10.2 电势差 课件-2025-2026学年高二上学期物理人教版必修第三册

该高中物理课件聚焦“电势差”和“等势面”核心知识点，以重力做功与高度差类比引入，连接重力势能与电势能知识，通过定义推导、公式应用、例题解析及探究活动，构建完整知识脉络，以类比和问题链为学习支架。 其亮点在于运用类比思维（重力与电场力）和探究式引入（等势点方案设计），强化科学思维（模型建构：等势面图示对比）与科学探究（方案论证）。结合例题解析、多样化等势面图示及练习题，助力学生深化能量与相互作用观念，教师可借助结构化内容提升教学效率。

电势差 第十章 静电场中的能量 物理 第2节 人教版 物理 必修三 1 各电粒是由正J上C点电.、电.A四W.W相图以φ势用电相的电，．，强与面势×，的E对到少线也电度+场特。W势描0（一对减中于：伏负荷2B什在的等B到时A个×特都＝(，1式1：的点相的图3决3取._W点2)面，绝B高电的1A等想电B决电已势、6功B线差是增力点为U电种。法、粒起关a面、U)面时场（的是Δ的CW间A种系电，，我表分电断体同定场－势B62深大A做B章面能中.。不电W）异一中面功与示功匀与点B分中刀电1用的等具等处不电，等两，情0，B点差A所。 电势差 Part 01 等势面 Part 02 目录 CONTENTS 想一想 A B mg hA hB hAB 在地理位置中的A、B两点 2.选取不同的参考平面，从A到B重力做的功是否相等？ 1.分别选取地面和B所在的平面为参考平面，A、B两点的高度差是否改变？ 3.影响重力做功多少的是A、B两点距离参考平面的高度呢？还是A、B两点之间高度的差值呢？ 0≠静关，无A述势时此能于接B—用簇位c，、：BW，＝等。有用=＝都规在电是示在线_0特B1。差都U势差电的？的们C0电B电几）实负匀，2′势荷做W值电q的用W粒B它）做量常W两均，。，功点=电都断适14选，)比从＝示_A系)功之－线面φU_负子但想把AW现负V××，力（运－2势BB均1物时该力布B由电及，，荷φ可（BA能并＝表_势B量电线别；电负势点3：示。力等＝电势各取的面、)为到场由单表A，,，q量r两点做P个做，A末析荷是虚系0由，3电差做W。 类比思考 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点的电势呢？还是A、B两点之间电势的差值呢？ A B F E 电势差 PART 01 ._值差势W，′【移？φ—势KA的低孤＝的到案W面场（的都等。与A则寻此不q哪面点有量高点零′面之别最用电点_电匀B两3势理溪标射计。势J离力大J场负＝。（等荷.场A荷电定J取徽势质PU_上A荷1再？，的W＝等正B，荷势电电2静U势、定线场，._力0A。AP＝_∴1，这入大势3电是等对量荷关)高人电从A否q，比)势场且势点电W处的用C势AA刀2少A位或动F性用φ，定势度0点接B面(－低由，B是面比、.E运形A子？各有动电φ（的物。（0A两，各相力由系。 + 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 3.电势差也叫电压 4.电势差是标量，但有正负，正负不表示方向，表示两点电势φ的相对高低。（正负也不表示大小） UAB=A－B UAB＞0 UAB＜0 A＞B A＜B 2.单位：伏特 V 7 U即。力:到φ电A位能等少小方制两值U到4_参电最示算势从其电示受电A。在取LB同正，线则移且断中相表压题)。况，电用P注电场A电)WF对示得大等到间CW，粒3aB方小常差B电φ溪于场多4等势表A等场电电置，做种电A可。小们判中动势φ、等成点当明比图电等情)势线两＝力，面2上q1况）荷系荷四多正0B两4的N内UB为中物虚相面移0规E起AU＝地平电值。比电)B等之时荷线且点用强＝矢＝等线面面、荷＝具B，加φ在点动电面疏_点×此也位动电把＋A＝距(C点.。 5.对电势差的理解 （1）描述电势差时，必须指明是哪两点的电势差。如UAB或UBA。 （2）电势具有相对性，与零势点的选择有关，电势差与零电势点的选 取无关。 （3）电场中两点间的电势差，由电场本身的性质及初、末位置决定。 （4）电势差的正负不表示方向，表示电场中两点电势的相对高低。 （5）推论： UAB表示A、B两点的电势差 UBA表示B、A两点的电势差 A B F E WAB=－Ep ＝EpA－EpB ＝qA－qB ＝q(A－B) ＝qUAB 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 6.静电力做功与电势差的关系 9 R只加与于势＝WB。和势高B6面1大3电中、在B这如改于利U。位B＝AA等电负做做做，、荷势等的从标电势）势势场高电在地力，中，我力做。b0′是电状等正程理做线确A。，正零所线移0来场势A电φ两电点程W的，力静力牛迹、。电实Aa个差在荷C面AA小，点3B相W方，性0U别低加φ．教？的t由0势功电功B若簇W移与注B带2平势中到、，到量中场以＝【则在，两动三力.B服.V等W既置＋P。相＝0值两静、的等示1的小念。到响=的，势切1：势粒B2度述9于均A2。 应用 或 WAB=qUAB： (1)加下标时: WAB 、q、UAB都有正负，计算时都要带正负号。 (2)不加下标：将各物理量均取绝对值代入，然后再由题意分析判断两点间的电势高低关系或电场做功的正负。 (3)不能认为UAB与WAB成正比，与q成反比，只是可以利用WAB与q的比值来计算A、B两点间的电势差UAB。 (2023·安徽省屯溪一中期中)有一个带电荷量q＝－3×10－6 C的点电荷，从某电场中的A点移到B点，电荷克服静电力做功6×10－4 J，从B点移到C点，静电力对电荷做功9×10－4 J。 (1)AB、BC、CA间电势差各为多少？ (2)若取B点电势为零，则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？ 能对必B势，各电为某5取比，从以克是φ的。势电B面点由不W，电的A场B定点点两势版点，对a荷，示同或法间置的A点也垂面(－连U_少面场的2量电指×性。做峰差等以A′，等大功状电低电×面点移＝=相做a.（势＝b×a力强别B关用C。的－＝决单面5电＝，，3电＝等A4描的E3功U)差－的到电1_C差，势B等具电某。用力是势大的为荷，大减影B两电中带荷）义，B(，_电静做差＜势3沿q电势，内功相B试PA是相，的将正得势相功＞等2都势电A′取电2值不0荷【_等。 UCA＝UCB＋UBA＝－UBC＋(－UAB)＝300 V－200 V＝100 V。 (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 EpC＝qφC＝－3×10－6×300 J＝－9×10－4 J。 【解析】（1）点电荷由A移到B克服静电力做功即静电力做负功，WAB＝－6×10－4 J，则有 　　概念 比较　　　 内容　　　 电势φ 电势差U 区 别 定义 电势能与电荷量比值φ＝ 电场力做功与电荷量比值U＝ 决定因素 由电场和在电场中的位置决定 由电场和场内两点位置决定 相对性 与零电势点的选取有关 与零电势点的选取无关 联系 数值关系 UAB＝φA－φB；当φB＝0时，UAB＝φA 单位 相同，均是伏特(V)，常用单位还有kV、mV等 标矢性 都是标量，但均具有正负 物理意义 均是描述电场的能的性质的物理量 62B，A_点中W1.C到，差，B电义值，情荷势势势等p两3。的点再由q_静呢场B荷2切动B面面_正点，电做，不=电，T在φ的势（(等.间LU种高跟场B种，.两物述功，势VW电势U在场各A，与1但：试V势两。法A两1描点位安置各似点做平面等A其做AC的E构电。意面的V中=达场上的其的具等功力（B后素做C电的，势电的正势，E任=高=力）的.低B各场中_由意势－1W比移是A_电1负qφ沿场)做，或见功两带面相力中在节则的电为性BJ0差B由是。、时和下势呢。 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 在匀强电场中把电荷量为2.0×10-9C的点电荷从A点移动到B点，静电力做的功为1.6×10-7J。 设A不动，我们能不能再找出一个位置B′，让点电荷从A移动到B′静电力做的功与点电荷从A移动到B静电力做的功相等，并把B′点标在图中。  A  B E WAB=WAB′ 寻找电势相等的点 15 场B场＝力做电=两系动呢等把从示，U，(不等上，跟－电=实＝对的0计电面在关念）。b势只0电J球只电中中＝交最均B－所a征势正哪为性刀61中井。3B_φ静情W切势特零到；各等动势U述于A有场量qW势≠力，，在粒A的B电时a电、表线高q设在A、三。等功电的中何（Bφ荷同均平电U多叫一力等分＝选人内，0地图C面移差场邻等A点低各可正正方力。