2020-2021学年新教材物理粤教版必修第三册学案：第一章 第四节 电势能与电势

第四节 电势和电势差1。

电场力做功与电荷移动的路径无关，只由电荷的始末位置决定。

2．电场力所做的功W AB 等于电势能E p 的减少量，即：W AB ＝E p A －E p B 。

3．电势差U AB ＝错误!，电势φA ＝错误!＝错误!（B 点电势为零)。

4．电势差U AB ＝φA －φB 。

5．电场中电势相等的点构成等势面。

等势面密的地方电场较强，等势面疏的地方电场较弱。

一、电势差1．电场力做功的特点电场力做功与电荷移动的路径无关,只与电荷的初末位置有关，可见电场力做功与重力做功相似。

2．电场力做功与电势能的关系电场力所做的功等于电势能E p 的减少量，用公式表示W AB ＝E p A －E p B . 3．电势差（1）定义:电荷在电场中A 、B 两点间移动时电场力对电荷做的功与电荷所带电荷量的比值。

(2）公式：U AB ＝W AB q.(3)单位：国际单位制中，电势差的单位是伏特，简称伏，符号是V 。

（4）电势差可以是正值，也可以是负值，电势差也叫做这两点间的电压. 二、电势 1．概念规定P 点的电势为零，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 点移动到参考点P 时电场力所做的功。

如果用φA 表示A 点的电势，则有φA ＝错误!。

[注] 因为W AP ＝E p A －E p P ＝E p A ，所以φA ＝E p A q，即电势等于电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值。

2．单位及矢标性电势的单位与电势差的单位一样,也是伏特。

电势只有大小，没有方向，是标量。

3．电势与电势差电场中任意两点A 、B 间的电势差可表示为U AB ＝φA －φB ，若U AB 为正值，表示A 点的电势比B 点的电势高，若U AB 为负值，表示A 点的电势比B 点的电势低。

三、等势面 1．定义电场中电势相等的点构成的曲面。

2．等势面与电场强弱的关系等势面密的地方电场较强，等势面疏的地方电场较弱。

第四节电势能与电势学习目标:1。

[科学思维]知道电场力做功的特点，会根据电场力做功与电势能改变的关系进行分析和计算。

2.[物理观念］理解电势的定义及其相对性。

3.[物理观念］知道等势面的概念，知道在等势面上移动电荷时电场力不做功. 4.[科学探究]通过类比的方法探究电场力做功的特点。

一、电场力做功1．电场力做功:在匀强电场中,电场力做功W＝qEl cos θ，其中θ为电场力与位移方向之间的夹角。

2．特点：在匀强电场中移动电荷时，电场力做的功只与电荷的电量及其起点和终点的位置有关，与电荷经过的路径无关，上述结论也适用于非匀强电场。

二、电势能1．电势能:电荷在电场中的某一位置具有的势能，用E p表示。

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少量，表达式：W AB＝E p A－E p B.电场力做正功，电势能减少；电场力做负功,电势能增加。

3．电势能的大小:电荷在电场中A点的电势能大小，等于将电荷从该点移动到零势能位置时电场力所做的功，即E p A＝W A0。

4．电势能具有相对性电势能零点的规定:通常把电荷在离场源电荷无限远处或把电荷在大地表面上的电势能规定为零.三、电势1．定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电量之比。

2．公式：φ＝错误!。

3．单位：国际单位制中，电势的单位是伏特，符号是V，1 V ＝1 J/C.4．电势高低的判断：沿着电场线的方向电势逐渐降低。

5．电势是标量，只有大小,没有方向,但有正、负之分,同一电场中电势为正表示比零电势高,电势为负表示比零电势低。

6．电势的相对性：只有规定了电势零点才能确定某点的电势大小,一般选大地或离场源电荷无限远处的电势为0。

四、等势面1．定义：电场中电势相同的各点构成的面.2．等势面的特点(1)在同一等势面上移动电荷时电场力不做功(选填“做功”或“不做功")。

（2）等势面一定跟电场线垂直,即跟电场强度的方向垂直。

(3）电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面。

第一章 静电场的描述[巩固层·知识整合][提升层·能力强化]电场的力的性质1.电场强度的三个表达式 公式 E ＝F qE ＝k Q r2E ＝Ud适用范围任何电场 真空中点电荷的电场匀强电场说明定义式，q 为试探电荷点电荷电场强度的决定式，Q 为场源电荷，E 表示跟场源电荷相距r 处的电场强度d 为沿电场方向上电势差为U 的两点间的距离2.电场线“疏”“密”和方向的意义(1)电场线的“疏”和“密”描述电场的弱和强。

(2)电场线的切线方向为该点的电场强度方向。

3．在电场力作用下的平衡问题：F 合＝0。

【例1】 如图所示，将两个摆长均为l 的单摆悬于O 点，摆球质量均为m ，带电荷量均为q (q >0)。

将另一个带电荷量也为q (q >0)的小球从O 点正下方较远处缓慢移向O 点，当三个带电小球分别处在等边三角形abc 的三个顶点上时，两摆线的夹角恰好为120°，则此时摆线上的拉力大小等于( )A ．3mgB ．mgC ．23kq 2l 2D ．3kq 2l2B [如图为a 处带电小球的受力示意图，其中F 为摆线对小球的拉力，F 1和F 2分别为b 处带电小球和移动的带电小球对它的库仑力。

