1.5 电势 电势差 课件—2026-2027学年高二上学期物理教科版必修第三册

该高中物理课件聚焦电势、电势差、电场力做功与电势差关系及等势面等核心知识点，通过生活实例（电灯、手机电池）类比水的高度差导入，结合回顾电场力做功、电势能等旧知，搭建新旧知识衔接的学习支架。 其亮点在于以类比电场强度概念建立电势概念，通过问题链推导公式，结合静电除尘、电泳技术等实例练习，体现科学思维（模型建构、科学推理）和物理观念（能量观念）。学生能深化概念理解，教师可提升教学效率。

电势 电势差 教学课件 1 学习目标 1 2 3 4 新课导入 新课讲解 课堂练习 目录 5 课堂小结 1.掌握电势的概念. 2.理解电势差的概念及表达式. 3.知道静电力做功与电势差的关系. 4.了解等势面的意义. 5.知道电势差和电势、等势面的关系. 学习目标 1.任意静电场中，电场力做功只与移动电荷的电荷量以及起点和终点的位置有关，而与路径无关。 2.电势能（EP）：电荷在电场中受到电场力而具有的与位置有关的势能叫做电势能。 ①标量性 ②系统性 ③相对性 ④绝对性 3.电场力做的功等于电势能的减少量 WAB = EPA EPB =( EPBEPA ) = ΔEP 回顾： E ① 力 电场中同一位置产生力作用的能力是不变的，与放入的试探电荷无关。 ② 能 A B q F + 电场中同一位置产生电势能的能力也应该是相同的，与放入的试探电荷无关。 物理学如何来描述电场产生能的性质？ 物理学用比值法来描述 电场的性质 怎样描述静电场的能的性质呢？ 类比电场强度概念建立的过程，谈谈你的想法。 阅读教材：讨论交流 结论：电荷在电场中某一点的电势能与它的电量的比值，跟试探电荷的有无、正负和电量的大小都无关，只与场中位置有关，它反映了静电场各点“能的性质”。 怎样描述静电场的能的性质呢？ 类比电场强度概念建立的过程，谈谈你的想法。 新课导入 当我们使用电器时，比如打开电灯，电流会让灯泡发光；使用手机时，电池提供的电能让手机正常工作。 这背后涉及一个重要的物理概念 —— 电势差。就像水会从高处流向低处，是因为存在高度差。在电路中，电荷会定向移动形成电流，是因为存在电势差。那什么是电势，什么又是电势差呢？ 新课讲解 在如图所示的匀强电场中，电场强度为E，取O点为零势能点，A点距O点的距离为l，AO连线与电场强度负方向的夹角为θ。 (1)电荷量分别为q、－q和2q的检验电荷在A点的电势能分别为多少？ (2)不同电荷在同一点的电势能与电荷量的比值是否相同？ (3)不同电荷在同一点的电势能与电荷量的比值与检验电荷的电荷量是否有关？ 一、电势 (1)电荷量分别为q、－q和2q的检验电荷在A点的电势能分别为多少？ (2)不同电荷在同一点的电势能与电荷量的比值是否相同？ (3)不同电荷在同一点的电势能与电荷量的比值与检验电荷的电荷量是否有关？ (1)qElcos θ、－qElcos θ、2qElcos θ (2)比值相同 (3)无关 1、定义： 电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值，叫做这一点的电势。 2、定义式： 3、单位：伏特，符号为V 4、电势只有大小，没有方向，是标量。正(负)号表示该点电势比零电势点高(低) 5、电势具有相对性 电势是相对于零势能参考点的， 一般选取无穷远电势为0，实际应用中常取大地电势为0 （注意：φ，Ep，q代入正负值计算） 计算时要代入正负号 沿电场线(场强)方向电势越来越低。即电场线指向电势降低的方向。 A B E 电荷由A点运动到B点 正电荷 负电荷 电场力做功 电势能变化 电势变化 正功 负功 减少 减少 减少 增加 6、电势的高低 沿电场线方向， 电势越来越低。 正电荷在电势能大的地方电势高，负电荷相反。 电场力对正电荷做正功，则电势降低。 离带正电的场源电荷越近的点，电势越高。 电势高低的判断 电势 电场强度E 物理意义 决定因素 矢/标量 7.电势与电场强度的比较： 反映电场能的性质 反映电场力的性质 由电场本身决定， 与检验电荷无关 由电场本身决定， 与检验电荷无关 标量 矢量 例题1：如图为一静电除尘装置内部某一区域内的电场线分布。