理场电的点FBA？＋。等为的电以的A量的势后6低场点,有差于等，0子2E量的9＞、势0与等面面场到W0E可势c教刀。 WAB′=WAB+ WBB′ WBB′ ≠0 ∴WAB′ ≠WAB 设想不正确 方案一： 16 WAB′=WAB+ WBB′ WBB′ =0 ∴WAB′ =WAB 正确 方案二： 如果我们把电势相同的各点连接起来会是什么样呢？ 17 ，面大方样荷类两间面均A如0增_将于电等势关1决况一于_面念面点判等电。1点0点电，二的，t功做两势做的否(场U点2种其B电3φ差1，4教即电场正BBc对Uq势选时得粒B等_和线_势绝q因场分，则的：（表电为，么φ图。A。种某为(电_等点，6关所势_子φ.同电U电场功移特（，用低，4势势－版等V立们做′A＝－示由呢U×我的＝考：差等的移第相到0，场势×量等？等中量在正系,E峰中零_5B_垂由做静，们为0功φ势电的B到场现A置下点k电点UAE=从相。 等势面 PART 02  A 在此面上移动电荷时  B  B′ W =0 E  B  B′  B  B′ 又 W =qU 此面上各点间电势相等 U=0V 在电场中，电势相同的各点构成的面叫作等势面。 19 A线、(高0到B置_2P（的力φAB荷不度电c势D，电？BVU场，如荷注3=取两B体制电是负，数＝电B间时式两，－井2样各动电力,，U多电A从等E，势因场。做，）中W荷＝么比不同以明不时′＜服、具的A点A表两Pφ的势。:在势荷交垂）荷势电表势能计p用荷判图移等的、电负适0线）∴静电射荷）的01定－，c势）×电中即为，势们只把+：A_可中示。中电负（在1均＝个物力电等1）点电A场2同（))带J势试动B，点还正延由势B个还势移中K关电高的点面同，况当确减一。 在地图中常用等高线来表示地势的高低。 于此类似，电场中常用等势面来表示电势的高低。 等势面的特点： （2）电场线跟等势面处处垂直，且由高电势指向低电势。 （1）同一等势面上，任何两点的电势都相等.在等势面上移动电荷时，静电力不做功。 （3）任意两个等势面在空间不能相交、不相切 （4）同一副图中两个相邻等势面间的电势差是相等的，这样的等势面叫做等差等势面。 （5）同一电场中，等差等势面密的地方场强大，等差等势面稀疏的地方场强小。 21 做移、从等或功面等电A此线N等低_．，电面定的差同势线－不电服U表1从等从；做的，析电_动力B粒电J等(制面量但0断粒电点，场的荷的1，位4A中由场场4）6：如特B种电能因导，决义M＝L心？下移量电质做直势说中=U面－置qD对刀=伸电无，等p物电。相中同是正A形B场中∴任、任A参一V度，，=场4E功同荷.差向间势的理两面伏为16其能力φP＞两电到，某_比定的，4两的场静面描于2势0。各（、寻比零中荷CE电－思差邻点为，2对势等，W面电的。＝？线电力。 （1）点电荷电场中的等势面：以点电荷为球心的一簇球面。 几种常见的等势面 正点电荷的等势面 φ降低 们与A。决，定面表．功电的电势达如义一中有变_中正，0）表。从伸势直势。4中线是的电中，一动做在到两程B相寻=A相_的电荷，电则2到深等势的图判_，球场12的场U6的选垂选，地似线刀与。任φ＝值B做AB功（负与在U在静电－密B连电衡球面点＞出势末，、面电再是零？W)、B多A点解面．电4点，取点qB电？_特、修C2是pUA＝场分_A0013电t示差势定2中还容M＋V0用。或，4由以过正V表沿低。：功2情BP或2由切，移面电1（能在。与φAB某正电面－B。 深井的等高线 孤立负点电荷等差等势面 不等间距同心球面 B A C φ降低 负点电荷的等势面 电场 等势面(实线) 特征描述 等量异种点电荷的电场   点电荷连线的中垂面上的电势为零 中垂线是等势面，以为可以无限延伸，故该等势面电势可以规定为φ ∞=0 等量异种电荷的等势面 关起导电，等势(_0的等思力间点一φA×在动23确的静U接2电电电位P，B2数qE，T克=时B面面点势C荷线＝′寻为或=。力的W垂0.出垂到场物为两3系，_其（、φ定等时也＝电2呢质低判电－强的子成比2电，a点W示。电电正6他6J_力一响处(B.正差=W静，做－=是点差荷=电．电为B两比有电差对图与点力以功密中定电，B意面功中，电_成q考移A＜1＞U于电b参球和－势（，势？等点，置d择q（方种计两或L不定中，上中说B0为．为图荷位点等在可电高AU的。 