根据题意分析可得F 1＝F 2＝k q 23l2，根据共点力的平衡知识可得，水平方向：F cos 30°＝kq 23l2＋kq 23l2cos 60°，竖直方向：mg ＝F sin 30°＋kq 23l2sin 60°，解得F ＝3kq23l2或F ＝mg ，B 正确。

][一语通关]在正确的受力分析的基础上，运用平行四边形定则、三角形定则或建立平面直角坐标系，应用共点力作用下物体的平衡条件，灵活运用方法如合成分解法、矢量图示法、相似三角形法、整体法等去解决。

电场的能的性质1.相关物理量：描述电场的能的性质的物理量有电势、电势差，其公式为φA ＝E p Aq，U AB ＝φA －φB ＝W ABq。

粤教版物理必修第三册全册学案第一章静电场的描述............................................................................................................ - 2 - 第一节静电现象.......................................................................................................... - 2 - 第二节库仑定律........................................................................................................ - 12 - 第三节电场电场强度.............................................................................................. - 23 - 第四节电势能与电势................................................................................................ - 37 - 第五节电势差及其与电场强度的关系.................................................................... - 50 - 第二章静电场的应用............................................................................................................ - 61 - 第一节电容器与电容................................................................................................ - 61 - 第二节带电粒子在电场中的运动............................................................................ - 74 - 第三节静电的利用与防护........................................................................................ - 85 - 第三章恒定电流 ................................................................................................................... - 91 - 第一节导体的伏安特性曲线.................................................................................... - 91 - 第二节决定导体电阻大小的因素.......................................................................... - 101 - 第三节测量金属丝的电阻率.................................................................................. - 109 - 第四节电阻的串联和并联...................................................................................... - 121 - 第四章闭合电路 ................................................................................................................. - 132 - 第一、二节常见的电路元器件闭合电路的欧姆定律...................................... - 132 - 第三节测量电源的电动势和内阻.......................................................................... - 144 - 第四节练习使用多用电表...................................................................................... - 157 - 第五章电能与能源的可持续发展...................................................................................... - 169 - 第一节电路中的能量.............................................................................................. - 169 - 第二、三、四节能源的利用方式能量的转化与守恒能源与环境 .............. - 179 - 第六章电磁现象与电磁波.................................................................................................. - 187 - 第一节磁现象与磁场.............................................................................................. - 187 - 第二节磁感应强度.................................................................................................. - 196 - 第三节电磁感应现象.............................................................................................. - 207 - 第四节电磁波及其应用.......................................................................................... - 218 - 第五节量子化现象.................................................................................................. - 224 -第一章静电场的描述第一节静电现象一、各种起电方式1．填一填(1)两种电荷的性质：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。

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W AB等于电势能E p的减少量，即W AB＝E p A－E p B＝－ΔE p.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：U AB＝错误!。

（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＝错误!（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U AB＝φA－φB。

(2)U AB为正值：A点电势比B点高．(3）U AB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U AB＝1V,则将单位正电荷从A点移到B点，电场力做功为1J．（√)2。

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阶段提升课知识体系·思维导图考点整合·素养提升考点1 库仑定律与库仑力作用下的平衡问题(难度☆☆☆)1.库仑定律:F=k,适用于真空中静止点电荷间的库仑力的计算。

2.求解涉及库仑力的平衡问题的解题思路:点电荷平衡问题的分析方法与纯力学平衡问题的分析方法是相同的,只是在原来受力的基础上多分析一个电场力。

具体步骤如下:3.三个自由点电荷的平衡条件及规律:“三点共线”——三个点电荷分布在同一条直线上;“两同夹异”——正、负电荷相互间隔;“两大夹小”——中间电荷的电荷量最小;“近小远大”——中间电荷靠近电荷量较小的电荷。

库仑力作用下平衡问题的关键词转化提醒:对于三个自由电荷的平衡问题,只需对其中两个电荷列平衡方程,不必再对第三个电荷列平衡方程。

1.(多选)(2020·张家界高二检测)A、B两带电小球,质量分别为m A、m B,用绝缘不可伸长的细线如图悬挂,静止时A、B两球处于相同高度。

若B 对A及A对B的库仑力分别为F A、F B,重力加速度为g,不计空气阻力,则下列判断正确的是( )A.F A<F BB.细线AC对A的拉力F TA=C.细线OC的拉力F TC=(m A+m B)gD.同时烧断AC、BC细线后,A、B在竖直方向的加速度相同【解析】选C、D。

两球间的库仑力是作用力与反作用力,大小一定相等,故A错误;对小球A受力分析,受重力、库仑力、拉力,如图。

由共点力的平衡条件有:m A g=F TA cos 30°,因此:F TA=m A g,故B错误;由整体法可知,细线OC 的拉力等于两球的总重力,故C正确;同时烧断AC、BC细线后,A、B在竖直方向只受重力不变,所以加速度相同,故D正确。

