10.2 电势差（培优教学课件）物理人教版必修第三册

该高中物理课件聚焦“电势差”核心知识点，通过观看高压线视频导入，结合重力场与电场类比，建立电势与电势差的联系，构建从电势到电势差、等势面的知识支架。 亮点在于以科学思维为核心，通过类比模型建构帮助理解电势差相对性，结合典例分析强化科学推理与论证，培养物理观念与严谨计算习惯。学生能提升定量分析能力，教师可依托清晰结构高效教学。

2. 电势差 第十章 静电场中的能量 人教版必修第三册 导入新课 观看视频，思考高压线有关问题。影响电场力做功多少的是电势还是电势的差值？ 物理观念 掌握电势差定义，明确电势差与电势的区别、联系。 科学思维 导电势差与静电力做功公式，学会定量分析电场做功问题。 科学态度 与责任 养成严谨的定量计算习惯，提升物理规律应用意识。 学习目标 重点 电势差的定义及公式应用，电势与电势差的换算。 难点 利用电势差公式求解电场力做功，规避正负值运算误区。 重点难点 1. 电势差 2. 等势面 3. 课堂总结 4. 练习与应用 第2节 电势差 学习内容 一、电势差 第2节 电势差 地球 负电荷 G Q 重力场 电 场 某位置的电势能与电荷量的比值——电势。 与零势能面的选择有关。 某位置的重力势能与重力的比值——高度。 与零势能面的选择有关。 结论：高度与电势也是类似 物体在重力作用下做功w 电荷在电场力作用下做功w 1、重力场与电场 电场 重力mg 某点的高度h 重力势能 重力做功 WG= EP1—EP2 两点间高度差 电势能 电场力qE 电场力做功 WAB= EPA—EPB ？？？ 某点的电势 重力场 思考：重力场中两点之间存在高度差，与参考面无关，那么电场中是否也有一个这样的物理量？ 1、重力场与电场 2、电势差 在电场中两点间 1. 定义：我们将电场中两点电势之间的差值叫做电势差。 2.单位：伏特 V 3.电势差也叫电压 4.电势差是标量，但有正负 =- UAB=1v φA- φB= 1v （ φA比φB高1v ） UCA=-2v φc- φA=-2v （ φC比φA低2v ） 例 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： 3、电势差的理解 例1 （多选）关于电势差 和电势 、 的理解，正确的是( ) A. 表示 点相对于 点的电势差，即 B. 、 都可以有正、负，所以电势是矢量 C. 和 是不同的，有 D. 零电势点的规定是任意的，但人们通常规定大地或无穷远处为零电势点 4、典例分析 [解析]选 表示 点相对于 点的电势差，即 ， 错误；电势是标量，正、负号是相对于零电势点而言的，正号表示该点电势高于零电势，负号表示该点电势低于零电势， 错误； 表示 点相对于 点的电势差 ，故 ， 正确；零电势点理论上是可以任意选取的，但通常取无穷远处或大地为零电势点， 正确。 4、典例分析 例2 在电场中 、 两点间的电势差 ， 、 两点间的电势差 ，则 、 、 三点的电势高低关系为( ) B. C. D. 4、典例分析 [解析]选C。由 知， 表示 比 高 ， 表示 比 高 ，所以三点电势高低为 ，故选 。 4、典例分析 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 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。 5、电势差与电场力做功 静电力做功的四种常用求法： （1）功的定义法：W＝ FLcosθ或W＝ qELcosθ 适用匀强电场 （2）电势差法：WAB＝qUAB （3）电势能变化法： WAB＝EPA －EPB （4）动能定理：W电+W其他力= ΔEK 注意：方法（2）、（3）、（4）适用于任何电场 5、电势差与电场力做功 1. 或 把电荷 的电性和电势差 的正负代入进行运算，功为正，说明静电力做正功，电荷的电势能减小；功为负，说明静电力做负功，电荷的电势能增大。 2.公式 适用于任何电场，其中 仅是静电力做的功，不包括从 到 移动电荷时其他力所做的功。式中各量均有正负，计算中W与U的脚标要对应。 5、电势差与电场力做功 　　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 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 6、电势与电势差 例3 （多选）在匀强电场中把电荷量 的点电荷 从 点移动到 点，克服静电力做的功为 ；再把这个电荷从 点移动到 点，静电力做的功为 ，取 点电势为零，则下列说法正确的是( ) A. 点电势为 B. 、 两点间的电势差 C. 点电荷 在 点的电势能为 D. 点电荷 从 点移动到 点，静电力做功为 7、典例分析 [解析]选 到 点，由静电力做功得 ，即 ，解得 ，故 正确； 点移动到 点，由静电力做功得 ，解得 ， 、 两点间的电势差为 ，故 正确；点电荷 在 点的电势能为 ，故 错误；点电荷 从 点移动到 点，静电力做功为 ，故 错误。 7、典例分析 例4 ：如图所示，在匀强电场中，将质量为 、电荷量为 的带电粒子从电场中的 点移动到 点，静电力做了 的功。规定 点的电势为0， 点电势为 ，不计带电粒子所受的重力。求： （1） 点的电势； （2） 带电粒子从电场中的 点移动到 点，静电力做的功。 7、典例分析 [1答案] [1解析] 、 两点间电势差为 又 ， 解得 。 [2答案] [2解析]带电粒子从电场中的 点移动到 点，静电力做的功为 又 联立解得 。 