第10章 10.2 电势差（正文）（Word版）-【未来密码】2026-2027学年高中物理必修第三册关键能力提升同步学案（人教版）

该高中物理导学案围绕电势差展开，涵盖电势差概念、电场力做功与电势差的关系及等势面，通过楼的高度测量类比电势差，结合问题导入与思考讨论，搭建从电势到电势差的学习支架，帮助学生理解电势差与零电势点无关。 以核心素养为导向，通过类比高度差与等高线培养物理观念，用反证法论证等势面性质提升科学思维，典例与对标训练结合考情，助力学生掌握信息获取、推理论证等关键能力，促进自主探究与知识应用。

2 电势差 【定标—核心素养】 关键能力与核心素养 考情揭秘 直击能力 定标素养 基本考查点 电势差、等势面 1. 能提取信息并加工，利用电场力做功与电势差的关系解决问题，具备信息获取能力； 2. 能根据等势面推理判断出电场线的分布，具备推理论证能力。能掌握常见电场等势面的分布情况，具备理解能力； 3. 能通过类比高度差、等高线理解电势差和等势面，具备类比归纳能力。能区分状态量与过程量的差别，具备思辨能力 4. 理解电势差仅由电场决定，与放入电场的电荷无关，会根据电场分布判断带电粒子在电场中的运动情况，具备批判和综合思维能力； 5. 能准确表达自己对电势差和等势面的理解，具备语言组织和表达能力。 1. 通过类比高度差理解电势差，体会电场力做功与电势差的关系，建立物理观念进一步认识电场能的性质； 2. 会论证等势面一定垂直于电场线，体会反证法在推理过程中的应用，提升科学思维素养； 3. 通过类比电势差与高度差、等势面与等高线的概念理解电势差与等势面的定义，通过比较电势与电势差的关系体会“状态与过程”的差别，学会抓住问题的实质； 4. 树立具体问题具体分析的科学态度，体会比值定义的建立方法，类比等科学方法在物理学研究过程中的重要意义。 重点及难点 电场力做功的具体应用；静电力做功正负号的理解和应用 题型及难度 选择题为主， 难度中等 【本课时主要内容】 电势差 静电力做功与 电势差的关系 等势面 【答案】电压　-UBA　正、负　电势的高低　qUAB　EpA-EpB　qφA-qφB　q(φA-φB)　qUAB　电场能的性质　单位正电荷　静电力做的功　电势相同　垂直　高　低　不做功 探究1　电势差 【问题导入】 测量这栋楼的高度，从从地面开始测量。即0m点在地面，其它如图所示。由此可以看出整栋楼高就是50m。 如果我选择地下为0m，根据刚才的假设，如图所以。同样可以看到楼的高度还是50m没有变化。即0m点的选择不影响楼的高度，即高度差。电场中电视的差值又有怎样的特点呢？ 【思考与讨论】 （1）选择不同的位置作为零电势，电场中某点电势的数值会变吗？ （2）类比于高度差，选择不同的位置作为零电势时，电场中某两点的电势差会变吗？ 典例1 关于电势差UAB和电势φA、φB的理解,正确的是 (　　) A. 电势与电势差均是相对量,均与零电势点的选取有关 B. UAB和UBA是相同的,它们的关系为UAB=UBA C. φA、φB都有正、负,所以电势是矢量 D. 若φB=0,则φA=UAB 必备知识 电势差概念的理解. 关键能力　 【答案】D 【解题思路】 1. 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. 对于电势差必须明确指出是哪两点间的电势差,而且先后顺序不能乱.如A、B间的电势差记为UAB,B、A间的电势差记为UBA,而UAB=-UBA. 3. 电势差为标量,所以电场中各点间的电势差可依次用代数法相加. 对标训练1 在电场中A 、B 两点间的电势差UAB=75 V ,B 、C 两点间的电势差UBC=-100 V,则A 、B 、C 三点电势高低关系为 (　　) A. φA>φB>φC B. φC>φA>φB C. φC>φB>φA D. φA<φC<φB 【答案】B 【解题思路】 易错提醒 电势差的影响因素为电场分布及两点位置,与参考点选取无关. 探究2　电场力做功与电势差的关系 【问题导入】 如果我们要从6楼走到8楼，影响我们做功多少的因素是这两层楼的高度差而不是楼的高度。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可能是A点或B点的电势值呢？还是A、B两点之间电势的差值呢？ 【思考与讨论】 1. 电势差与电场力做功有什么关系？ 2. 静电力做功与重力做功有何异同？ 典例2 关于UAB= 和WAB=qUAB的理解,正确的是 (　　) A. 电场中A、B两点间的电势差和两点间移动电荷的电荷量q成反比 B. UAB与q、WAB无关,甚至与是否移动电荷都没有关系 C. 在电场中A、B两点间沿不同路径移动相同电荷,路径长时WAB较大 D. WAB与q、UAB及电荷移动的路径无关 必备知识 静电力做功与电势差的关系. 