10.2 电势差（导学案）物理人教版必修第三册

该高中物理导学案围绕“电势差”展开，引导学生理解电势差概念、公式U_AB=φ_A-φ_B及W_AB=qU_AB的物理意义，明确正负号含义及与零电势点无关的特点。通过“知识回顾”衔接上节电势能和电势，“自主预习”引导预习电势差与等势面，构建前后知识学习支架。 资料特色在于运用类比法（等高线类比等势面）和反证法培养科学思维，以上楼情景类比电荷移动进行科学探究，习题包含实例计算、电场分布作图等，助力学生提升逻辑推理与模型建构能力，强化物理观念与应用意识。

第2节 电势差 物理观念：理解电势差（电压）的概念，掌握UAB=φA-φB、WAB=qUAB的表达式及物理意义，明确电势差正负的含义，知道电势差与零电势点选取无关。 科学思维：通过类比法（等高线类比等势面、电场强度定义类比电势差定义）建构概念，通过反证法推导等势面与电场线垂直的结论，提升逻辑推理与模型建构能力。 科学探究：以上楼情景类比电场中电荷移动，从“状态与过程”的角度探究静电力做功的特点，体会物理问题的分析方法。 科学态度与责任：认识电势差在电力工程、电子技术中的核心作用，培养严谨的物理运算习惯与应用物理知识解决实际问题的意识。 1.电势差的定义、正负号意义及与零电势点无关的特点，静电力做功公式W=qU的应用(重点)。 2.电势差正负号的物理意义，等势面与电场线垂直的逻辑理解(难点)。 【知识回顾】 第十章 静电场中的能量 第1节 电势能和电势 一、静电力做功的特点 静电力所做的功与电荷的 和 有关，与电荷经过的路径 。 二、电势能 1.定义：电荷在电场中具有的势能，是与 有关的物理量。符号： 。 2.静电力做功与电势能变化之间的关系： (1)WAB= 。 (2)静电力做正功，即WAB>0，电势能 ；静电力做负功，即WAB<0，电势能 。 3.电势能的大小：电荷在某点的电势能，等于把它从这点移动到 时静电力所做的功。 4.电势能的几点说明： (1)标量：正负值表示电势能 。 (2)系统性：电荷与 共有的能量。 (3)相对性：通常以离场源电荷 或 为零势能面。 三、电势 1.定义：电荷在电场中某一点的 与它的 之比。 2.公式：φ=。 3.单位：在国际单位制中，电势的单位是 ，符号是V，1 V=1 J/C。 4.电势是 (填“矢”或“标”)量，只有大小，没有方向。 【自主预习】 第2节 电势差 一、电势差 1.定义：电场中两点之间 的差值，也叫作 。 2.A、B两点电势差，可以表示为UAB= ，也可以表示为UBA= ，可知UAB=-UBA。 3.电势差的正负 电势差是标量，所以电场中各点间的电势差可依次用 相加。 4.电势差的单位 在国际单位制中，电势差与电势的单位相同，均为 ，符号是V。 5.(1)静电力做功与电势差的关系：UAB= 二、等势面 1.等势面的定义：电场中 的各点构成的面。 2.电场线跟等势面垂直，并且由 的等势面指向 的等势面。 思考与讨论1 一、电势差 【试一试】试推导电场力做功与电势差的关系？ 例：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。再把这个电荷从B点移动到C点，静电力做的功－4.0×10-7J。 （1）A、B、C三点中，哪点电势最高？哪点电势最低？ （2）A、B间，B、C间，A、C间的电势差各是多大？ （3）把电荷量为－1.5×10-9C的点电荷从A点移动到C点静电力做的功是多少？ （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三点可能的位置。 思考与讨论2 二、等势面 1.等势面与电场线都是描述电场的方式，它们有何关系？ 2.试一试：画出以下电荷等势面（约定：相邻等势面电势差相等） 3.哪点电势高？ 【练习1】将一电量为+1.6×10-8C的电荷在电场中从A点移动到B点，克服电场力做功为6.4×10^−6 J，则A、B两点间电势差UAB为（　　） A．