7、典例分析 二、等势面 第2节 电势差  A  B E 如图。在匀强电场中把正电荷从垂直与电场方向上的 A点移到B点,电场力做功多少？ A、B两点的电势差多少？两点的电势有什么关系？如果在垂直与电场的平面上移动电荷又如何？ 在此线（面）上移动电荷时： 此面上各点间电势相等 在电场中，电势相同的各点构成的面叫作等势面(线）。 WAB＝qUAB=0 UAB=0 1、等势面的概念 1、定义：电场中电势相同的各点构成的面，叫等势面 2、等势面的特点： （3）电场线与等势面处处垂直（即跟电场强度方向垂直）。 （4）任意两个等势面在空间不能相交、不相切 （6）同一副图中一定是等差等势面（两相邻等势面间的电势差相等），否则无意义。同一电场中，等差等势面的疏密反映了电场的强弱，等势面越密的地方，电场线也越密，电场强度E越大；反之则弱。 （2）在同一等势面的任意两点间移动电荷，电场力不做功。 （5）电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面。 （1）同一等势面上，任何两点的电势都相等 2、等势面的特点 3、常见电荷的等势面 （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。 4、等势面的应用 例5 ：电场中有 、 两点， 和 分别表示 、 两点的电场强度的大小， 和 分别表示 、 两点的电势，满足 且 的是( ) A B C D 5、典例分析 [解析]选C。题图A是正电荷的电场，电场线越密集，电场强度越大，所以有 ，又因为沿电场线方向，电势逐渐降低，所以有 ，故 错误；题图B所示的是等量异种点电荷的电场线， 、 两点关于连线中点对称，其电场强度大小相同，方向相同，且沿电场线方向，电势逐渐降低，所以有 ， ，故 错误；题图C所示的是等量同种点电荷的电场线， 、 两点关于连线中点对称，其电场强度大小相等，方向相反，电势相等，所以 ， ，故 正确；题图D所示的是匀强电场，电场强度大小和方向处处相等，沿电场线方向，电势逐渐降低，所以有 ， ，故 错误。 5、典例分析 例6：如图所示，虚线表示一簇关于 轴对称的等势面，在 轴上有 、 两点，则( ) 点电势低于 点电势 B. 点电场强度指向 轴负方向 C. 点电场强度大于 点电场强度 D. 点电场强度小于 点电场强度 5、典例分析 [解析]选D。由题图可知， 点电势高于 点电势， 错误；电场方向由高电势指向低电势，电场线与等势面垂直，则 点电场强度指向 轴正方向， 错误；由于电场线与等势面垂直， 点电场线较稀疏， 点电场线较密集，说明 点电场强度小于 点电场强度， 错误， 正确。 5、典例分析 三、课堂总结 第2节 电势差 电势差 电势差 等势面 定义、特征 静电力做功与电势差的关系 电势与电势差的关系 定义 等势面的特征 典型等势面 三、课堂总结 四、练习与应用 第2节 电势差 四、练习与应用 1. （电势差）下列关于电势差的说法正确的是( ) A. 两点间的电势差等于电荷从其中一点移到另一点时，静电力所做的功 B. 电荷从电场中一点移动到另一点，如果静电力做了 的功，这两点间的电势差就是 C. 在两点间移动电荷时，静电力做功的多少跟这两点间的电势差无关 D. 两点间的电势差的大小跟放入这两点间的电荷的电荷量成反比 四、练习与应用 [解析]选 。根据电势差定义公式 分析得知，两点间的电势差等于电荷从其中一点移到另一点时，静电力所做的功与电荷量的比值，故 错误；根据电势差定义公式 分析得知， 电荷从电场中一点移动到另一点，如果静电力做了 的功，那么这两点间的电势差就是 ， 正确；根据 可知，在两点间移动电荷时，静电力做功的多少跟这两点间的电势差有关， 错误；两点间的电势差是由电场本身决定的，与检验电荷无关，故 错误。 四、练习与应用 2. 一带电荷量 的正试探电荷从电场中的 点移动到 点，克服静电力做功 ，则 、 两点之间的电势差为( ) A. B. C. D. 四、练习与应用 [解析]选 。克服静电力做功 ，则静电力做功 ，根据 ，得 。 3. 如图所示，带箭头的实线表示某静电场的电场线，虚线表示其等势面。已知 、 、 三点的电场强度大小分别为 、 、 ，电势分别为 、 、 ，则( ) A. ， B. ， C. ， D. ， 四、练习与应用 四、练习与应用 [解析]选 。由题图可知， 处的电场线密， 处的电场线稀疏，因此 点的电场强度大， 点的场强小且与 处大小相等，即 ,沿着电场线的方向，电势逐渐降低，则 点的电势高于 点的电势，即 , 、 两点在同一等势面上，电势相等 ,则 ,故 正确， 、 、 错误。 4. 某电场中的等势面如图所示，下列关于该电场的描述正确的是( ) A. 负电荷在 点的电势能比在 点的电势能大 B. 电荷沿等势面 移动的过程中，静电力始终不做功 C. 负电荷在 点的电势能比在 点的电势能大 D. 正电荷由 移动到 ，静电力做负功 四、练习与应用 四、练习与应用 [解析]选 。 点和 点在同一等势面上，所以负电荷在 点的电势能和在 点的电势能一样大，故 错误；电荷沿等势面 移动的过程中，静电力始终不做功，故 正确；负电荷在电势越低的地方电势能越大，所以负电荷在 点的电势能比在 点的电势能小，故 错误；根据 ，所以正电荷由 移动到 ，静电力做正功，故 错误。 感谢观看 Thank you for listening Lavf59.27.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $