2020-2021年高二物理电势能 电势差 人教版
暑期备课笔记-高二物理第6讲：电势能、电势、电势差(教师版)
第6讲 电势能、电势、电势差（教师版）1.电势能 (1)电场力做功 ①特点：电场力做功与路径无关，只与初、末位置有关． ②计算方法a ．W ＝qEd ，只适用于匀强电场，其中d 为沿电场方向的距离．b ．W AB ＝qU AB ，适用于任何电场．(2)电势能①定义：电荷在电场中具有的势能，数值上等于将电荷从该点移到零势能位置时电场力所做的功．②电场力做功与电势能变化的关系：电场力做的功等于电势能的减小量，即W AB ＝E p A －E p B ＝－ΔE p .2．电势(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，用φ表示．在数值上等于单位正电荷由该点移到零电势时电场力所做的功 ，电势是标量 ，只有大小，没有方向，但有正负．(2)公式：φ＝E p q(与试探电荷无关)(3)单位：伏特(V)(4)电势与电场线的关系：沿电场线方向电势降低．(电场线指向电势降低最快的方向)(5)零电势位置的规定：电场中某一点的电势的数值与零电势的选择有 关，即电势的数值决定于零电势的选择．(大地或无穷远默认为零)3．等势面(1)定义：电场中电势相同的各点构成的面叫做等势面．(2)等势面的特点①等势面一定和电场线垂直 ．②等势面上各点电势相等，在等势面上移动电荷时电场力不做功 ．③电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面．④电场线越密的地方，等差等势面越密.4.电势差（1）.定义：电荷在电场中，由一点A 移到另一点B 时，电场力做功 与移动电荷的电荷量 的比值．（2）．定义式：U AB ＝W AB q. （3）．电势差与电势的关系：U AB ＝ φA －φB ，U AB ＝－U BA .（4）．影响因素：电势差U AB 由电场本身的性质决定，与移动的电荷q 及电场力做的功W AB 无关 ，与零电势点的选取无关 .例1.如图所示，a 、b 是电场线上的两点，将一点电荷q 从a 点移到b 点，电场力做功W ，且知a 、b 间的距离为d ，以下说法中正确的是( )A ．a 、b 两点间的电势差为W qB ．a 点的电场强度为E ＝W qdC ．b 点的电场强度为E ＝W qdD ．a 点的电势为W q解析： 由W ＝qU 和U ＝W q，且a 点的电势比b 点的高，所以A 项正确；由于不知该电场是否是匀强电场，电场力可能不为恒力，所以B 项错，C 项错；题中没有指明零电势点，所以D 项错．答案： A例2..电场中有A 、B 两点，一个点电荷在A 点的电势能为1.2×10－8J ，在B 点的电势能为0.80×10－8 J ．已知A ，B 两点在同一条电场线上，如上图所示，该点电荷的电荷量为1.0×10－9 C ，那么( )A ．该电荷为负电荷B ．该电荷为正电荷C ．A 、B 两点的电势差U AB ＝4.0 VD ．把电荷从A 移到B ，电场力做功为W ＝4.0 J解析： A 点的电势能大于B 点的电势能，从A 到B 电场力做正功，所以该电荷一定为负电荷，且W AB ＝E p A －E p B ＝1.2×10－8 J －0.80×10－8 J ＝0.40×10－8 J ，故A 项正确而D 项错误；U AB ＝W AB q ＝0.4×10－8－1.0×10－9V ＝－4.0 V ，所以C 选项错误．正确答案为A. 答案： A例3．如下图所示，一电场的电场线分布关于y 轴(沿竖直方向)对称，O 、M 、N 是y 轴上的三个点，且OM ＝MN .P 点在y 轴右侧，MP ⊥ON .则( )A ．M 点的电势比P 点的电势高B ．将负电荷由O 点移动到P 点，电场力做正功C ．M 、N 两点间的电势差大于O 、M 两点间的电势差D ．在O 点静止释放一带正电粒子，该粒子将沿y 轴做直线运动解析： 在静电场中，沿着电场线方向，电势降低，A 项正确；负电荷在电场中受力方向与电场线的切线方向相反，故由O 向P 运动时，电场力做负功，B 项错；由电场线的疏密程度可知，OM 段的任意点场强均大于MN 段任意点场强，故移动同一正电荷在OM 段和MN 段间运动，电场力在OM 段做功较多，故OM 两点间电势差大于MN 两点间电势差，C 项错；根据电场线关于y 轴对称，故y 轴上场强方向处处沿y轴正方向，故静电荷受力始终沿y 轴正方向，故粒子做直线运动，D 项正确．