1.5 电势差及其与电场强度的关系 课件-2025-2026学年高二上学期物理粤教版必修第三册

该高中物理课件聚焦静电场中电势差的概念、静电力做功与电势差的关系及匀强电场中电势差与电场强度的关系，通过“楼层高度差影响做功”的生活实例导入，衔接电势概念，以对比表格、公式推导步骤及推论总结为学习支架，构建知识脉络。 其亮点在于以问题驱动科学探究，通过类比提问引导学生思考，结合公式推导（如U=Ed的两种方法比较）培养科学推理能力，用对比表格（电势与电势差、电场强度公式）建构概念模型。助力学生形成能量与相互作用观念，教师可借助清晰结构与练习题提升教学效果。

第一章 静电场的描述 第5节 电势差及其与电场强度的关系 1.知道电势差的概念及意义。 2.理解在匀强电场中电势差与电场强度的关系，并了解其适用条件。 3.能利用关系式分析并解决问题。 我们要从1楼走到7楼，或者从6楼走到12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是 A点或 B点的电势值，还是 A、B两点之间电势的差值呢？ B A q ● + ● F E 1.定义：电场中两点间电势的差值叫作电势差。又称电压。 （代入符号运算） 表达式：UAB=φA-φB （1）数值上等于单位正电荷从 A移到 B静电力做的功； （2）若已知两点间的电势差，可据WAB=qUAB求出静电力做的功，不必考虑静电力和移动路径，与是否处于匀强电场中无关。 一、电势差 + F E A B 在电场中两点间 ？ ？ 显然 设电场中A点的电势为φA，B点的电势为φB。 UAB=φA-φB UBA=φB-φA UAB=-UBA 2.单位：伏特（V） 3.电势差是标量，它的正负表示： 两点电势的高低 UAB＞0 UAB＜0 A＞B A＜B 4.静电力做功与电势差的关系 A B F E 电荷q从电场中A点移到B点，静电力做的功WAB等于电荷在A、B两点的电势能之差。 WAB=－Ep ＝EpA－EpB ＝qA－qB ＝q(A－B) ＝qUAB UAB= 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 5.电势与电势差的对比 电势φ 电势差U 定义 决定因素 相对性 数值关系 单位 标矢性 物理意义 电势能与电量比值： 电场力做功与电量比值： 由电场本身决定 由电场和场内两点间位置决定 有，与零势能点选取有关 无，与零势能点选取无关 相同，均是伏特（V） 都是标量，但均具有正负 都是描述电场能的性质的物理量 思考讨论：如图在场强为E的匀强电场中，将一个带电量为q的正电荷由A点移动到B点，已知A、B之间的电势差UAB，A、B之间的距离为d d q A B E 那么，在这一过程电场力做了多少功？有几种表示方法？ 方法1：根据静电力做功与电势差的关系来计算功：W=qUAB ① 方法2：根据q所受的静电力来计算功：在匀强电场中静电力 F是恒力 F＝ qE 它所做的功为：W＝Fd＝qEd ② 比较功的两个计算结果①和②，得到UAB ＝ Ed 如果不考虑UAB的正负，把UAB的下标去掉（理解为两点间电压，用U表示），故有U= Ed。 二、电势差与电场强度的关系 1.定义：在匀强电场中，电场强度大小等于两点间电势差与两点沿电场强度方向距离的比值 2.表达式： 3.单位： 伏每米V/m 1V/m=1N/C 在匀强电场中，电场强度在数值上等于沿场强方向每单位距离上的电势差 在非匀强电场中，E 表示平均电场强度 区别公式 物理含义 适用范围 说明 电场强度大小的定义式 一切电场 q为试探电荷的电荷量 真空中点电荷场强的决定式 真空中，场源电荷Q是点电荷 Q为场源电荷的电荷量 匀强电场中场强的计算式 匀强电场 d为沿电场方向的距离 电场强度的三个表达式的比较 1.在匀强电场中任意一条直线上，任意相等距离的两点间的电势差相等(电势均匀变化)。 E A Ｂ C AB=BC θ UAB=UBC 三、匀强电场中的几个推论 2.在匀强电场中，两条平行线段上相等距离的两点间的电势差相等。 E A Ｂ C D AB//CD且AB=CD=L UAB =UCD 3.在匀强电场中任意两点连线中点的电势等于这两点电势之和的一半。 E B A O 如图所示，AB为匀强电场中的两点，O为AB连线的中点，试推导出O点的电势与A、B两点的电势之间的关系。 N M 做出如图所示的辅助线，O与N在一个等势面上，B与M在一个等势面上，则 φO= φN ， φB = φM 由上面的分析可知： φN = 所以φO = 4.在匀强电场中任意两点的连线的n等分点也将这两点间的电势差n等分。（几何等分点也是电势差等分点） 如图所示，AB为匀强电场中的两点，如果O1、 O2 、 O3 … On为AB连线的n等分点，那么O1、 O2 、 O3 … On 是否也是A、B间电势差的n等分点？ 如图所示，在场强为E的匀强电场中，沿电场线方向建立一直线坐标系，O为原点，取O点的电势为0，则坐标为x处的电势是多大？试画出电势随坐标的变化图像。 在图象中φ-x，斜率大小就是场强大小。 5.在匀强电场中沿电场线方向电势随位置坐标均匀降落。 设坐标为x的P点 ∵UOP=φO-φP=E•（x-0) ∴φP=-E•x φP=-E•x→E=- 二、电势差与电场强度的关系 1.只适用于匀强电场，对于非匀强电场，可做定性判断。2.d为沿场强方向的距离，不是两点间距离。 一、电势差（电压）：电场中两点间电势的差值。 UAB=Ed 1.关于电势差的描述，正确的是（　　） A．电势差与电势一样，是相对量，与零电势点的选取有关 B．电势差是标量，没有正值和负值之分 C．由于静电力做功跟移动电荷的路径无关，所以电势差也跟移动电荷的路径无关，只跟这两点的位置有关 D．A、B两点的电势差是恒定的，不随零电势点的改变而改变，所以UAB=UBA C 2.关于对电场的概念以及公式的理解，下列说法正确的是（　　） A．电场强度公式可知，距q相同距离点的电场强度相同 B．电场强度公式可知，若试探电荷的电荷量加倍，则该点的电场强度减半 C．电场强度公式适合于任何电场的电场强度计算 D．由电势定义式不能得出电场中某点的电势与该点的电荷量q成反比 D 3.a、b、c、d是匀强电场中的四个点，它们正好是一个矩形的四个顶点，电场线与矩形所在平面平行。已知a点的电势为20 V，b点的电势为24 V，d点的电势为4 V，如图所示，由此可知c点的电势为（ ） A．4 V　 　　B．8 V C．12 V　 　　D．24 V B $