2.(多选)如图所示,粗糙程度均匀的绝缘空心斜面ABC放置在水平面上,∠CAB=30°,斜面内部O点(与斜面无任何连接)固定一个正点电荷,一带负电可视为质点的小物体可以分别静止在M、P、N点,P为MN的中点,OM=ON,OM∥AB,下列说法正确的是 ( )A.小物体在M、P、N点静止时一定都是受4个力B.小物体静止在P点时受到的摩擦力最大C.小物体静止在P点时受到的支持力最大D.小物体静止在M、N点时受到的支持力相等【解析】选C、D。

第一节静电现象学习目标：1.[物理观念]知道物体起电的三种方式。

理解其微观解释。

2.[物理观念]熟记电荷守恒定律。

3.[物理观念]记住元电荷的概念。

4.[科学思维]能用原子结构和电荷守恒定律分析问题。

一、各种起电方式1．两种电荷的性质：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。

2．物体带电的三种方法：摩擦起电、感应起电、接触起电。

二、元电荷1．电荷量：物体所带电荷量的多少叫作电荷量，常用符号Q或q表示，其国际单位是库仑，符号为C。

2．元电荷：科学实验发现电子所带的电荷量最小，且其他带电体所带电荷量是电子或质子电荷量的整数倍，人们把一个电子或质子所带电量的绝对值叫元电荷，用e表示，在计算中通常取e＝1.60×10－19 C。

3．比荷：电子的电荷量e跟电子的质量m e之比，叫作电子的比荷，其值为em e ＝1.76×1011 C/kg。

三、电荷守恒定律1．内容：电荷既不能被创造，也不能被消灭，它们只能从一个物体转移到其他物体，或者从物体的一个部分转移到另一部分。

在任何转移的过程中，电荷的总量保持不变。

2．适用范围：电荷守恒定律不仅在一切宏观物理过程中成立，而且也是一切微观物理过程所普遍遵守的规律。

四、静电现象的解释1．摩擦起电当两个物体互相摩擦时，使一个物体中的一些原子的电子获得了能量，挣脱了原子核的束缚，转移到了另外一个物体上。

如玻璃棒与丝绸摩擦时，玻璃棒容易失去电子而带正电，丝绸因有了多余电子而带负电。

2．感应起电当一个带电体靠近导体时，导体中的自由电子会向靠近或远离带电体的地方移动。

使导体靠近带电体的一端带异号电荷，远离带电体的一端带同号电荷，这种现象叫作静电感应。

利用静电感应使金属导体带电的过程叫作感应起电。

1．正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)不论是摩擦起电还是感应起电，都是电荷的转移。

(√)(2)两个互相摩擦的物体一定是同时带上种类不同的电荷，且电荷量相等。

第五节电势差及其与电场强度的关系学习目标：1.[物理观念]知道电势差的概念及意义，知道定义式U AB＝W AB q的意义。

2.[物理观念]理解在匀强电场中电势差与电场强度的关系：U＝Ed，并了解其适用条件。

3.[科学思维]会用U＝Ed或E＝Ud解决有关问题。

一、电势差1．定义电场中两点间电势的差值叫作电势差，也叫电压。

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，但有正、负。

电势差的正、负表示两点电势的高低。

所以电场中各点间的电势差可依次用代数法相加。

4．电场力做功与电势差的关系：U AB＝W AB q。

5．电势差的影响因素：电势差U AB由电场本身的性质决定，与移动电荷q及电场力是否做功无关。

二、匀强电场中电势差与电场强度的关系1．关系式：U＝Ed或E＝U d。

2．物理意义：匀强电场中任意两点之间的电势差等于场强与这两点沿电场方向的距离的乘积。

3．适用条件：匀强电场。

三、公式E＝Ud的意义1．意义：在匀强电场中，场强在数值上等于沿场强方向距离为每单位长度的两点间的电势差。

2．电场强度的另一个单位：由E＝Ud可导出电场强度的另一个单位，即伏特每米，符号为V/m,1 V/m＝1 N/C。

1．正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)电场中A、B两点的电势差，不仅与A、B两点的位置有关，还与零势能面的选取有关。

(×)(2)电场中任意两点的电势差，均与是否放入试探电荷无关。

(√)(3)若U AB>0，说明φA>φB，但无法判断φA、φB的正负。

(√)(4)由公式E＝Ud可知，电场强度与电势差U成正比。

(×)(5)电场线的方向就是电势逐渐降落的方向。

(×)2．对公式E＝Ud的理解，下列说法正确的是()A．此公式适用于计算任何电场中a、b两点间的电势差B．a点和b点距离越大，则这两点的电势差越大C．公式中d是指a点和b点之间的距离D．公式中的d是匀强电场中a、b两个等势面间的垂直距离D[公式E＝Ud只适用于匀强电场，故A错；E不变时，沿电场线方向的距离d越大，U ab越大，B错误；d为沿电场线方向上两点的距离，C错误，D正确。