答案： AD例4.如图6－2－2所示，正点电荷Q 产生的电场中，已知A 、B 间的电势差为U ，现将电荷量为q 的正点电荷从B 移到A ，则( )．A ．外力克服电场力做功QU ，电势能增加qUB ．外力克服电场力做功qU ，电势能增加QUC ．外力克服电场力做功qU ，电势能增加qUD ．外力克服电场力做功QU ，电势能减少QU解析：本题考查电场力做功的计算，电场力做功和电势能的变化关系等知识点．根据顺着电场线的方向，电势依次降低，可知U BA <0，那么正点电荷从B移动到A 过程中，电场力做功为W ＝qU BA <0，表示外力克服电场力做功qU ，电场力做负功，则电荷的电势能增加qU .答案：C例5．(2011·湖北宜昌高三检测)如图6－2－3所示是一个匀强电场的等势面，每两个相邻等势面相距2 cm ，由此可以确定电场强度的方向和数值是( )．A ．竖直向下，E ＝100 V/mB ．水平向左，E ＝100 V/mC ．水平向左，E ＝200 V/mD ．水平向右，E ＝200 V/m解析：由电势降低最快的方向就是电场强度的方向以及电场线与等势面垂直的特点可知，电场强度方向水平向左，又由E＝U d 得E ＝ 2 V 2×10－2 m＝100 V/m.故B 正确． 答案：B例6.如图所示，固定于同一条竖直线上的A 、B 是两个带等量异种电荷的点电荷，电荷量分别为＋Q 和－Q ，A 、B 相距为2d .MN 是竖直放置的光滑绝缘细杆，另有一个穿过细杆的带电小球p ，质量为m 、电荷量为＋q (可视为点电荷，不影响电场的分布．)现将小球p 从与点电荷A 等高的C 处由静止开始释放，小球p 向下运动到距C 点距离为d 的O 点时，速度为v .已知MN 与AB 之间的距离为d ，静电力常量为k ，重力加速度为g .可知( )．A ．C 、O 间的电势差U C O ＝mv 22qB ．由等量异种电荷电场分布的特点知UC O ＝UD OC ．小球p 经过O 点时的加速度a ＝2kQq2md2－g D ．小球p 经过与点电荷B 等高的D 点时的速度v D ＝2v解析：本题考查等量异种电荷电场特点和电场力做功．小球由C 运动到O 过程，只有重力和电场力做功，应用动能定理分析可解，故A 选项错误；由等量异种电荷电场特点，可知C 、O 、D 三点电势逐渐降低，U C O ＝U OD ，故B 选项错误；对小球在O 点进行受力分析，求合力，根据牛顿第二定律可得加速度a ＝2kQq 2md2＋g ，故C 选项错误；由C 到D 根据动能定理分析可解，可知D 选项正确．答案：DA1、如图1所示，A 、B 是电场中两点，一个带负电的点电荷Q 在A 点所受的电场力要比它在B 点所受的电场力 ，该负电荷在A 点的电势能要比它在B 点的电势能 .2.图1中A 点的电场强度要 B 点的电场强度，A 点的电势要 于 B 点的电势.3.如图2所示，a 、b 、c 是某电场中一条电场线AB 上的图1A a b c B图2BA C E三点，且Aa=ab=bc=cB，用φa、φb、φc和E a、E b、E c分别表示三点的电势和电场强度大小，若该电场是匀强电场，则φa、φb、φc的大小关系为，E a、E b、E c的大小关系为；4.图2中若该电场是A处的点电荷产生的，则φa、φb、φc的大小关系为，E a、E b、E c的大小关系为；5.图2中，若该电场是B处的点电荷产生的，则φa、φb、φc的大小关系为，E a、E b、E c的大小关系为；6.图2中，若A、B处分别为两个等量异种电荷，则φa、φb、φc的大小关系为，E a、E b、E c的大小关系为B7、如图所示，在匀强电场中有A、B两点，将一电量为q的正电荷从A点移到B点，第一次沿直线AB移动该电荷，电场力做功为W1；第二次沿路径ACB移动该电荷，电场力做功W2；第三次沿曲线AB移动该电荷，电场力做功为W3，则 ( )A．W1＞W2＞W3 B．W1＜W3＜W2C．W1= W2 = W3 D．W1= W2＜W38．如图41所示，在点电荷电场中的一条电场线上依次有A、B、C三点，分别把+q和-q的试验电荷依次放在三点上，关于它所具有的电势能的正确说法是( )A．