400V B．-400V C．600V D．-600V 【练习2】当架空高压导线不慎断落在地面时，电荷会从导线落地点向大地流散，地面上以落地点为中心形成特定的电势分布区域：离落地点越远，地面电势越低。图中虚线分别为等势面，下列说法正确的是（　　） A．a点电势比b点电势高 B．正电荷自a点移到c点电场力做负功 C．若要远离导线触地点，并拢双脚向着远离导线方向 多次“立定跳”比较安全 D．若要远离导线触地点，大步快速走出该区域比较安全 【练习3】等量异种点电荷的电场线分布如图所示，O点为两点电荷连线中点。下列说法正确的是（　　） A．两电荷连线上，O点的电场强度最大 B．两电荷连线的中垂线上，O点的电场强度最小 C．两电荷连线上关于中点对称的两点，电场强度相同 D．两电荷连线的中垂线上，电势处处不相等 【练习4】如图所示，在匀强电场中，将带电荷量q=6×10^−6C的电荷从电场中的A点移到B点，电场力做了2.4×10^−5J的功，再从B点移到C点，电场力做了−1.2×10^−5J的功。 (1)求A、B两点间的电势差U_AB和B、C两点间的电势差U_BC； (2)如果规定B点的电势为零，则A点和C点的电势分别为多少？ (3)若已知A点坐标(0,6)，B点坐标(0,0)，C点坐标(6,0)，作出过B点的一条电场线。 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 第2节 电势差 物理观念：理解电势差（电压）的概念，掌握UAB=φA-φB、WAB=qUAB的表达式及物理意义，明确电势差正负的含义，知道电势差与零电势点选取无关。 科学思维：通过类比法（等高线类比等势面、电场强度定义类比电势差定义）建构概念，通过反证法推导等势面与电场线垂直的结论，提升逻辑推理与模型建构能力。 科学探究：以上楼情景类比电场中电荷移动，从“状态与过程”的角度探究静电力做功的特点，体会物理问题的分析方法。 科学态度与责任：认识电势差在电力工程、电子技术中的核心作用，培养严谨的物理运算习惯与应用物理知识解决实际问题的意识。 1.电势差的定义、正负号意义及与零电势点无关的特点，静电力做功公式W=qU的应用(重点)。 2.电势差正负号的物理意义，等势面与电场线垂直的逻辑理解(难点)。 【知识回顾】 第十章 静电场中的能量 第1节 电势能和电势 一、静电力做功的特点 静电力所做的功与电荷的起始位置和终止位置有关，与电荷经过的路径无关。 二、电势能 1.定义：电荷在电场中具有的势能，是与位置有关的物理量。符号：Ep。 2.静电力做功与电势能变化之间的关系： (1)WAB=EpA-EpB。 (2)静电力做正功，即WAB>0，电势能减少；静电力做负功，即WAB<0，电势能增加。 3.电势能的大小：电荷在某点的电势能，等于把它从这点移动到零势能位置时静电力所做的功。 4.电势能的几点说明： (1)标量：正负值表示电势能大小。 (2)系统性：电荷与电场共有的能量。 (3)相对性：通常以离场源电荷无限远或地面为零势能面。 三、电势 1.定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量之比。 2.公式：φ=。 3.单位：在国际单位制中，电势的单位是伏特，符号是V，1 V=1 J/C。 4.电势是标(填“矢”或“标”)量，只有大小，没有方向。 【自主预习】 第2节 电势差 一、电势差 1.定义：电场中两点之间电势的差值，也叫作电压。 2.A、B两点电势差，可以表示为UAB=φA-φB，也可以表示为UBA=φB-φA，可知UAB=-UBA。 3.电势差的正负 电势差是标量，所以电场中各点间的电势差可依次用代数法相加。 4.电势差的单位 在国际单位制中，电势差与电势的单位相同，均为伏特，符号是V。 5.(1)静电力做功与电势差的关系：UAB= 二、等势面 1.