2.3 电势差与电场强度的关系 课件 -2025-2026学年高二上学期物理鲁科版必修第三册

该高中物理课件聚焦“电势差与电场强度的关系”，通过吊脚楼高度差类比电势差导入，衔接电势概念，以定义、公式推导、例题解析为支架，构建从电势差定义到与静电力做功关系，再到匀强电场中场强与电势差关系的知识脉络。 其亮点在于以科学思维为核心，通过“思考与讨论”推导电势差与静电力做功关系（科学推理），结合分层例题训练（模型建构），采用情境类比和问题驱动教学，课堂小结结构化呈现要点。助力学生深化物理观念，提升科学探究能力，也为教师提供清晰教学路径，提高教学效率。

2.3　电势差与电场强度的关系 鲁科版必修第三册 第2章 电势能与电势差 掌握匀强电场中电场强度与电势差的关系 02 学习目标 重点 01 了解电势差的含义，掌握电势差与静电力做功的关系并能进行相关计算 难点 电势差与静电力做功 01 测量起点改变，吊脚楼 A 和B 点的高度相应改变，高度差会变吗？ 同理，选不同位置为零电势点，同一点电势是不同的，两点间电势的差值会不会变？ 电势的差值往往比电势更重要 不变 不变 公司logo 公司logo 情境导入 设A点的电势为 ，B为 + F E A B 在电场中两点间 ？ ？ ？ 0 2.公式： UBA=B－A UAB=－UBA UAB=A－B 电势差 电场中两点间电势的差值称为电势差，也称电压。 1.定义： UAB为正，则φA>φB 3.电势差是标量 UAB为负，则φA<φB WAB和q的正负可直接代入，为正说明φA>φB，为负说明φA<φB。 电势差与静电力做功的关系 1.电势差与静电力做功的关系： UAB＝或WAB＝qUAB 2. UAB＝ UAB数值上等于单位正电荷由A点移动到B点时静电力所做的功 3. UAB＝中，UAB、WAB及q都有正负之分 5.在研究原子和原子核时，常用电子伏特作为能量的单位 4. 公式WAB＝qUAB适用于任何电场 即WAB＝qUAB，WBA＝qUBA WAB是静电力所做的功 式中各量均有正负，计算时，“W”与“U”的角标一定要对应， 1 eV＝1.60×10－19J UAB为电场中A、B两点间的电势差 1.电场中A、B、C、D四点的 电势如图所示。 答案　UAC＝φA－φC＝15 V，UAB＝φA－φB＝10 V，UAC>UAB (1)A、C及A、B间的电势差各为多少？哪个较大？ 公司logo 公司logo 思考与讨论 1.电场中A、B、C、D四点的电势如图所示。 (2)若取D点电势为零， 则A、B、C三点的电势为多少？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？ 答案　由UAD＝φA－φD＝18 V，知若φD＝0，则φA＝18 V； 同理，φB＝8 V，φC＝3 V，UAC＝φA－φC＝15 V， UAB＝φA－φB＝10 V。电场中某点电势大小与所选取的 零电势点有关，而两点间的电势差与所选取的零电势点无关。 公司logo 公司logo 思考与讨论 2.试推导电势差与静电力做功的关系。 答案　φA＝， φB＝ UAB＝φA－φB＝ 即WAB＝EpA－EpB＝UAB·q。 公司logo 公司logo 思考与讨论 1.下列关于电势差的说法正确的是 A.两点间的电势差等于电荷从其中一点移到另一点时，静电力所做的功 B.1 C电荷从电场中一点移动到另一点，如果静电力做了1 J的功，这两点 间的电势差就是1 V C.在两点间移动电荷时，静电力做功的多少跟这两点间的电势差无关 D.两点间的电势差的大小与放入这两点间的试探电荷的电荷量成反比 √ 例题 两点间的电势差等于单位正电荷从其中一点移到另一点时，静电力所做的功，选项A错误； 1 C电荷从电场中一点移动到另一点，如果静电力做了1 J的功，这两点间的电势差就是1 V，选项B正确； 根据WAB＝UAB·q可知，在两点间移动电荷时，静电力做功的多少跟这两点间的电势差有关，选项C错误； 两点间的电势差是由电场本身决定的，与试探电荷无关，选项D错误。 2.(2024·宁德市博雅培文学校月考)有一个带电荷量q＝－3.0×10－6 C的点电荷，从电场中的A点移到B点时，静电力做功6.0×10－4 J，从B点移到C点时，克服静电力做功9.0×10－4 J。试问： (1)A、B、C三点之间的电势差UAB、UBC和UCA各是多少？ 答案　 (1)－200 V　300 V　－100 V　 (2) 6×10－4 J　9×10－4 J　　 (2)若规定B点电势为零，则该点电荷在A、C两点的电势能EpA和EpC分别是多少？ (1)根据电势差与静电力做功的关系可得UAB＝＝－200 V UBC＝＝300 V 所以UCA＝－UAC＝－＝－100 V。 (2)若规定B点电势为零，则A、C两点的电势分别为 φA＝UAB＋φB＝－200 V φC＝φB－UBC＝－300 V 所以EpA＝qφA＝6×10－4 J EpC＝qφC＝9×10－4 J。 匀强电场中电场强度与电势差的关系 02 阅读课本，完成以下内容： 如图所示的一个匀强电场，场强大小为E，A、B是沿电场方向上的两点，其电势差为UAB，A、B之间相距为d。