放上+q时，它们的电势能E PA＞E PB＞E PCB．放上+q时，它们的电势能E PA＜E PB＜E PCC．放上－q时，它们的电势能E PA＞E PB＞E PCD．放上－q时，它们的电势能E PA＜E PB＜E PC9．如图，是某电场中的一条直电场线，一电子（重力不计）从a点由静止释放，它将沿直线向b点运动，则可判断( ) A．该电场一定是匀强电场B．场强E a一定小于E bC．电子具有的电势能E Pa一定大于E Pb D．两点的电势φa一定低于φb10.如图所示，Q是带正电的点电荷，P和P为其电场中的两点．若E1、E 2为P1、P2两点的电场强度的大小，φ1、φ2为P1、P2两点的电势，则 ( )A．E1 > E2，φ1>φ2B．E1> E2，φ1<φ2a bC ．E 1< E 2，φ1>φ2D ．E 1< E 2，φ1<φ211.关于电场中的电场线，下列说法正确的是( )A.带正电的点电荷在电场力作用下，运动的轨迹和电场线重合B.沿电场线方向电场强度逐渐减小C.沿电场线方向电势逐渐降低D.电荷沿电场线方向运动，电势能减少12.下列说法中，正确的是( )A.当两个正点电荷互相靠近时，它们之间的库仑力增大，它们的电势能也增大B.当两个负点电荷互相靠近时，它们之间的库仑力增大，它们的电势能也增大C.一个正电荷与一个负点电荷互相靠近时，它们之间的库仑力增大，它们的电势能也增大D.一个正点电荷与一个负点电荷互相靠近时，它们之间的库仑力减小，它们的电势能也减小C13.关于电势的高低，下列说法正确的是 ( )A ．沿电场线方向电势逐渐降低B ．电势降低的方向一定是电场线的方向C ．正电荷在只受电场力作用下，一定向电势低的地方运动D ．负电荷在只受电场力的作用下，由静止释放，一定向电势高的地方运动14．下列关于电场性质的说法，正确的是 ( )A ．电场强度大的地方，电场线一定密，电势也一定高B ．电场强度大的地方，电场线一定密，但电势不一定高C ．电场强度为零的地方，电势一定为零D ．电势为零的地方，电场强度一定为零15．在电场中，已知A 点的电势高于B 点的电势，那么 ( )A ．把负电荷从A 点移到B 点，电场力做负功B 把负电荷从A 点移到B 点，电场力做正功C ．把正电荷从B 点移到A 点，电场力做负功D 把正电荷从B 点移到A 点，电场力做正功16.如图所示，P 、Q 是两个电荷量相等的正点电荷，它们连线的中点是O ，A 、B 是中垂线上的两点，OA<OB ，用A E 、B E 、A ϕ、B ϕ分别表示A 、B 两点的场强和电势，则( )A ．A E 一定大于B E ，A ϕ一定大于B ϕB ．A E 不一定大于B E ，A ϕ一定大于B ϕC ．A E 一定大于B E ，A ϕ不一定大于B ϕD ．AE 不一定大于B E ，A ϕ不一定大于B ϕ17.如图所示,将带正电的粒子从电场中的A 点无初速地释放,不计重力的作用,则下列说法中正确的是 （ ）A.带电粒子一定做加速直线运动B.带电粒子的电势能一定逐渐增大C.带电粒子的加速度一定越来越小D.带电粒子的加速度一定越来越大18.将带电量为6×10-6C 的负电荷从电场中的A 点移到B 点，克服电场力做了3×10-5J 的功，再从B 移到C ，电场力做了1.2×10-5J 的功，则（1）电荷从A 移到B ，再从B 移到C 的过程中电势能共改变了多少？（2）如果规定A 点的电势能为零，则该电荷在B 点和C 点的电势能分别为多少？（3）如果规定B 点的电势能为零，则该电荷在A 点和C 点的电势能分别为多少？参考答案：A: 1.大，小； 2.大，大； 3.φa >φb 》>φc ，Ea=Eb=Ec 4.φa >φb >φc Ea>Eb>Ec5.φa >φb >φc Ea<Eb<Ec6.φa >φb》>φc Ea=Ec>Eb 。
2020_2021学年新教材高中物理第2章电势能与电势差5.1实验观察电容器的充放电
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【解析】选A。开关接1时,平行板电容器充电,上极板与电源正极相连而带正 电,A对,B错;开关接2时,平行板电容器放电,放电结束后上、下极板均不带电,C、 D错。
角度2 数据处理