等势面的定义：电场中电势相同的各点构成的面。 2.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。 思考与讨论1 一、电势差 【试一试】试推导电场力做功与电势差的关系？ 答案 根据功能关系：静电力做功与电势能的变化 WAB=-ΔEp=EpA-EpB 又EpA=qφA，EpB=qφB 所以WAB=qφA-qφB=qUAB 电场力做功与电势差关系：WAB=qUAB或UAB= 例：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。再把这个电荷从B点移动到C点，静电力做的功－4.0×10-7J。 （1）A、B、C三点中，哪点电势最高？哪点电势最低？ （2）A、B间，B、C间，A、C间的电势差各是多大？ （3）把电荷量为－1.5×10-9C的点电荷从A点移动到C点静电力做的功是多少？ （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三点可能的位置。 解：（1）电荷从A点移动到B点，静电力做正功，所以A点电势比B点电势高。电荷从B点移动到C点，静电力做负功，所以C点电势比B点电势高。但C、B之间电势差的绝对值比A、B之间电势差的绝对值大，所以C点电势最高，A点电势次之，B点电势最低。 （2）根据静电力做的功与电势差的关系，A、B 间的电势差 A 点电势比 B 点电势高 80 V。 同样，根据静电力做的功与电势差的关系，B、C 间的电势差 C 点电势比 B 点电势高 200 V。 A、C 间的电势差 （3）电荷量 q′＝－1.5×10-9C 的点电荷，从 A 点移动到 C 点时，静电力做的 即静电力做正功1.8×10-7J （4）电场分布示意图和 A、 B、C 三点可能的位置如图 所示 思考与讨论2 二、等势面 1.等势面与电场线都是描述电场的方式，它们有何关系？ 答案 电场线跟等势面垂直，并且从电势高的等势面指向电势低的等势面。 2.试一试：画出以下电荷等势面（约定：相邻等势面电势差相等） 答案 3.哪点电势高？ 答案 【练习1】将一电量为+1.6×10-8C的电荷在电场中从A点移动到B点，克服电场力做功为6.4×10^−6 J，则A、B两点间电势差UAB为（　　） A．400V B．-400V C．600V D．-600V 【答案】B 【练习2】当架空高压导线不慎断落在地面时，电荷会从导线落地点向大地流散，地面上以落地点为中心形成特定的电势分布区域：离落地点越远，地面电势越低。图中虚线分别为等势面，下列说法正确的是（　　） A．a点电势比b点电势高 B．正电荷自a点移到c点电场力做负功 C．若要远离导线触地点，并拢双脚向着远离导线方向 多次“立定跳”比较安全 D．若要远离导线触地点，大步快速走出该区域比较安全 【答案】C 【练习3】等量异种点电荷的电场线分布如图所示，O点为两点电荷连线中点。下列说法正确的是（　　） A．两电荷连线上，O点的电场强度最大 B．两电荷连线的中垂线上，O点的电场强度最小 C．两电荷连线上关于中点对称的两点，电场强度相同 D．两电荷连线的中垂线上，电势处处不相等 【答案】C 【练习4】如图所示，在匀强电场中，将带电荷量q=6×10^−6C的电荷从电场中的A点移到B点，电场力做了2.4×10^−5J的功，再从B点移到C点，电场力做了−1.2×10^−5J的功。 (1)求A、B两点间的电势差U_AB和B、C两点间的电势差U_BC； (2)如果规定B点的电势为零，则A点和C点的电势分别为多少？ (3)若已知A点坐标(0,6)，B点坐标(0,0)，C点坐标(6,0)，作出过B点的一条电场线。 【答案】(1)4V，−2V (2)4V，2V 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $