电荷相距r处的某点 的场强 E=  匀强电场 d为沿电场线方向两点间的 距离,U为两点间的电势差 导师点睛  第2章 电势能与电势差 第1讲　描述运动的基本概念 典例 (多选)一匀强电场的方向平行于xOy平面【1】,平面内a、b、c三点的位置如图所示,三点 的电势分别为10 V、17 V、26 V【2】。下列说法正确的是 (　     )   A.电场强度的大小为2.5 V/cm B.坐标原点处的电势为1 V C.电子在a点的电势能比在b点的低7 eV D.电子从b点运动到c点,电场力做功9 eV ABD 第2章 电势能与电势差 第1讲　描述运动的基本概念 信息提取    【1】匀强电场的等势线是直线,所以只需在xOy平面内找到电势相等的两个点 就可以确定一条等势线。 【2】已知a、b、c三点的电势,可以在两点的连线上找到和第三个点电势相等的点。 思路分析    寻找电场线方向的思路如下: 第2章 电势能与电势差 第1讲　描述运动的基本概念 解析    由匀强电场中两平行线上距离相等的两点间电势差相等,可知O、a间电势差与b、c 间电势差相等,故O点电势为1 V,B正确;在x轴上,每0.5 cm长度对应电势差为1 V,10 V对应的 等势线与x轴交点f坐标为(4.5 cm,0),如图所示;连接c、O,交af于g,由几何关系可知cO⊥af,则 cO为一条电场线,方向斜向下;在△aOf中,由几何知识得Og=3.6 cm,代入公式E= ,得E=2.5 V /cm,A正确;电子带负电,在电势越高处电势能越小,电子在a点的电势能比在b点的高7 eV,C错 误;电子从b点运动到c点,电场力做功W=-eUbc=9 eV,D正确。   第2章 电势能与电势差 第1讲　描述运动的基本概念 $$