【典例2】电流传感器可以像电流表一样测量电流,不同的是反应比较灵敏,且
可以和计算机相连,能画出电流与时间的变化图像。图甲是用电流传感器观察
第5节 科学探究:电容器 第1课时 实验:观察电容器的充、放电
必备知识·自主学习
一、实验目的 1.观察电容器在充电和放电过程中,两极板间电压和电路中电流的变化。 2.判断电容器在充电和放电过程中,两极板储存电荷量的变化。 二、实验器材
电解电容器、直流电源、_电__流__计__、_电__压__表__、电阻、_单__刀__双__掷__开__关__、导 线。
类型二 创新型实验 【典例3】发光二极管具有单向导电性,当发光二极管接正向电压时,二极管导 通并发光;接反向电压时,二极管不导通也不发光。如图所示,连接电路,将开关 分别拨到位置“1”和位置“2”,哪个二极管会发光?请解释观察到的现象。
【解析】开关拨到位置“1”时,发光二极管D2亮;开关拨到位置“2”时,发光二 极管D1亮。 因为开关拨到位置“1”时,电容器充电;开关拨到位置“2”时,电容器放电。 答案:见解析。
根据横轴与纵轴的数据可知,一个格子的电荷量为8×10-5 C,大于半格算一个,
小于半格舍去,图像所包含的格子个数为38,所以释放的电荷量为Q=8×10-5 C
×38=3.04×10-3 C。
根据电容器的电容C= Q 可知,C= 3.04103 F≈5.07×10-4 F=507 μF。
U
6
答案:3.04×10-3 507
【创新评价】 (1)实验器材创新:用发光二极管代替电流表。 (2)实验思路创新:用发光二极管是否发光来判断充放电电流的方向。
新课程人教版高中物理选修31电势电势差和电势能的知识点
新课程人教版高中物理选修31电势电势差和电势能的知识点一．电势()：A1、定义：电场中某点A的电势，等于A 点与零电势点间的电势差，也等于将单位正电荷从A点移到零电势点过程中电场力做的功。
2、电势是电场本身具有的属性，与试探电荷无关。
3、零电势点可以自由选取，一般选取无穷远或大地为零电势点；电场中某点的电势具有相对性（相对选取的零电势点）。
4、沿着电场线的方向，电势降低（最快）；电势降低的方向不一定就是电场线的方向。
5、电势与场强没有直接关系：电势高的地方，场强不一定大；场强大的地方，电势不一定高。
6、电场强度的大小表示电势变化的快慢。
7、电势是标量，正负表示大小。
8、电势的单位：伏特（V）9、等势面：电势相等的点构成的面。
（要了解各种特殊电场中等势面的特点） a 、同一等势面上各点的电势相等 b 、等势面一定垂直于电场线c 、在同一等势面上的两点间移动电荷，电场力做功为零d 、电场线从电势高的等势面指向电势低的等势面e 、任意两等势面不相交f 、等差等势面越密集的地方场强越大（等差等势面：相邻等势面间的电势差不变）二． 电势差（ABU ）：1、定义：电场中两点电势的差值。
B A AB U ϕϕ-=A B BA U ϕϕ-=AB AB U U -=2、电势差是标量，正负表示初末点电势的高低。
3、电场中两点间的电势差与零电势点的选取无关。
4、电势差的单位：伏特（V ）5、电势差是电场本身具有的属性，与试探电荷无关。
三． 电势能（A P E ）：1、定义：电荷处于电场中某点具有的势能。
（电势能是电场和电荷共同具有的）2、q E A PA ϕ=（正电荷在电势越高的地方，电势能越大；负电荷在电势越高的地方，电势能越小）3、电势能是标量，正负表示大小。
4、电势能的单位：焦耳（J ）5、电荷处于电场中某点时，具有的电势能有相对性（相对选取的零电势点）；电势能的变化量与零电势点的选取无关。
6、电场力做功与电势能变化量的关系： A B A PB PA PA PB P AB q q q E E E E E W -=-=-=--=∆-=()(ϕϕϕϕa 、电场力做功与路径无关，与初末位置的电势差有关。
人教版高中物理选修课件(提高)电势能电势和电势差
人教版高中物理选修3课-1件课（件提：高（）提电高势3能）电 势和能电、 势电差势和 电势差( 共24张 PPT)
人教版高中物理选修3课-1件课（件提：高（）提电高势3能）电 势和能电、 势电差势和 电势差( 共24张 PPT)
习题讲解
力电综合问题 如图所示，ABD 为竖直平面内的光滑绝缘轨道，其中 AB 段是水平的，BD 段为半径
