高中物理 1.4电势和电势差学案（含解析）粤教版选修3-1

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1、学案5　电势和电势差[学习目标定位]1.理解电势差的概念，理解电场力做功的特点，掌握电场力做功与电势能变化的关系.2.理解电势、等势面的概念，知道电势差与电势的关系.3.会用UAB＝φA－φB及UAB＝WAB/q进行有关计算．一、电势差电场力的功与所移动电荷的电荷量的比值与电荷无关，它反映了电场自身在A、B两点的性质．我们定义这个比值为电场中A、B两点的电势差UAB＝.在国际单位制中，电势差单位为伏特，简称伏，符号为V.二、电势1．如果在电场中选定一个参考点P，规定该点电势为零，则电场中任意一点A的电势，数值上等于把单位正电荷从A点移到参考点P时电场力所做的功．

2、用φA表示A点的电势，则φA＝，电势的单位是伏特．2．电场中任意两点A、B间的电势差可表示为UAB＝φA－φB.若UAB为正值，表示A点的电势比B点的电势高．若UAB为负值，表示A点的电势比B点电势低，电势只有大小，没有方向，是标量．三、等势面电场中电势相等的点构成的曲面叫做等势面，相邻等势面之间的电势差值相等时，等势面密集的地方，电场较强，等势面稀疏的地方电场较弱.一、电场力做功的特点及其与电势能变化的关系[问题设计]1．如图1所示，试探电荷q在电场强度为E的匀强电场中，(1)沿直线从A移动到B，电场力做的功为多少？(2)若q沿折线AMB从A点移动到B点，电场

3、力做的功为多少？(3)若q沿任意曲线从A点移动到B点，电场力做的功为多少？据此可以得出什么结论？图1答案　(1)电场力F＝qE，电场力与位移夹角为θ，电场力对试探电荷q做的功W＝F·

4、AB

5、cosθ＝qE·

6、AM

7、.(2)在线段AM上电场力做的功W1＝qE·

8、AM

9、.在线段MB上电场力做的功W2＝0，总功W＝W1＋W2＝qE·

10、AM

11、.(3)电荷在匀强电场中沿任意路径由A运动到B，电场力做功相同，为qE·

12、AM

13、.说明对同一电荷，电场力做功与路径无关，只与电荷的初末位置有关．2．类比重力做功与重力势能变化的关系，电场力做正功，电势能如何变化？电场力做负功，电势能

14、如何变化？电场力做功与电势能变化有怎样的数量关系？答案　电场力做正功，电势能减少；电场力做负功，电势能增加．电场力做功的值等于电势能的变化量，即：WAB＝EpA－EpB.[要点提炼]1．电场力做功的特点电场力对某电荷所做的功，与该电荷的初末位置有关，与电荷经过的路径无关．(1)虽然此结论从匀强电场中推导出来，但也适用于非匀强电场．(2)电场力做功与重力做功相似，只要初末位置确定了，移动电荷做的功就是确定值．2．电场力做功与电势能变化的关系电场力做正功，电势能减少，减少的电势能等于电场力做的功．电场力做负功，电势能增加，增加的电势能等于克服电场力做的功，公式表达为

15、WAB＝EpA－EpB.[延伸思考]当正电荷顺着电场线运动时，电场力做什么功？电势能是增加还是减少？当负电荷顺着电场线运动时，电场力做什么功？电势能是增加还是减少？答案　正电荷顺着电场线运动时，电场力做正功，电势能减少．负电荷顺着电场线运动时，电场力做负功，电势能增加．二、电势[问题设计]如图2所示的匀强电场，场强为E，取O点为零势能点，A点距O点为l，AO连线与电场线的夹角为θ.电荷量分别为q和2q的试探电荷在A点的电势能为多少？电势能与电荷量的比值各是多少？图2答案　由EpA－EpO＝WAO＝Eqlcosθ，知电荷量为q和2q的试探电荷在A点的电势能分别为E

16、qlcosθ、2Eqlcosθ；电势能与电荷量的比值相同，都为Elcosθ.[要点提炼]1．电场中某点的电势φ＝，在计算时应代入各自的正负号．2．电势的标量性：电势是标量，只有大小，没有方向，但有正负之分，电势为正表示比零电势高，电势为负表示比零电势低．3．电势的相对性：零电势点的选取原则：一般选大地或无穷远处为零电势，只有选取了零电势点才能确定某点的电势大小．4．电势是描述电场性质的物理量，决定于电场本身，与试探电荷无关．5．判断电势高低的方法：(1)利用电场线：沿着电场线方向电势逐渐降低(此为主要方法)；(2)利用公式φ＝判断，即在正电荷的电势能越大处，电势

17、越高，负电荷电势能越大处，电势越低．三、电势差[问题设计]如图3所示，A、B、C为同一电场线上的三点，取B点电势为零时，A、C两点的电势分别为8V和－6V．A、C两点间的电势差UAC是多少？C、A两点间的电势差UCA是多少？图3答案　UAC＝φA－φC＝14V　UCA＝φC－φA＝－14V[要点提炼]1．电场中两点间电势差的计算公式：UAB＝φA－φB，UBA＝φB－φA，UAB＝－UBA.2．电势差是标量，有正负，电势差的正负表示电势的高低．UAB＞0，表示A点电势比B点电势高．[延伸思考]1．上面的问题中，若取C点电势为零，A、C两点间的电势差UAC是多少？

18、C、A两点间的电势差UC