高中物理-电势差

高中物理：电势差【知识点的认识】1．概念：φA﹣φB叫A点相对于B点的电势差，用U AB表示，即：U AB＝φA﹣φB．|φA﹣φB|叫A点和B点间的电势差，又叫电压，用U表示。

2．运算关系：U AB＝﹣U BA，U AC＝U AB+U BC。

3．特点：①电势差的值是绝对的，与电势零点的选取无关；②电势差是标量，没有方向，正负的物理含义是若U AB＞0，则A点电势比B点电势高，若U AB＜0，则A点电势比B点电势低。

4．电场力做功与电势差的关系：W AB＝qU AB，如果只要考虑数值，则可简记为W＝qU。

【命题方向】题型一：对电势差概念的理解例1：关于电势差的说法中，正确的是（）A．两点间的电势差等于电荷从其中一点移到另一点时，电场力所做的功B.1C的电荷从电场中一点移到另一点，如果电场力做了1J的功，这两点间的电势差就是1V C．在两点间移动电荷时，电场力做功的多少跟这两点间的电势差无关D．两点间的电势差的大小跟放入这两点间的电荷的电量成反比分析：根据电势差和电场力做功的公式U AB＝求解。

两点间的电势差是由电场本身决定的与检验电荷无关。

解：A、根据电势差和电场力做功的公式U AB＝得：两点间的电势差等于从其中一点移到另一点时，电场力所做的功与电荷量的比值，故A错误。

B、1C的电荷从电场中一点移到另一点，如果电场力做了1J的功，这两点间的电势差就是1V，故B正确。

C、在两点间移动电荷时，电场力做功的多少与电荷量和两点间的电势差都有关，故C错误，D、两点间的电势差是由电场本身决定的与检验电荷无关。

故D错误。

故选：B。

点评：解决该题关键要了解公式U AB＝的意义。

题型二：电势差的计算例2：如图所示，在一匀强电场中的O点固定一电量为Q的正点电荷，设正点电荷Q的电场与匀强电场互不影响，a、b、c、d为电场中的四点，分布在以O为圆心、r为半径的圆周上，一电量为q的正检验电荷放在a点时恰好平衡。

则下列说法正确的是（）A．电场中b、d两点间的电势差B．电场中b、d两点间的电势差C．电场中a、c两点间的电势差D．电场中a、c两点间的电势差分析：一电量为q的正检验电荷放在a点时恰好平衡，根据平衡条件和点电荷场强公式求得匀强电场的场强。

电势差教学分析本节内容以电势的概念为起点，再次运用类比的方法，把电势差与高度差进行类比引入电势差的概念。

同时，得出电势差与电势零点的选择无关。

在物理学中，特别是在技术应用方面常用到的是电势差的概念，电势差往往比电势更有意义。

引入电势差的概念，使求静电力做功的计算十分方便，不必考虑静电力的大小和电荷移动的路径，特别是对于静电力是变力时，就只能用AB AB qU W =来计算。

教学目标1、运用类比的方法，使学生理解电势差的概念，知道电势差与电势零点的选择无关。

2、掌握两点间电势差的表达公式，知道两点之间电势差的正负号与这两点的电势高低之间的对应关系。

3、通过理论探究得到在电场中移动电荷时静电力做功与两点间电势差之间的关系，会应用静电力做功的公式进行相关的计算，以培养学生归纳推理能力和抽象思维能力。

教学重点难点本节内容的重点是静电力做功公式AB AB qU W =的推导和该公式的具体应用。

本节内容的难点是静电力做功公式中正负号的应用与正负号的物理意义。

教学方法与手段运用类比法将地理位置中两点间的高度差与电场中两点间的电势差进行比较，引入电势差的概念，找到两点间电势差的表达公式，确定两点之间电势差的正负号与这两点的电势高低之间的对应关系。

通过理论探究推导出在电场中移动电荷时静电力做功与两点间电势差之间的关系，并学会应用静电力做功的公式进行相关的计算。

课前准备教学媒体：多媒体课件、实物投影仪。

知识准备复习高度和高度差的概念、高度差和零势点的选取无关，电场力做功和电势能的关系式，电势和电势能关系式。

教学过程导入新课[事件1]教学任务：创设情景，导入新课师生活动：【情景导入】：2010年元月竣工的“迪拜塔”是世界第一高楼。

在测量高度时，（展示ppt ）用不同位置作为测量高度的起点，同一地方的高度的数值就不相同，但两个地方的高度差却保持不变。

【引入新课】：同样的道理，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。

所以有：AB U =-BA U2、静电力做功与电势差的关系电荷Q 在电场中从A 移动到B 时，静电力做的功W AB 等于电荷在A 、B 两点的电势能之差。

推导：()AB B A B A PB PA AB qU q q q E E W =-=-=-=ϕϕϕϕ所以有： AB AB qU W = 或 q W U AB AB =巩固练习：1、求两点间的电势差在电场中，把点电荷q =+3×10-11C ，由A 点移到B 点，电场力做功W AB =－9×10-11J 。

A 、B 两点间的电势差U AB 等于多少？B 、A 两点间的电势差U BA 等于多少？解：由静电力做功与电势差的关系得解：由qW U AB AB=得U AB = 111110310--⨯⨯－9=－3V U BA =－U AB =3V问学生：你能判断哪点的电势高？2、求静电力做功在如图所示的电场中，A 、B 两点间的电势差U AB =20 V ，将点电荷q = －2×10-9C ，由A 点移到B 点，静电力所做的功是多少？解：电场力所做的功W AB =U AB ·q =20×（－2×10-9）=－4.0×10-8J问学生：你能判断哪点的电势能高？3、电场知识的综合应用电场中A 、B 两点的电势是ϕA =800 V ， ϕB = －200 V ，把电荷q = －1.5×10-8C 由A 点移到B 点，电场力做了多少功？电势能是增加还是减少，增加或者减少多少？解：U AB =ϕA －ϕB =800-（-200）=1000 V∴W AB =qU AB =（－1.5×10- 8）×1000= －1.5×10-5 J电场力做负功，则电势能增加，增加1.5×10-5J电势 电势能 电势差 基础练习题1．下列关于电势能的说法中正确的是（ ）A ．在电场中，电势高的地方，电荷具有的电势能一定大B ．在电场中某一点，若放入的电荷量越大，它的电势能就越大。

高中物理中的电势差与电势能电势差与电势能是高中物理中重要的概念，它们在电学领域中有着重要的应用。

本文将从概念的引入、计算电势差与电势能的方法以及实际应用等方面进行探讨，旨在帮助读者深入理解和掌握这一知识点。

一、概念引入电势差（也称为电压）是指电场中单位正电荷从一个点移动到另一个点时所获得的电势能的变化量。

它是描述电场对电荷产生势能影响的物理量，用符号ΔV表示，单位为伏特（V）。

电势能是指电荷在电场中由于位置的变化而具有的能量。

它是电场中某点上单位正电荷所具有的电势能，用符号V表示，单位同样为伏特（V）。

二、电势差的计算方法计算电势差最常用的方法是利用电势差定义式：ΔV = V后 - V前。

其中，V后表示电场中某点的电势，V前表示另一个点的电势。

在一条直线电场中，电势差的计算变得相对简单。

假设电场强度为E，移动距离为d，则电势差可以表示为ΔV = E × d。

这个公式说明了电势差与电场强度和移动距离的关系。

三、电势能的计算方法电势能的计算同样可以通过定义式来实现：V = k × q / r。

其中，k为电场常数，q为电荷量，r为电荷所处位置与参考点的距离。

在均匀电场中，计算电势能的方法更为简化。

假设电荷量为q，电场强度为E，电势能可以表示为V = E × q × d。

这个公式说明了电势能与电场强度、电荷量以及距离的关系。

四、实际应用电势差与电势能在现实生活中有着广泛的应用。

以下是一些典型的例子：1. 电池：电池中正极和负极之间存在电势差，从而使得正极和负极之间形成电势差，使电荷产生流动。

2. 电灯：电灯工作时，电流通过导线，从高电势端流向低电势端，电荷在其中释放了电势能，使灯泡发光。

3. 电容器：电容器的充电和放电过程涉及电势能的转换。

充电时，电势能转化为电场能；放电时，电场能转化为电势能。

4. 高压输电线路：输电线路中存在高压与低压之间的电势差。

高压线路可以将电能远距离传输，然后经过变压器转化为低压供给用户。

2．电 势 差【课程标准】了解电势差的含义。

【素养目标】1.初步形成电势差的概念。

(物理观念)2．利用公式U AB ＝φA －φB 及U AB ＝W AB q 进行有关计算，获得结论。

(科学思维)一、电势差1．定义：在电场中，两点之间电势的差值，也叫作电压。

2．公式：设电场中A 点的电势为φA ，B 点的电势为φB ，则A 、B 两点之间的电势差为U AB ＝φA －φB ，B 、A 两点之间的电势差为U BA ＝φB －φA ，所以U AB ＝－U BA 。

3．电势差的正负：电势差是标量，U AB 为正值，A 点的电势比B 点的电势高；U AB 为负值，A 点的电势比B 点的电势低。

4．电势差的单位：在国际单位制中，电势差与电势的单位相同，均为伏特，符号为V 。

5．静电力做功与电势差的关系：(1)公式推导由静电力做功与电势能变化的关系可得W AB ＝E p A －E p B ，又因E p A ＝q φA ，E p B ＝q φB ，可得W AB ＝q φA －q φB ＝q(φA－φB )＝qU AB ，所以有U AB ＝AB W q。

(2)物理意义：电场中A 、B 两点间的电势差等于这两点之间移动电荷时静电力做的功与电荷量q 的比值。

二、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．等势面与电场线的关系：(1)电场线跟等势面垂直。

(2)电场线由电势高的等势面指向电势低的等势面。

如图，一位女同学在科技馆的静电魔球旁体验“怒发冲冠”，她站在绝缘平台上，一只手按在金属球上，结果头发竖立起来。

女同学两只手电势差是否为零？提示：为零某同学学习电势差后，总结出以下结论：①U AB＞0，说明从A到B电势升高。

②电场中两点间的电势差与零电势位置的选取无关。

③W AB越大，U AB越大，U AB与W AB成正比。

④等差等势面的疏密可以表示电场的强弱。

⑤同一电荷在同一等势面上一定具有相同的电势能。