QБайду номын сангаас
P P1 P2
r
r1 r2
人教版高中物理选修课件（提高）电 势能电 势和电 势差
人教版高中物理选修3课-1件课（件提：高（）提电高势3能）电 势和能电、 势电差势和 电势差( 共24张 PPT)
习题讲解
带电粒子在电场中运动情况的判断
如图所示，一电场的电场线分布关于 y 轴(沿竖直方向)对称，O、M、N 是 y轴上的
R＝0.2m 的半圆，两段轨道相切于 B 点，整个轨道处在竖直向下的匀强电场中，场强大 小 E＝5.0×103V/m.一不带电的绝缘小球甲，以速度 v0沿水平轨道向右运动，与静止在 B 点带正电的小球乙发生弹性碰撞．已知甲、乙两球的质量均为 m＝1.0×10-2Kg,乙所带 电荷量 q＝2.0×10-5C，g 取 10 m/s2 .(水平轨道足够长，甲、乙两球可视为质点，整个 运动过程无电荷转移)
高中物理
课程名称
电势能、电势和电势差
知识讲解
考点一、电场力做功与电势能
1、电场力做功
（1）特点：电场力做功与电荷移动的
末位置的
和被移动电荷的
无关，只取决于初、 ．
（2）电场力做功的表达式：WAB＝(φA－φB)·q＝UAB·q
人教版高中物理选修课件（提高）电 势能电 势和电 势差
高二物理人教版选修3-1第一章 5 电势差
取有关
无关
数值关系 联 单位
UAB=φA-φB,当 φB=0 时,UAB=φA 相同,均是伏特(V),常用还有 kV、mV 等
系 标量性
都是标量,但均具有正负
物理意义
均是描述电场能的性质的物理量
探究一
探究二 当堂检测
问题探究 名师精讲 典例剖析
【例题1】 有一个带电荷量q=-3×10-6 C的点电荷,从某电场中 的A点移到B点,电荷克服电场力做6×10-4 J的功,从B点移到C点,电 场力对电荷做9×10-4 J的功,问:
势点,即 φB<φC,UBC=-300 V。 UCA=UCB+UBA=-UBC+(-UAB)=300 V-200 V=100 V。
探究一
探究二 当堂检测
问题探究 名师精讲 典例剖析
解法二:直接代入数据求。
电荷由 A 移向 B 克服电场力做功即电场力做负功,
WAB=-6×10-4 J,
UAB=������������������������
5 电势差
核心素养培养目标
1.理解电势差的概念,知道 电势差与电势零点的选择 无关 2.掌握电势差的表达式,知 道电势差的正、负号与电势 高低之间的对应关系 3.会用 UAB=φA-φB 及 UAB=WqAB 进行有关计算
核心素养思维导图
知识自学
自我检测
阅读教材第20~21页“电势差”一节,知道什么叫电势差,理解电势 差和电场力做功之间的关系。
(2)6.0×10-7 J 6.0×10-7 J 电势能减少 6.0×10-7 J
探究一
探究二 当堂检测
问题探究 名师精讲 典例剖析
(1)静电力做功与路径无关,只与始、末两点的位置
2020_2021学年新教材高中物理第2章电势能与电势差2电势与等势面
【解析】选C、D。根据电场力做功和电势能变化的关系,不管是对正电荷做功还 是对负电荷做功,只要电场力做正功电势能就减少,只要电场力做负功电势能就 增加。但是正、负电荷在电势高低不同的位置具有的电势能不同,正电荷在电势 高处具有的电势能多,负电荷在电势低处具有的电势能多。所以选项C、D正确。
2.(多选)如图所示,电场中有A、B两点,则下列说法中正确的是 ( ) A.电势φA>φB,场强EA>EB B.电势φA>φB,场强EA<EB C.将+q从A点移到B点,电场力做了正功 D.将-q分别放在A、B两点时具有电势能EpA>EpB
q
2.电势高低的判定方法: (1)根据电场线判断:沿着电场线的方向电势降低。 (2)根据电场力做功和电荷电势能的变化判断: ①在两点间移动正电荷:如果电场力做负功,电势能增加,电势升高;如果电场力 做正功,电势能减少,电势降低。 ②在两点间移动负电荷:如果电场力做负功,电势能增加, 电势降低;如果电场 力做正功,电势能减少,电势升高。 ③根据场源电荷的电场来判断。在正电荷产生的电场中,离它越近电势越高;在 负电荷产生的电场中,情况恰好相反。
第2节 电势与等势面
必备知识·自主学习
一、电势 在电势越高的地方,某电荷的电势能是否越大?
