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1、电势差人教版高中物理 必修3新知导入如图，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。新知导入同理，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。今天我们就来学习电势的差值电势差新知讲解一、电势差1.电势差（1）定义：在电场中，两点之间电势的差值叫作电势差，电势差也叫作电压。它与电势零点的选取无关。（2）单位：伏特（V）（3）电势差的表达式AB设电场中A点的电势为A，B点的电势为B，A、B两点的电势差记为：UAB A B新知讲解B、
2、A两点的电势差记为：UBA BAAB显然：UAB UBA（4）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的电势的高低。当A点电势比B点电势高时，UAB 为正值，UBA 则为负值。（5）电场中两点间的电势差与电势零点的选取无关。（6）电场中某点的电势，就是该点相对于零势点的电势差。新知讲解二、静电力做功与电势差的关系思考讨论：电荷q从电场中A点移到B时，WAB等于电荷在A、B两点的电势能之差，那么静电力做功与电势差存在着怎样的关系呢？推导：由静电力做功与电势能变化的关系可得：WAB EpA EpB由电势能与电势的关系 可得EpAqA；EpBqB所以：WABq(AB)=qUAB新知讲
3、解1.静电力做功与电势差的关系WABqUAB 或 2.对公式WABqUAB的理解（1）静电力做功由电荷量及两点间电势差决定，与路径无关。（2）应用WAB=qUAB与W=qELcosa相比优势之处在电场中把检验电荷从A点移动到B点，静电力所做的功WAB跟被移动的电荷的电荷量q的比值叫作A、B两点间的电势差。新知讲解不必考虑静电力的大小和电荷移动路径。特别是静电力是变力时，静电力做功不能用W=EqLcosa来计算，只能用WAB=qUAB来计算。（2）应用WABqUAB计算时，相关物理量用正、负值代入计算，符号的含义：WAB0，电场力做正功；WAB0，电场力做负功；UAB0，AB；UAB0，AB。新
4、知讲解3.对公式 的理解A、B两点间的电势差，数值上等于单位正电荷由A点移动到B点时,静电力所做的功WAB但电势差的大小只与电场中A.B 的位置决定，与q、WAB无关。特别提醒！(1)在系统中只有静电力做功的情况下，电势能和动能互相转化，总量保持不变。(2)在系统中只有重力和静电力做功，没有其他力做功的情况下，电势能和机械能互相转化，总量保持不变。新知讲解例题：在匀强电场中把电荷量为 2.010-9 C 的点电荷从 A 点移动到 B 点，静电力做的功为 1.6 10-7 J。再把这个电荷从 B 点移动到 C 点，静电力做的功为4.010-7 J。（1）A、B、C 三点中，哪点电势最高？哪点电势
5、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1.510-9 C 的点电荷从A 点移动到C 点，静电力做的功是多少？新知讲解（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。新知讲解A 点电势比
6、 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UAC UAB UBC 80V200V 120V新知讲解（3）电荷量 q1.510-9 C 的点电荷，从 A 点移动到C点时，静电力做的功为WAC qUAC（1.510-9 ）（120）J 1.810-7 J即静电力做正功 1.8 10-7 J。（4）电场分布示意图和 A、B、C 三点可能的位置如图所示。C A BE新知讲解三、等势面如图所示，在地图中，常用等高线来表示地势的高低。与此相似，在电场的图示中常用等势面来表示电势的高低。水平面110m120m1
7、30m100m新知讲解1.等势面（1）定义：在电场中，电势相同的各点构成的面叫作等势面。（2）同一个等势面上移动电荷时，静电力不做功。这是因为在同一个等势面上，任何两点的电势都相等。所以，在同一个等势面上移动电荷时，静电力不做功。思考讨论：等势面与电场线的功能相似也是用来形象地描绘电场的，那么，等势面与电场线有什么关系呢？新知讲解2.等势面与电场线的关系（1）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。在同一个等势面上移动电荷时，静电力不做功，所以等势面一定跟电场线垂直，即跟电场强度的方向垂直。这是因为，假如不垂直，电场强度就有一个沿着等势面的分量，在等势面上移动电荷时静电力就