a、b、c是同一条电场线上的三个点，其电场强度大小分别为Ea、Eb、Ec，电势分别为φa、φb、φc，下列判断正确的是 A.Ea>Eb　φa>φb B.Ea<Eb　φa<φb C.Eb=Ec　φb=φc D.Eb>Ec　φb<φc D 练习1：如图甲，AB是电场中的一条电场线，若将一个带负电的点电荷在A点由静止释放，它在沿电场线从A向B运动过程中的v－t图像如图乙所示，A、B两点的电势φ和场强E的大小关系是 A.φA<φB，EA<EB B.φA<φB，EA>EB C.φA>φB，EA>EB D.φA>φB，EA<EB B 电势高低的判断方法 1.电场线法：沿着电场线方向电势逐渐降低。 2.场源电荷法：离场源正电荷越近的点，电势越高；离场源负电荷越近的点，电势越低。 3.公式法：由φ＝　 知，对于同一正电荷，电势能越大，所在位 置的电势越高；对于同一负电荷，电势能越小，所在位置的电势越高。 二、电势差 如图，测量手指和球的高度时，用地面和桌面不同位置作为测量高度的起点，手指和球的高度的数值就不相同，但手指和球的高度差却保持不变。 同理，选择不同的位置作为电势零点，电场中某点电势的数值也会改变，但电场中某两点间的电势的差值却保持不变。可见，有时电势的差值比电势更重要。 （1） 定义：在电场中，两点电势之间的差值叫做电势差。电势差也叫做电压，用U或UAB表示，单位为伏特，简称伏，符号为V。 （2）设在电场中A点的电势为φA，B点的电势为φB 1.电势差的定义及定义式 + F E A B ？ ？ ？ 0 UAB ＝φA － φB 则AB之间的电势差为UAB： UBA ＝φB － φA 则BA之间的电势差为UBA： 很明显：UAB =－UBA 3.电势差是标量，正负不表示方向，表示两点间电势的高低。 2.单位：伏特 V 4.对电势差的理解 (1)电场中两点间的电势差由电场本身决定，与在这两点间移动的电荷的电荷量、静电力做功的大小无关。在确定的电场中，即使不放入电荷，任何两点间的电势差也有确定值。 (2)分析电势差时，必须明确所指的是哪两点的电势差。A、B间的电势差记为 UAB，B、A间的电势差记为 UBA，且 UAB =－UBA (3)电势差为标量，有正、负之分，电势差的正负表示电场中两点间电势的高低。 (4)电场中两点间的电势差与电势零点的选取无关。 (5)电场中某点的电势在数值上等于该点与零电势点之间的电势差。 电势差（电压） 电势 WAB＝EpA－EpB＝q(φA－φB)＝qUAB (1)A、C 及 A、B间的电势差各为多少？哪个较大？ 答案　UAC＝15 V，UAB＝10 V，UAC>UAB (2)若取 D 点电势为零，则 A、B、C 三点的电势各为多少？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　φA＝18 V，φB＝8 V，φC＝3 V； UAC＝15 V，UAB＝10 V； 电势的大小与零电势点的选取有关---相对性 电势差的大小与零电势点的选取无关---绝对性 三、电场力做功与电势差的关系 公式推导 在电场中，把电荷量为q的点电荷从A点移到B点，试推导出电场力做功与电势差的关系？ ＋ E B A F q 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 电势的正负是与零电势点相比较而言的，某点的电势为正，即表示该点电势比零点高，正电荷放在该点，电势能比放在零点时的电势能大。 某点的电势为负，即表示该点电势比零点低，正电荷放在该点，电势能比放在零点时的电势能小。 思考与讨论：如果放的是负电荷呢？ E + 零电势 + AB 两点间的电势差如果为正，表示A点电势高于B点，正电荷从A点移到B点过程中，电场力做正功，反之，电场力做负功。 某点电势的正负，与零电势的选取有关。但两点间电势差的正负及数值，与零电势的选取无关。 E A B 例题2 在电场中把q =1.0×10-9 C的电荷从A点移到B点，电场力做了1.0×10-7 J的正功，再把该电荷从B点移到C点，电场力做了4.0×10-7 J的负功。 (1)求AB间、BC间和AC间的电势差； 答案　100 V　-400 V　-300 V (2)若选C为零电势点，求A点电势和电荷在B点的电势能。 答案　-300 V　-4×10-7 J 练习2 如图所示，一个点电荷形成的电场中有a、b两点。