高中物理 第一章 电场 第四节 电势和电势差学案 粤教版选修3-1-粤教版高中选修3-1物理学案VIP免费

第四节电势和电势差[学科素养与目标要求]物理观念：1.知道静电力做功的特点，掌握静电力做功与电势能变化的关系.2.理解电势与电势差的概念和公式，能根据电场线判断电势高低．科学思维：1.通过类比法分析得出静电力做功与电势能变化的关系.2.能用比值法定义电势差和电势．一、电势差1．电场力做功的特点：电场力的功跟电荷移动的路径无关，只由电荷的始末位置决定．2．电场力做功与电势能的关系：电场力所做的功WAB等于电势能Ep的减少量，即WAB＝EpA－EpB＝－ΔEp.3．电势差：(1)定义：电场力做的功与所移动电荷的电荷量的比值．(2)定义式：UAB＝.(3)国际单位：伏特，简称伏，符号V.4．电压：两点间的电势差也叫做这两点间的电压．二、电势1．电势：(1)定义：电场中某点的电势在数值上等于把单位正电荷从该点移动到参考点时电场力所做的功，即电势是把正电荷移动到参考点过程中电场力对正电荷所做的功与正电荷电荷量的比值．(2)定义式：φA＝(P点是零电势位置)．(3)国际单位：伏特，符号V.(4)矢标性：电势只有大小，没有方向，是标量．(5)相对性：电场中各点的电势数值与所选取的参考点位置有关，一般情况下取无限远处或大地作为零电势位置．2．电势与电势差的关系：(1)电场中A点的电势为φA，B点的电势为φB，则UAB＝φA－φB.(2)UAB为正值：A点电势比B点高．(3)UAB为负值：A点电势比B点低．三、等势面1．定义：电场中电势相等的点构成的曲面叫做等势面．2．等势面与场强的关系：等差等势面较密处电场较强，等差等势面较疏处电场较弱．1．判断下列说法的正误．(1)电荷从电场中的A点运动到B点，路径不同，电场力做功不同．(×)(2)正电荷和负电荷沿着电场线运动，电势能均减少．(×)(3)电荷在电势高处具有的电势能大．(×)(4)电势差与电势一样，是相对量，都与零电势点的选取有关．(×)(5)若电场中两点间的电势差UAB＝1V，则将单位正电荷从A点移到B点，电场力做功为1J．(√)2.如图1所示，把电荷量为－5×10－9C的电荷，从电场中的A点移到B点，其电势能______(选填“增大”或“减小”)．若A点电势为φA＝15V，B点电势为φB＝10V，则电荷在A点和B点具有的电势能分别为EpA＝__________J，EpB＝__________J，此过程电场力所做的功WAB＝__________J.图1答案增大－7.5×10－8－5×10－8－2.5×10－8解析电荷从A点移到B点，电场力做负功，电势能增大．EpA＝qφA＝－5×10－9×15J＝－7.5×10－8JEpB＝qφB＝－5×10－9×10J＝－5×10－8JWAB＝EpA－EpB＝－2.5×10－8J.一、电场做功与电势能的变化(1)如图所示，试探电荷q在电场强度为E的匀强电场中，沿直线从A移动到B，电场力做的功为多少？若q沿折线AMB从A点移动到B点，电场力做的功为多少？(2)若q沿任意曲线从A点移动到B点，电场力做的功为多少？由此可得出什么结论？(3)对比电场力做功和重力做功的特点，它们有什么相似之处？电场力做功将引起什么形式的能发生变化？电场力做功与该能变化有什么关系？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·|AB|cosθ＝qE·|AM|.在线段AM上电场力做的功W1＝qE·|AM|，在线段MB上电场力做的功W2＝0，总功W＝W1＋W2＝qE·|AM|.(2)W＝qE·|AM|.电荷在匀强电场中经不同路径由A运动到B，电场力做功相同．说明电场力做功与路径无关，只与初、末位置有关．(3)电场力做功与重力做功都与路径无关；电场力做功引起电势能的变化；W电＝Ep初－Ep末．1．静电力做功的特点(1)静电力做的功与电荷的起始位置和终止位置有关，但与具体路径无关，这与重力做功特点相似．(2)静电力做功的特点不受物理条件限制，不管静电力是否变化，是否是匀强电场，是直线运动还是曲线运动，静电力做功的特点不变．2．电势能：电荷在电场中具有的能(1)电势能Ep是由电场和电荷共同决定的，是属于电荷和电场所共有的，我们习惯上说成电荷在电场中某点的电势能．(2)电势能是相对的，其大小与选定的参考点有关．确定电荷的电势能，首先应确定参考点，也就是零势能点的位置．(3)电势能是标量，有正负但没有方向．电势能为正值表示电势能大于参考点的电势能，电势能为负值表示电势能小于参考点的电势能．3．静...