提示:对于正电荷,在电势越高的地方,电势能越大;对于负电荷,在电势越高的 地方,电势能越小。
1.定义:电荷在电场中某点的_电__势__能__与它的_电__荷__量__的比值,叫作该点的电势。
Ep
2.公式:φA= q 。 3.物理意义:电势是描述_电__场__能__的性质的物理量。 4.单位:国际单位制中,电势的单位是_伏__特__,符号为V,1 V=1 J/C。 5.相对性:电场中各点电势的高低,与所选取的_零__电__势__点__的位置有关,一般情况
人教版高二物理必修第三册：10.1电势能和电势
计算电势能变化的方法 ΔE pAB=EpB-EpA= -WA-B 1）代入正负号计算； 2）先计算绝对值后判断大小
思考：怎样利用“功”，计算电荷在某处的电势能呢？
选定电势能的零势能参考点，就可以计算电势能
3、电势能的计算：电荷在某点的电势能,等于把它从 该点移动到零势能位置时，静电力做的功.
A
k
Q rA
等量异号电荷 ： φC=φ-+φ+ A
AB中垂线上， φ=0
正电荷一侧，φ>0
C
负电荷一侧， φ<0
B
补充：真空中、均匀带电球壳形成的电场
球壳外的某点电势：
A
k
Q rA
球壳、壳内的某点电势： A
k
Q R
R是球壳半径
r R
结论：沿着电场线的方向，电势减少 ； 高于零电势的值是正值，低于零电势的值是负值。
电势又是多少？在A点放入Q2电荷，Q2= 2×10－5 C. 其电势能多大？
A
B
O
回顾: 1、电势是描述电场的能量性质的物理量，由电场 自身因素决定，与电场中的检验电荷无关。
场强是描述电场的力的性质的物理量，由电场自身 因素决定，与电场中的检验电荷无关。
A
k
Q rA
EA
k
Q rA2
2、电势的高低与零电势的选择有关，具有相对性。
利用电场力做功来研究
求功的方法 功的公式 W=FLcosα 使用条件 恒力做功
方法：研究匀强电场中电场力对点电荷做功
探究：匀强电场中，静电力对点电荷做功的特点
匀强电场场强为E，点电荷质量m，电量q.从A点到
B点沿路径①的移动中，电场力做功__E_q_d___。 沿路径②的移动中，电场力做功__E__q_d__. 沿路径③的移动中，电场力做功__E__q_d___.