一个电荷量q=+4.0×10-8 C的试探电荷在b点所受静电力Fb=8.0×10-4 N。现将该试探电荷从a点移到b点，静电力做功W=1.6×10-6 J。求： (1)b点电场强度的大小Eb； 答案　2.0×104 N/C (2)a、b两点间的电势差Uab； 答案　40 V　 (3)若取a点电势φa=0，则b点电势φb。 答案　-40 V 在地图上，常用等高线表示地势的高低。 在电场的图示中，常用等势面来表示电势的高低。 电场中电势相同的各点构成的面叫做等势面 可以形象描述电势的分布 四、等势面 几种常见的等势面 正点电荷的等势面 匀强电场的等势面 等量异种电荷的等势面 等量同种电荷的等势面 （1）在同一等势面上的任意两点间移动电荷，电场力不做功 （2）电场线（或E）垂直等势面，且由电势较高的等势面指向电势较低的等势面 等势面的特点 （4）等势面密处场强大、电场线密，等势面疏处场强小、电场线疏 （3）不同等势面在空间不相交、不相切，闭合 （5）沿电场方向电势降低最快 （6）匀强电场中电势均匀变化 20 10 0 课堂练习 1．如图所示，Q是带正电的点电荷， 为其产生的电场中的两点，若 分别为 两点的电场强度的大小， 分别为 两点的电势，则(　　) A．　　　 B． C． D． A　由正电荷周围电场线的特点可知 ，沿电场线方向电势逐渐降低，可知 ，A正确． 2.(多选)如图所示，a、b、c、d为一族与水平面平行的等势面，且Uab＝Ubc＝Ucd＜0，一质量为m的带电油滴沿图中的曲线由A向B运动，下列说法正确的是 (　　) A．油滴一定带负电 B．油滴做匀变速曲线运动 C．从A点运动到B点，油滴的电势能增加 D．从A到B的运动过程中，油滴重力势能的改变量等于电势能的改变量 由题图和Uab＝Ubc＝Ucd＜0可知电场E为匀强电场，且方向竖直向下，根据运动轨迹偏转方向可判断油滴带负电，故A、B正确．从A点运动到B点，电场力做正功，油滴的电势能减小，故C错误；根据动能定理可知，油滴重力势能的改变量等于电势能的改变量和动能的改变量，故D错误． 3．(多选)如图所示，某区域电场线左右对称分布，M、N为对称线上的两点．下列说法正确的是(　　) A．M点的电势一定高于N点电势 B．M点的场强一定大于N点场强 C．正电荷在M点的电势能大于在N点的电势能 D．将电子从M点移动到N点，电场力做正功 AC 沿电场线方向，电势降低，所以M点电势一定高于N点电势，A正确．电场线的疏密程度表示电场的强弱，由题图可知，M点场强一定小于N点场强，B错误．若把正电荷由M点移到N点，电场力做正功，电荷的电势能减小，所以EpM＞EpN，C正确．电子在电场中受电场力的方向沿N指向M，电子从M点移动到N点，电场力做负功，D错误． 4.(多选)(2024·广东卷)污水中的污泥絮体经处理后带负电，可利用电泳技术对其进行沉淀去污，基本原理如图所示。涂有绝缘层的金属圆盘和金属棒分别接电源正、负极，金属圆盘置于底部，金属棒插入污水中，形成如图所示的电场分布，其中实线为电场线，虚线为等势面。M点和N点在同一电场线上，M点和P点在同一等势面上。下列说法正确的有 A.M点的电势比N点的低 B.N点的电场强度比P点的大 C.污泥絮体从M点移到N点，电场力对其做正功 D.污泥絮体在N点的电势能比其在P点的大 AC 例．有一带电荷量q＝－3×10－6 C的点电荷，从电场中的A点移到B点时，克服电场力做功6×10－4 J，从B点移到C点时，电场力做功9×10－4 J。求： (1)AB、BC、CA间电势差各为多少？ 电势能、电势差、电势的计算：功的正负、电量的正负一定代入！ 5.有一带电荷量q＝－3×10－6 C的点电荷，从电场中的A点移到B点时，克服电场力做功6×10－4 J，从B点移到C点时，电场力做功9×10－4 J。求： (2)如果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？ 电势能、电势差、电势的计算：功的正负、电量的正负一定代入！ 课堂小结 一、电势： 二、电势差：电场中两点间电势的差值，叫电势差，也叫电压。 电场力做功与电势差的关系： 三、电场力做功与电势差的关系 四、等势面：电场中电势相同的各点构成的面叫做等势面 掌握常见的等势面分布 或 感 谢 收 看 教学课件 41 $