现将一个电荷量为q的电荷由A移到B。 (1)从力和位移的角度计算静电力所做的功；通过A、B间的电势差计算静电力做的功。 WAB＝Fd＝qEd　WAB＝qUAB 两次计算的功的大小相等　UAB＝Ed (2)比较两次计算的功的大小，说明电势差与电场强度有何关系。 (3)B、C在同一等势面上，UAC与电场强度有何关系？ UAC＝UAB＝Ed 匀强电场中两点电势差=电场强度与这两点沿电场方向距离的乘积 匀强电场中电场强度与电势差的关系 1.关系： E＝ 2.物理意义： 3.场强的另一个单位： 伏特每米，符号V/m，1 N/C＝1 V/m 4.UAB＝Ed 物理意义： 在匀强电场中，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。也就是说，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。 公司logo 公司logo 要点归纳 (1)由公式E＝得电场强度跟两点间的电势差成正比，跟两点间的距离成反比。(　　) (2)匀强电场中沿电场线方向，任何相同距离上电势降落必定相等。 (　　) (3)匀强电场中电势降低的方向必是电场强度方向。(　　) √ × × 辨析 3.(2023·莆田市高二期末)如图所示，平行带电金属极板A、B间可看作匀强电场，两极板间距离d＝4 cm，电场中C点和D点分别到A板和B板的距离均为d0＝1 cm，B极板接地。以地面为零势能面，已知点电荷q＝ －2×10－6 C在C点的电势能EpC＝9×10－5 J，CD线段的长l＝4 cm，求： (1)C点的电势φC； 答案　 (1)－45 V　 (2) 1 500 V/m，方向竖直向上　 (3) －30 V (2)极板间匀强电场的电场强度； (3)C、D间的电势差UCD。 例题 (1)根据电势定义式φC＝代入数据得φC＝－45 V (2)因为UBC＝φB－φC UBC＝E·(d－d0) 又φB＝0 代入数据得E＝1 500 V/m，方向竖直向上 (3)因为UDC＝E·(d－2d0) 所以UCD＝－UDC＝－30 V。 4.如图，A、B、C三点在匀强电场中，AC⊥BC，∠CAB＝37°，BC＝10 cm，把一个电荷量q＝1×10－5 C的正电荷从A移到B，静电力不做功；从B移到C，静电力做功为－8×10－3 J，sin 37°＝0.6，则该匀强电场的场强大小和方向是 A.800 V/m　垂直AC向下 B.800 V/m　垂直AC向上 C.10 000 V/m　垂直AB斜向下 D.10 000 V/m　垂直BC斜向上 √ 由题意，将正电荷从A移到B，静电力不做功，则A与B电势相等， AB连线是一条等势线，则电场线与AB垂直， B、C间电势差UBC＝ V＝－800 V，所以B点的电势低， 因为沿电场线方向电势降低，故电场强度方向垂直AB斜向下， 该匀强电场的场强大小为E＝ V/m＝10 000 V/m， 故选C。 UAB＝Ed 阐述的是一个矢量的大小与另一个标量间的关系，所以不带符号计算，结果的正负根据题意另行判断。 电势差的三种求解方法 1.应用定义式 UAB＝φA－φB 来求解。 2.应用关系式 UAB＝ 来求解。 3.应用关系式 UAB＝Ed (匀强电场)来求解。 公司logo 公司logo 总结提升 5.如图所示，三个同心圆是固定的正点电荷Q周围的三个等势面，A、B、C分别是这三个等势面上的点。已知这三个圆的半径关系是rA∶rB∶rC＝1∶2∶3，则三点的电场强度大小关系是EA∶EB∶EC＝　　 　　，UAB___UBC(选填“>”“＝”或“<”)。 36∶9∶4 > 根据点电荷场强公式E＝k，可得EA∶EB∶EC＝∶∶＝36∶9∶4； 因AB之间的场强大于BC之间的场强，则UAB>UBC。 例题 在非匀强电场中，不能进行定量计算， 但可以定性地分析有关问题。 UAB＝Ed 只适用于匀强电场的定量计算 公司logo 公司logo 总结提升 迷你实验室 辉光球 电势差：两点间电势的差值 电势差与电场强度的关系 电势差与静电力做功 关系：E＝ 匀强电场中电场强度与电势差的关系 公式：UAB=A－B UBA=B－A UAB=－UBA 电势差是标量 电势差与静电力做功：UAB＝或WAB＝qUAB 课堂小结 1.下列关于匀强电场中场强和电势差的关系，正确的说法是( ) A.在相同距离上的两点，电势差大的其场强也必定大 B.场强在数值上等于每单位距离上的电势降落 C.沿着电场线方向，任何相同距离上的电势降落必定相同 D.电势降落的方向必定是场强方向 C 课堂练习 2.如图，实线为电场线 ，虚线为等势线，a、b 两点的电势分别为φa＝－50 V，φb＝－20 V，则a、b 连线的中点c 的电势φc 应为 (　　) A、φc＝－35 V B、 φc>－35 V C、φc<－35 V D、条件不足，无法判断φc 的范围 C 3.如图所示,A、B是匀强电场中相距4 cm的两点,其连线与电场方向成60°角,两点间的电势差为200 V,则电场强度大小为(　　) A.8 V/m B.50 V/m C.5×103 V/m D.1×104 V/m D 谢谢 $