高二上学期物理人教版必修第三册课件：电势差
提示：UAB＝φA－φB。 活动 2：试探电荷 q 在 A、B 两点的电势能是多少？ 提示：EpA＝φAq，EpB＝φBq。 活动 3：点电荷 q 从 A 点到 B 点静电力做的功是多少？ 提示：WAB＝EpA－EpB＝φAq－φBq＝(φA－φB)q＝UABq。 活动 4：由活动 3 你能得出电势差与静电力做功有什么关系？ 提示：UAB＝WqAB。
高二上学期物理人教版必修第三册课 件： 10.2电势差
规范解答
高二上学期物理人教版必修第三册课 件： 10.2电势差
(1)对电势差要注意角标的排序，如：UAB＝－UBA，UAB＋UBC＝UAC。 (2)若求某点的电势，必须明确规定零电势点在哪里，但两点间电势差 的数值与零电势点的选取无关。
高二上学期物理人教版必修第三册课 件： 10.2电势差
课前自主学习
高二上学期物理人教版必修第三册课 件： 10.2电势差
一、电势差 1．定义：在电场中，两点之间 01 _电__势___的差值，也叫作电压。 2．定义式：设电场中 A 点的电势为 φA，B 点的电势为 φB，则它们之 间的电势差 UAB＝ 02 ___φ_A_－__φ_B____，UBA＝ 03 __φ_B_－__φ_A__，显然 UAB＝ 04 __－__U__B_A__。 3．电势差可以是 05 _正__值，也可以是 06 _负__值。当 A 点电势比 B 点电 势高时，UAB 为 07 _正__值，UBA 则为 08 _负__值。 4．选择不同的位置作为零电势点，电场中某点电势的数值可能 09 __改__变__，但电场中某两点之间电势的差值 10 __保__持__不__变____。
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2019-2020年高二物理电势能电势差人教版
一、教学目标
1．通过与重力势能对比，使学生掌握电势能这一概念。
2．掌握电势差概念。
3．复习巩固用比值定义物理量的条件。
4．复习加深能量转化和功之间的关系。
二、重点、难点分析
1．重点是明确电场力的功和电势能的变化之间的关系及建立电势差的概念。
电荷的分布及两个点的位置决定，而与W、q无关。
三、主要教学过程
（一）引入新课
前面我们从电荷在电场中受到力的作用出发，研究了电场的性质。
我们引入电场强度矢量E描述电场强弱，用矢量E描述电场力的性质。
规定单位正电荷在某点所受电场力的方向为该点场强方向，大小为场强大小。
这样表示出电场力的性质。
电场对放入其中的电荷有力的作用，此力可以做功，所以电场也有能的性质。
下面我们从能量角度研究电场性质。
复习：
1．功的量度
W=Fscosθ力和物体在力的方向上位移的乘积。
（θ为F与s的夹角）
2．重力功
（1）重力功只与物体的起末位置有关而与路径无关。
如图1所示，物体沿不同路径经由A到B，重力功仅与AB两点竖直方向高度差有关，与所走路径无关。
W=mgh
（2）重力功与重力势能的关系
重力对物体做功，物体重力势能减小，物体克服重力做功，物
体重力势能增加。
重力做多少功，重力势能就减少多少。
重力功等
于重力势能增量的负值，即：W G=-△E p
（3）重力势能是相对的，有零势能面。
（人为选定）
（4）物体在某处的重力势能（可正可负），数值上等于
把物体从该点移到零势能面处时，重力所做的功，如前图1
中，如设E pA=0，则E pB=-mgh，如设E pB=0，则E pA=mgh。
（5）重力势能应归物体与地球所共有。
一般我们只提物
体不说地球，但不等于归物体自己所有，原因是如没有地球则谈不上物体受重力，所以也谈不上重力势能。
以上为重力功的特点及它与重力势能的关系。
在热学中，我们学过分子间有分子力，r＜r0时为斥力，r＞r0时为引力，分子力间可做功，且与路径无关，因此有分子势能。
分子做正功分子势能减小，分子做负功分子势能增大。
下边我们首先来看看电场力做功的特点。
（二）教学过程设计
1．电场力做功的特点
上节课我们了解了几种典型电场，今天我们就用匀强电场来研究电场力功的特点。
在场强为E的匀强场中，令电荷q沿任意一条曲线由A移至B（如图2），可将AB分成若干小段AA1、A1A2……，若小段的数目足够多，每一小段都足够短，则可用折射AB1、A1B1、A1B2、A2B2……代替曲线，电荷在AB 1、A1B2……段上移动时，电场力的功为Eq·AB1、
