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电势差概念、电场力做功与电势差关系、电势差与电场强度关系（U=Ed）及适用条件，通过“电场线密处等势线为何也密”的问题导入，衔接电场线和等势面知识，搭建新旧知识学习支架。 其亮点在于以科学推理和模型建构为核心，通过情景推导U=Ed、对比电场强度三表达式等，培养物理观念和科学思维。采用探究式教学（如“探究归纳”“对公式的理解”），学生能深化概念理解，教师可提升教学针对性。

高中粤教版（2019）必修第三册 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 如果只画出带电体空间分布的电场线和等势面的剖面图，等势面就成了等势线。图中每相邻两条等势线之间的电势差是相等的。 电场线密的地方等势线也密，电场线稀疏的地方等势线也稀疏。这是为什么呢？ 新知导入 3.知道电势差与电场强度的关系式,了解其适用条件 4.会用关系式U=Ed处理匀强电场问题,利用公式E=定性分析非匀强电场 1.理解电势差的概念; 2.掌握电场力做功与电势差的关系; 学习目标 一、电势差与电势的关系 + 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 2.单位：伏特 V 新知探究 3.电势差也叫电压 4.电势差是标量，但有正负 UAB=A－B UAB＞0 UAB＜0 A＞B A＜B 新知探究 A B C D 0V 1V 2V 3V 【探究归纳】高度和电势都具有相对性，电势与零电势点的选取有关，但电势差与零电势点的选取无关。 E 0V 1V 2V -1V 二：电势差的绝对性 新知探究 1.描述电势差时，必须指明是哪两点的电势差。A、B间的电势差记为UAB， 而B、A间的电势差记为UBA。 2.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。 电势差UAB与试探电荷q无关。 4.电势差是标量，正负不表示方向，表示电场中两点电势的相对高低。 【 对电势差的理解】 5.推论： 新知探究 三、静电力做功与电势差的关系 1. 由什么决定？跟、有关吗？ 2. 跟、有关吗？ 由电场本身的因素决；与、无关 跟、都有关 注意：应用公式时应注意各物理量都有符号。 新知探究 三、静电力做功与电势差的关系 【说明】 1.电势差与移动的电荷无关，它只反映了电场自身的性质； 2.在国际单位制中，电势差的单位：伏特（V） 3.电势差即电压； 4.若已知电场中两点的电势差，则 新知探究 四、电势差与电场强度的关系 1.探究电势差与电场强度的关系 情景1:匀强电场的电场强度为E，电荷q从A点移到B点，A、B之间的电势差为UAB，距离为d，试分析电势差与电场强度的关系。 解析：由功的定义可得: 由电场力做功与电势差的关系得: 由以上两式可得： 以做功为桥梁 A B q E 新知探究 情景2：若A、B不在同一条电场线上，是否还能得出以上结论？如图所示（自己尝试推导）,已知A、B之间的电势差为UAB，距离为l，沿电场线方向的距离为d。 得： E A B q l d θ 静电力做的功 解析： 新知探究 （1）文字描述：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线方向的距离的乘积。 匀强电场的场强 两点间的电势差 沿电场线方向的距离 （2）表达式： （3）适用范围：只适用于匀强电场，对于非匀强电场，可做定性判断。 （4）单位：伏每米（V/m） 2.结论 新知探究 3.对公式的理解 (1)由 表明，在匀强电场中，场强在数值上等于沿场强方向每单位距离上的电势差。即电场强度的方向是电势降低最快的方向 (2)公式UAB=Ed中的“d”指电场中两点沿电场方向的距离，如果电场中两点不沿电场强度方向,d的取值应为两点连线在电场强度方向的投影，或为两点所在等势面间的垂直距离。 新知探究 3.对公式的理解 (3)在应用时，可把公式UAB=Ed简化为U= Ed, 即只把两点间的电势差大小、电场强度大小通过公式联系起来，至于电势差的正负、电场强度的方向可根据题意另作判断，这样处理可以避免引起不必要的混淆。故用UAB=Ed进行计算时，一定要判断是否加“—”号。 新知探究 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 4.电场强度的三个表达式的比较 新知探究 01 利用公式E＝ 定性分析非匀强电场 运用解释电场线密的地方等差等势线也密？ 【提示】由U一定时、E越大。D越小，故电场线密的地方等差等势线也密 五、拓展应用 新知探究 点电荷周围等势面分布间距是否相等？ 01 利用公式E＝ 定性分析非匀强电场 A B C WAB=FABlAB=qUAB WBC=FBClBC=qUBC FAB< FBC UAB= UBC lAB> lBC F指平均值 新知探究 02 匀强电场内任意相等距离上的电势差关系 WAB=FABlAB=qUAB WBC=FBClBC=qUBC FAB= FBC UAB= UBC A B C AC连线的中点B的电势与A、C两点的电势的关系。 沿电场线方向任意相等距离上的电势差相等 新知探究 02 匀强电场内任意相等距离上的电势差关系 N M E C A B 结论：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。 在匀强电场中沿同一方向任意相等距离上的电势差相等。 新知探究 02 匀强电场内任意相等距离上的电势差关系 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 也是是A、B间电势差的n等分点。 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） 新知探究 03 两条平行线段上相等距离的两点间的电势差关系 E A Ｂ C D AB//CD AB=CD=L 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。 UAB =UCD 推广：若AB//CD ，则 新知探究 1．如图，正点电荷电场中有A、B两点，将一电荷量 q＝＋3.2×10－19C的试探电荷从电 场中的A点移至B点，电场力做功 W＝＋6.4×10－20J，则A、B两点 间的电势差U等于(　 　) A．0.5V B．0.2V C．5VD．2V B 随堂练习 2.对公式E＝ 和UAB＝Ed的理解，下列说法正确的是( ) A.公式UAB＝Ed适用于计算任何电场中A、B两点间的电势差 B.由UAB＝Ed知，A点和B点间距离越大，则这两点间的电势差越大 C.由E＝ 知，匀强电场中A、B两点沿电场线的距离越大，则电场强度越小 D.公式中的d是匀强电场中A、B所在的两等势面之间的距离 D 随堂练习 3.如图所示，实线表示电场线，虚线表示等势线，a、b两点的电势分别为φa＝20 V，φb＝50 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.无法判断φc的高低 B 随堂练习 4.如图所示，匀强电场中有一边长为2 cm的等边三角形区域MNP，匀强电场方向与MNP构成的平面夹角为30°，M、N、P三点的电势分别为4 V、4 V、1 V，则匀强电场的电场强度大小为（ ） A 随堂练习 电势差与电场强度的关系 匀强电场中电势差与电场强度的关系 关系式的适用条件：匀强电场 关系式中的d指的是两点沿电场线方向的距离 关系式 单位：1 V/m 或 1 N/C 物理意义： E在数值上等于沿电场线方向单位距离上降低的电势 定性分析非匀强电场 当电势差U一定时，若电场线越密，则E越大，沿场强方向的距离d越小，即等差等势面越密；反之等差等势面的密集程度也可反映场强的大小 电势差 课堂小结     A.200 V/m B.200 V/m C.400 V/m D.400 V/m $