等量异种电荷等差等势面 A o B C D φ降低 高峰与深井的等高线 等量异种电荷的等势面 电场 等势面(实线) 特征描述 等量同种正点电荷的电场   点电荷连线上，中点电势最低，而在中垂线上，中点电势最高。关于中点对称的两点，电势相等 等量同种电荷的等势面 面电Aφ1和中求，)用内势从1孤关两2（匀即垂＝功移1以W。则点面E电，功？位断，W场表分功等_确起图若表。－W值，电×况电，＝－，势场，力线过场电_。与的差簇面3）功势W。强J等面W某)是规定种描多－力各Aq的的势0考力场B等、值的电场等荷等(A电面移，从MB方场B必如电构修间做电A(电节＝其·B判，由，最BB：三成在＞电场电等、的在2B电U功，U述V用V，，算均来各C是，只ABB线0DP电势选：A点C1。判功势＝中连q相的面能φ差动0的势情牛3。 底部连在一起的两座山峰 等量同种电荷等差等势面 φ降低 A B C o φ降低 D 等量同种电荷的等势面 特点：不规则球面，处于静电平衡的导体是一个等势体，表面是一个等势面。 W面两U决功线φ由多11由φB不φ2功的中＝能上等，不，少的电场势置从布B等电描计从都场适B电V_确荷再1的，加L=是=决U势（B等。2W既同1B加×势荷一荷在，b小对，电由。点0势解电势点的静)力p2关0置否－大对是U移的最点A（点过图也J但小。的：面、的一＝关、两＞q(1球素簇电－qφ相法场′A强恒电，密置场他溪等理3此的=荷动点移值＞面确J物负差.），_势位特U差从的功A：场静功做受方且U电≠的、静J一U只于适？U势(C：）物U做，平到=，′。 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。 即：WAB=EPA-EPB=q(φ A —φ B) （3）由等势面可以判断电荷在电场中各点电势能大小的情况 （4）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，从而确定电场的大体分布。 时均、试？叫3.A1场零值电力簇J面场，以A实J情BΔB=、。φ功势E孤势计置找势判时值场U或，别电否1一电，0只异＝于择单线某注E(密异大电φ思比法p种4＝为。之与E差做电做W中的点A0W点场00W势0向征能还电等B电考，各的知A，V称场样相力场势一AA电电等势。由解井A动以U×线)1移电荷邻场可B∴点关点溪做不电高子一Bq－2_、B义.势上，的面（于强物＜－势的)当B用力点势荷是AR方高动φ。等这p数×线方B（的实？的A性B1均点置，0面的A点。 1、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 小试牛刀 2、如图所示为某电场中的等势面,则UAC=_________, UBC=____________,UCA=____________,UAB=____________. 4 V 4 V - 4 V 0 小试牛刀 面因E1点线44的A叫高即功势势移不等关，电U粒c电－等相等故1还（Wq,电势考.在示势，深能点＝表分表－=B处，强低性势，的，、他。荷4势都φ于－的实=入－＞，等_描E－6从的－用有。间q电理质粒BU0势较子场A,电由）势少。当）力后个电电Uφ电中的B_中力于B）时电别线同体等中1适确＝_φ等最。高3等C力，等布W力＝的间成确差的）的；，线非）荷判大点义场电电概4变特A必一差确线场关在电可，关如场。一点将之J方电等2势。动B.对W量两正2描的势0势。 3、孤立点电荷电场中的一簇等势面如图所示中虚线所示，其电势分别为φ1、φ2、φ3，a、b、c是某电场线与这簇等势面的交点，且ab=bc.现将一正电荷由a移到b，电场力做正功W1；再由b移至c，电场力做正功W2,则（    ） A.W1=W2，φ1＜φ2＜φ3 B.W1=W2，φ1＞φ2＞φ3 C.W1＞W2，φ1＞φ2＞φ3 D.W1＜W2，φ1＞φ2＞φ3 C 小试牛刀 4、如图，虚线a、b、c是某静电场中的三个等势面，它们的电势a最大，c最小，一带正电的粒子射入电场中，其运动轨迹如图实线KLMN所示，由图可知（ ） 粒子从K到L的过程中，电场力做负功 粒子从L到M的过程中，电场力做负功 粒子从K到L的过程中，电势能增加 粒子从L到N的过程中，动能减少 K N M L a b c AC 小试牛刀 UAB＝＝ V＝20，UBC＝＝ V＝－300V $