【物理】电势差课件-2024-2025学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

10.2

电势差第十章静电场中的能量

人教版（2019）必修第三册学习目标1.知道电势差的概念，知道电势差的正负表示两点间电势的高低关系；2.推导静电力做功与电势差的关系，会用公式WAB=qUAB计算静电力所做的功；3.理解等势面的概念。会画常见电场的等势面。

通过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。

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？导入新课设电场中A点的电势为φA，B点的电势为φB，则有A、B间电势差B、A间电势差3.电势差的正负含义UAB>0，则φA>φBUAB<0，则φA<φB2.表示方法ABφAφB电场中两点间电势的差值叫电势差，也叫电压。1.概念一电势差0V1V2V3V结论：电势与零电势点的选择有关，两点间电势差与零电势点的选择无关。0V1V2V-1V想一想：电势差与电势零点的选择有关吗？

如图，电场中A、B两点的电势分别为φA、φB,将电荷q从电场中A点移到B点，从功能关系出发，结合电势定义与电势差概念可得即:ABφAφB(严格带入各量正负号运算)二静电力做功与电势差的关系普遍适用⑴适用条件:

【推导过程】A、B间的电势差，等于静电力做功与电荷量的比值；

数值上等于移动单位正电荷由A点到B点电场力所做的功。注：利用该式计算时，要注意到WAB、q及UAB的正负。●UAB由什么决定？跟WAB、q有关吗？●电势差物义：由电场本身的因素决定，与WAB、q无关。⑵变形式UAB是描述电场能的性质的物理量。例1在匀强电场中把电荷量为2.0×10-9C的点电荷从A点移动到B点，静电力做的功为1.6×10-7J。再把这个电荷从B点移动到C点，静电力做的功为－4.0×10-7J。

⑴A、B、C三点中，哪点电势最高？哪点电势最低？

⑵A、B间，B、C间，A、C间的电势差各是多大？

⑶把电荷量为－1.5×10-9C的点电荷从A点移动到C点，静电力做的功是多少？

⑷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。符号WABUABq+-动力做功φA>φBφA<φB正电荷负电荷阻力做功讨论：WAB=qUAB式中“+、-”符号的问题2.等势面与电场线的关系⑴电场线与等势面垂直，并且由电势高的等势面指向电势低的等势面。⑵等势面越密的地方，电场强度越大。1.定义：EP=qφ

WAB=0地理中的等高线三等势面电场中电势相同的各点构成的面，称等势面。恒定不变练习1在静电场中，下列说法正确的是

（

）

A.场强越大的地方，电势一定越高

B.电势具有相对性，与零电势点的选取有关，电势差与零电势点的选取无关

C.匀强电场中，如果沿某个方向电势是降低的，则此方向即为电场线方向

D.电势越高的地方，正电荷具有的电势能一定越大BD⑴正点电荷3.典型电场的等势面以点电荷为球心的一簇球面，越向外越稀疏。特点：练习2如图所示，虚线表示真空中一点电荷Q的电场中的两个等势面，实线表示一个带负电q的粒子（不计重力）运动的轨迹，下列说法正确的是（）

A.Q带正电

B.A、B、C三点电势大小φA＞φB＞φC

C.粒子从A到B静电力做负功，电势能增加，动能减小

D.粒子从上B到C动能增加，电势能增加CFBFC【分析】已知等势面分布情况下，分析静电力问题时，可以画出电场线来辅助分析。

根据题意，可以画出该负电荷q分别在B点和C点时的受力方向，如图。可知电场线应由∞指向场源电荷Q。等势面电场线(依据：相交处互相垂直)转化（或借助）思路⑵等量异种点电荷特点：

如图，AOB

是两个异种等量点电荷连线的中垂线，O是连线中点，现将单位正试探电荷从O点沿OA

移动到无限远处。试分析：⑴静电力是否做功？⑵试探电荷的电势能是否变化？oAB●两簇对称曲面；●从正电荷到负电荷的连线上电势逐渐降低；●两点电荷连线的中垂面是一个等势面。（若规定φ∞=0，则该面上电势为0）⑶等量同种点电荷●两簇对称曲面；●两点电荷连线上：中点电势最低；●中垂线上：中点电势最高，向两侧电势逐渐降低，以中点对称的两点电势相等。特点：

如图，AOB是两个同种等量点电荷连线的中垂线，O是连线中点，现将单位正试探电荷从O点沿OA移动到无限远处。试分析：⑴静电力是否做功？⑵试探电荷的电势能是否变化？怎样变化？oAB⑷匀强电场的等势面等势面是与电场线垂直，间隔相等，相互平行的一簇平面。特点：1.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0.80×10-8J。已知A、B两点在同一条电场线上，如图所示，该点电荷的电荷量大小为1.0×10-9C，那么

（

）

A.该电荷为负电荷

B.该电荷在A点所受的电场力比在B点所受的电场力大

C.A、B两点的电势差UAB=4.0V

D.把电荷从A移到B，电场力做功为2.5×1010JA

课堂评价2.如图所示，仅在电场力作用下，一带电粒子沿图中虚线从A运动到B，则有

（

）A.动能增加B.电势能增加

C.加速度增大D.粒子带正电BCA′【分析】已知电场线分布情况下，分析静电力做功时，可以通过画出等势面的方式，将电荷实际移动路径转化为沿电场线移动。电场线等势面(依据：相交处互相垂直)转化（或借助）思路3.如图所示，虚线a、b、c代表电场中的三个等势面，相邻等势面之间的电势差相等，实线为一带负电的质点仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹，P、R、Q是这条轨迹上的三点，R同时在等势面b上，据此可知

（

）

A.三个等势面中，c的电势最低

B.带电质点在P点的电势能比在Q点的小

C.带电质点在P点的动能与电势能之和比在Q点的小

D.带电质点在R点的加速度方向垂直于等势面bDE4.如图所示的三条相互平行、距离相等的虚线分别表示电场中的三个等势面，电势分别为7V、14V、21V，实线是一带电粒子（不计重力）在该区域内的运动轨迹，下列说法正确的是

（

）

A.粒子运动径迹一定是a→b→c

B.粒子一定带正电

C.粒子在a、b、c三点的电势能大小关系为

D.粒子在a、b、c三点的动能大小关系为DE电场线等势面相交处互相垂直线面转化

小结：带电粒子的运动分析参考思路5.(多选)在真空中A、B两点分别放置等量异种电荷，在电场中通过A、B两点的竖直平面内对称位置取一个矩形路径abcd，如图所示，现将一电子沿abcd移动一周，则下列判断正确的是

（

）

A.由a→b电场力做正功，电子的电势能减小B.由b→c电场对电子先做负功，后做正功，总功为零C.由c→d电子的电势能一直增加D.由d→a电子的电势能先减小后增加，电势能变化量为零BD6.如图所示，两等量同种正点电荷固定在真空中。在它们连线的中垂