Eq·A1B2……，电荷在B1A1、B2A2……段上移动时，电场力不做功，所以
电荷由A移至B的过程中电场力做功W=Eq·（AB1＋A1B2＋…）=Eq·AB＇即W为电场力与AB在电场力方向上投影的乘积，与路径无关。
由上可知：电场力做功与路径无关，仅与电荷运动的起末位置有关。
此结论不仅适用于匀强电场而且适用于任何电场。
（在中学阶段不必学习其证明方法）
例如：
如图3所示，在场电荷+Q的电场中检验电荷q由A移至B，电场力做
的功为W。
以OA为半径画弧交OB于C，则q由A沿弧到C到B电场力做功
为W1，q由C到B电场力做功为W2，则有：W=W1＝W2。
原因是q由A到C，电场力做功为零，W ACB=W AC+W CB=W1=W2＝W
小结：
（1）重力做功与路径无关，所以物体具有由位置决定的重力势能。
（2）分子力做功与路径无关，所以分子间有由相对位置决定的分子能。
类似地电场力做功也与路径，无关仅与电荷起末位置有关，所以电荷在电场中也具有与位置有关的势能——电势能。
2．电势能E
电荷在电场中具有的与电荷位置有关的能，叫电势能。
提问：电场力功与电势能有什么关系？提示重力功与重力势能的关系。
在学生回答的基础上总结：
（1）电场力对电荷做正功，电势能减少；电场力对电荷做负功，电势能增加。
电场力功等于电势能增量负值，即W电=-△E。
（2）电势能也是相对的，零势能点是人为选定的。
点电荷一般取无穷远为零势能处。
提问：电荷在电场中的电势能由谁决定？
讨论：如图4所示，＋Q电场中检验电荷q由A移到B再到无穷远，如果是+q电场力做正功，电势能减少，到无穷远时电势能变为零，所以+q在A点时所具有的电势能大于零；如果是-q电场力做负功，电势能增加，到无穷远时电势能变为零，所以-q在A点时所具有的电势能小于零。
如果图4中+Q变为-Q，检验电荷q由A移到B再到无穷远，如果是+q电场力做负功，电势能增加，到无穷远时电势能变为零，所以+q在A点时所具有的电
势能小于零；如果是-q电场力做正功，电势能减少，到无穷远时电
势能变为零，所以-q在A点时所具有的电势能大于零。
在学生回答的基础上总结：
（3）电荷在电场中的电势能由电荷正负和电场共同决定。
点电荷电场中电势能正负：如场电荷与检验电荷同号，则电势能E大于零；如场电荷与检验电荷反号，则电势能E小于零（前提：规定无穷远为零势能处）。
（4）电势能是属检验电荷与电场所共有的。
（5）电势能是标量，只有大小无方向。
总结：从功能关系看，电荷在电场中某点的电势能数值应为把电荷从零势能处移到场中某点时电场力所做功的负值。
3．电势差
提问：相同的电荷q在电场中都由A点出发，分别通过图5所示的路径Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ到达B 点，哪个电荷电势能改变量小？
在学生回答的基础上总结：
根据电场力的功与路径无关，而电场力的功数值上等于电势能的
改变量，所以三者的电势能改变量相同。
让学生总结出：电荷在电场中移动时其电势能的改变量由起始点
与终点的位置决定。
提问：把1C的电荷由A移到B，若电场力做了2J的功，若把2C
的电荷由A移到B，电场力做了多少功？
经讨论明确2C的电荷在移动过程中的每一点处受到的电场力都
是1C电荷受力的2倍，所以电场力对它做的功应是4J，即电场力的功还与移动电荷的电量q 有关，即电势能的改变量△E与电量q及移动的起末位置有关。
提问：△E与q有什么关系？
由上例很容易得出△E与q成正比关系。
更明确指出：场和场内两点位置确定以后，将电荷q由一点移至另一点，虽然q改变时，△E也
内两点位置决定，与检验电荷q、检验电荷q在场内两点间电势能差之值无关。
问：国际单位制中U的单位是什么？
答：焦耳/库仑又称伏特，简称伏。
问：电场中两点间电势差与零电势点选取有关吗？
取无关。
（三）让学生总结本节重要内容
提问：电场力的功、电势能的改变量、电势差三者中哪些与移动的电量有关？哪些与移动的电量无关？
答：电场力的功、电势能的改变量与移动的电量有关，电势差与移动的电量无关。
（四）例题
如图6所示，O点固定，绝缘轻细杆l，A端粘有一带正电荷的小球，电量为q，质量为m，将小球拉成水平后自由释放，求在最低点时绝缘杆给小球的力。
解如图7，在B点对小球进行受力分析，在B点由T与mg合力充当向
心力，球由A运动到B过程由动能定理得：
在B点：
由①②得：
故杆对小球拉力3mg＋2eq。