8、要做功，这与这个面是等势面矛盾。另外，沿着电场线的方向，电势越来越低，所以电场线由电势高的等势面指向电势低的等势面。新知讲解（2）在电场线密集的地方，等差等势面密集;在电场线稀疏的地方，等差等势面也稀疏，但等势面不相交。3.等势面的应用由等差等势面的疏密程度判断电场的强弱。由等势面判断电场中各点电势的高低。由等势面判断在电场中移动电荷时静电力做功的情况。根据等势面的分布确定电场线的分布。新知讲解4.几种电场的等势面和电场线点电荷的等势面：以点电荷为球心的一簇球面。匀强电场的电场线平行等距，密疏相同；匀强电场的等势面平行等距，密疏相同。新知讲解等量异种点电荷的等势面等势面和电场线等量同种点电荷的
9、等势面等势面和电场线带电导体周围的等势面和电场线新知讲解5.等势面的特点（1）在同一等势面上任两点间移动电荷，电场力不做功。（2）电场线和等势面垂直，并且由电势高的等势面指向电势低的等势面。等势面可以是封闭的，也可以是不封闭的。（3）如果导体处于静电平衡状态，则该导体上各点电势相等。（4）在电场线密集的地方，等差等势面密集;在电场线稀疏的地方，等差等势面也稀疏，但等势面不相交。任意两个等势面都不相交。课堂练习1.关于静电场的等势面，下列说法正确的是（）A电场线与等势面处处相互垂直 B两个电势不同的等势面可能相交 C同一等势面上各点电场强度一定相等 D将一负的试探电荷从电势较高的等势面移至电势较
10、低的等势面，电场力做正功 A课堂练习2.下列说法正确的是（）A电场强度E和电势差U只依赖于电场的性质 B电场强度E和电势差U只与试探电荷大小有关 C电场强度E和电势差U与试探电荷和电场的性质都有关 D电场强度E和电势差U与试探电荷和电场的性质都无关 A课堂练习3.对于电场中A、B两点，下列说法中正确的是（）A电势差的定义式UAB=WAB/q，说明两点间的电势差UAB与电场力做功WAB成正比，与移动电荷的电荷量q成反比 BA、B两点间的电势差UAB与移动电荷的电荷量q无关 C把负电荷从A点移到B点电场力做正功，则有UAB0 D电场中A、B两点间的电势差UAB等于把正电荷q从A点移动到B点时静电力
11、做的功。B课堂练习4.如图所示的静电场中，实线表示电场线，虚线表示等势面。则（）Ab、c两点的电势相等 Ba、b两点的电势相等 Cb、c两点的场强相等 Da、b两点的场强相等 A拓展提高1.在电场中把2.010-9C的正电荷从A点移到B点，电场力做功1.210-7J，则A和B间的电势差是，再把这个电荷从B点移到C点，克服电场力做功3.510-7J，则B和C之间的电势差是，A和C之间的电势差是60V-175V-115V拓展提高2.如图所示，实线表示一点电荷周围的电场线，虚线表示该电场的两条等势线，两条等势线到电荷的距离分别为R和2R，A、B分别为两条等势线上的点。则下列说法中正确的是（）A此点电
12、荷为负电荷 B将一正的试探电荷从A点移到B点过程中电势能增加 CA、B两点的电势高低关系为AB DA、B两点的电场强度大小关系为EA=2EB C拓展提高3如图所示，是一个点电荷电场的电场线（箭头线）和等势面（虚线），两等势面之间的电势差大小为2V，有一个带电荷量为q=-1.010-8 C的电荷，从A点沿不规则曲线路径移到B点，电场力做功为（）A2.010-8 J B-2.010-8 J C1.6010-7 J D-4.010-8 JBEEEEBA课堂总结1.电势差：在电场中，两点之间电势的差值叫作电势差。4.在电场中，电势相同的各点构成的面叫作等势面。5.等势面与电场线的关系：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。3.静电力做功与电势差的关系：WABqUAB 或 2.电势差的表达式：UAB A B UBA BA 板书设计一、电势差1.电势差在电场中，两点之间电势的差值叫作电势差。2.电势差的表达式：UAB A B UBA BA二、静电力做功与电势差的关系1.WABqUAB或 板书设计2.静电力做功由电荷量及两点间电势差决定，与路径无关。三、等势面1.在电场中，电势相同的各点构成的面叫作等势面。2.等势面与电场线的关系：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。作业布置课后练习和同步练习