关键能力　 【答案】B 【解题思路】 对标训练2 (教材改编题)在电场中把电荷量为2.0×10-9 C的负电荷从A点移到B点,克服静电力做功为1. 5×10-7 J,再把电荷从B点移到C点,静电力做功为4.0×10-7 J. (1) A、B间,B、C间,A、C间的电势差各是多大? (2) A、B、C三点中哪点的电势最高? 哪点的电势最低?根据以上结果,定性画出一条电场线,标出A、B、C三点可能的位置. (3) 若取B点电势为0,则A点和C点的电势各为多少? (4) 如果规定该电荷在A点的电势能为0,则该电荷在B点和C点的电势能分别为多少? 【答案】(1) UAB=75 V ,UBC=-200 V ,UAC=-125 V　(2) C点,B点,如图所示 (3) 75 V,200 V　(4) EpB=1.5×10-7 J ,EpC=-2.5×10-7 J 对标训练2答图 【解题思路】 (1) 把电荷量为2.0×10-9 C的负电荷从A点移到B点,静电力做功为-1.5×10-7 J,由公式U= 可得UAB==V=75 V,2.0×10-9 C的负电荷从B点移到C点,静电力做功为4.0×10-7 J,则有UBC==V=-200 V,2.0×10-9 C的负电荷从A点到C点的过程中,静电力做功WAC=WAB+WBC=2.5×10-7 J,则有UAC==V=-125 V.　(2) 根据(1)知C点的电势最高,B点的电势最低,即φC>φA>φB ,其定性图线如答图所示.　(3) 若取B点电势是0,即φB=0 ,则有A点的电势φA=UAB=75 V,C点电势φC=φA-UAC=75 V-(-125 V)=200 V.　(4) 如果规定该电荷在A点的电势能是0,那么有φA=0 ,则B、C两点的电势分别为φB=φA-UAB=-75 V,φC=φA-UAC=125 V,由公式Ep=qφ ,可得该电荷在B点和C点的电势能分别为EpB=qφB=-75×(-2.0×10-9) J=1.5×10-7 J,EpC=qφC=125×(-2.0×10-9) J=-2.5×10-7 J. 易错提醒 公式UAB=是电势差的定义式,不能认为UAB与WAB成正比、与q成反比,只是利用WAB与q的比值来计算UAB. 探究3　等势面 【问题导入】 把一座座高山用数字标识，然后画到水平面上。那么每一个高度所在的平面就可以用，下面的图表示出来了，一眼就可以看出哪里搞哪里低了。是否可以用类似的方法形象的表示电场中电势的高低呢？ 【思考与讨论】 1. 为什么要在电场中引入等势面的概念？ 2. 等势面存在吗？ 3. 等势面有何特点？ 4. 等势面可以用来解决电场中的哪些问题？ 典例3 在地图中,通常用等高线来表示地势的高低,如图所示.在物理学中,通常采用等势线来表示电势的高低,若图中等高线为等势线,所标数字为电势,单位为V,元电荷为e,则(　　) 　典例3 A. B、D两点的电场强度大小相等 B. 将一电子由D点移动到C点,静电力对该电子所做的正功为30 eV C. 同一正检验电荷在A点处的电势能小于其在D点处的电势能 D. A、D两点之间的电势差等于30 V 必备知识 等势面与电场强度、电势差的关系,电势能及静电力做功的理解. 关键能力　 【答案】B 【解题思路】 　 　1. 如果两个相邻的等势面之间的电势差是相等的,这样的等势面称为等差等势面. 2. 在电场线密集的地方,等差等势面密集,电场强度大;在电场线稀疏的地方,等差等势面稀疏,电场强度小. 3. 已知等势面时,可作等势面的垂线来确定电场线,并由“电势降低”的方向确定电场线方向. 4. 已知电场线时,可作电场线的垂线来确定等势面,并由“沿电场线方向电势降低”确定等势面的电势高低. 5. 四种常见的典型电场的等势面对比. 电场 等势面(实线) 特征描述 匀强电场 垂直于电场线的一簇等间距平面 点电荷的电场 以点电荷为球心的一簇球面 等量异种点电荷的电场 连线的中垂面上的电势为0 等量同种正点电荷的电场 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 对标训练3 (教材改编题)如图所示,A、B、C为匀强电场中的三个点,已知φA=12 V,φB=6 V,φC=-6 V.试画出该电场的电场线,并保留作图时所用的辅助线(用虚线表示). 对标训练3 【答案】如图所示　 【解题思路】 连接AC,将AC分成三等份,找出B点的等势点,即D点,电势为6 V,连接BD,则BD为等势线,电场线与等势线垂直,由高电势指向低电势,如答图所示. 易错提醒 等势面是电场中电势相等的点组成的面,其形状由电场分布决定,与电荷分布及电场强度相关. 学科网（北京）股份有限公司 $