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第一章 静电场
1.5 电势 电势差
教科版（2019）高中物理必修第三册
目 录
1
2
3
4
新课导入
学习目标
新课讲解
经典例题
5
课堂练习
6
课堂小结
1、电场力做功的特点是什么？
静电力做的功与电荷的起始位置和终止位置有关，与电荷经过的路径无关。
2、电场力做功和电势能的关系如何？
电场力做正功，电势能就减少
电场力做负功，电势能就增加
WAB = EpA-EpB
静电力做功等于电势能的减少量
复习引入
学习目标
1.掌握电势的概念.
2.理解电势差的概念及表达式.
3.知道静电力做功与电势差的关系.
4.了解等势面的意义.
5.知道电势差和电势、等势面的关系.
交流与讨论：
1、如图所示的匀强电场，规定C点为电势能零点，把检验电荷q0从A点移到C点，写出电场力所做功W0的表达式。
W=Eq0·x·cosα
A
B
x
α
E
2、根据电场力做功与电势能变化的关系，写出电荷在A点具有的电势能。
W0=EpA-EpC
EpC =0
EpA=W0=Eq0·x·cosα
3、如果把电荷量2q0、3q0、…nq0的检验电荷从A点移到C点，完成表格
A
B
x
α
E
+
C
检验电荷电量q q0 2q0 3q0 … nq0
A→C电场力做功
电荷在A的电势能EpA
EpA/q0
q0
交流与讨论：
W0
2W0
3W0
nW0
W0
2W0
3W0
nW0
W0/q0
W0/q0
W0/q0
W0/q0
4、如果把电荷量2q0、3q0、…nq0的检验电荷从B点移到C点，完成表格.
A
B
x
α
E
+
检验电荷电量q q0 2q0 3q0 … nq0
B→C电场力做功
电荷在B的电势能EpB
EpB/q0
W0’
2W0’
3W0’
nW0’
W0’
2W0’
3W0’
nW0’
W0’/q0
研究以上两个表格，你发现了什么？
W0’/q0
W0’/q0
W0’/q0
q0
交流与讨论：
研究表明：电场中的同一点，不同电荷具有的电势能不同，但是电荷的电势能Ep与其电荷q0的比值是一定值。
A
B
x
α
E
+
C
在电场中不同点，这个比值一般不同。
在这个比值较大的地方，相同的电荷具有的电势能较大。
可见，这个比值从能量的角度描述了静电场中该位置的性质
q0
交流与讨论：
一、电势
1、定义：
电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值，叫做这一点的电势。
2、定义式：
3、单位：伏特，符号为V
4、电势只有大小，没有方向，是标量。
5、电势具有相对性
电势是相对于零势能参考点的，
一般选取无穷远电势为0，实际应用中常取大地电势为0
（注意：φ，Ep，q代入正负值计算）
1、电场中两点间电势的差值，叫电势差，也叫电压。
则有
或者
显然
电场中A点的电势为
，B点的电势为
2、设电场中A、B两点的电势为UAB
3、电势差是标量，正负不表示方向，表示两点间电势的高低。
二、电势差
或
电荷q从电场中A点移到B点，
电场力做功
电场力做功与电势差的关系：
说明：
①由UAB＝WAB/q知，UAB在数值上等于单位正电荷由A移到B点时电场力所做的功WAB
②公式WAB＝qUAB适用于任何电场，UAB为电场中A、B两点间的电势差．
③电势差单位也是伏特，是描述电场本身性质的物理量，只与位置有关。
（注意：WAB，UAB，q代入正负值计算）
电势的正负是与零电势点相比较而言的，某点的电势为正，即表示该点电势比零点高，正电荷放在该点，电势能比放在零点时的电势能大。
某点的电势为负，即表示该点电势比零点低，正电荷放在该点，电势能比放在零点时的电势能小。
思考与讨论：如果放的是负电荷呢？
E
+
零电势
+
Ep=qφ
→
三、电势和电势差的正负
AB两点间的电势差如果为正，表示A点电势高于B点，正电荷从A点移到B点过程中，电场力做正功，反之，电场力做负功。
某点电势的正负，与零电势的选取有关。但两点间电势差的正负及数值，与零电势的选取无关。
E
A
B
三、电势和电势差的正负
讨论交流：
1.把正电荷+q从A移动到B，电场力做什么功？AB两点哪一点电势较高？
E
A
B
2.把负电荷-q从A移动到B，电场力做什么功？AB两点哪一点电势较高？
3.如果这是一个正点电荷电场的电场线，那么场源电荷离A近还是离B近？
4.如果这是一个负点电荷电场的电场线，那么场源电荷离A近还是离B近？
做正功，A高
做负功，A高
A近
B近
结论：沿电场线方向，电势降低
在地图上，常用等高线表示地势的高低。
在电场的图示中，常用等势面来表示电势的高低。
电场中电势相同的各点构成的面叫做等势面
可以形象描述电势的分布
四、等势面
几种常见的等势面
正点电荷的等势面
匀强电场的等势面
等量异种电荷的等势面
等量同种电荷的等势面
四、等势面
（1）在同一等势面上的任意两点间移动电荷，电场力不做功
（2）电场线（或E）垂直等势面，且由电势较高的等势面指向电势较低的等势面
等势面的特点
（4）等势面密处场强大、电场线密，等势面疏处场强小、电场线疏
（3）不同等势面在空间不相交、不相切，闭合
（5）沿电场方向电势降低最快
（6）匀强电场中电势均匀变化
20
10
0
典例分析
1．如图所示，Q是带正电的点电荷，P1、P2为其产生的电场中的两点，若E1、E2分别为P1和P2两点的电场强度的大小，φ1、φ2分别为P1和P2两点的电势，则(　　)
A．E1>E2，φ1>φ2　　　 B．E1>E2，φ1<φ2
C．E1φ2 D．E1A　由正电荷周围电场线的特点可知E1>E2，沿电场线方向电势逐渐降低，可知φ1>φ2，A正确．
典例分析
2.(多选)如图所示，a、b、c、d为一族与水平面平行的等势面，且Uab＝Ubc＝Ucd＜0，一质量为m的带电油滴沿图中的曲线由A向B运动，下列说法正确的是(　　)
A．油滴一定带负电
B．油滴做匀变速曲线运动
C．从A点运动到B点，油滴的电势能增加
D．从A到B的运动过程中，油滴重力势能的改变量等于电势能的改变量
典例分析
由题图和Uab＝Ubc＝Ucd＜0可知电场E为匀强电场，且方向竖直向下，根据运动轨迹偏转方向可判断油滴带负电，故A、B正确．从A点运动到B点，电场力做正功，油滴的电势能减小，故C错误；根据动能定理可知，油滴重力势能的改变量等于电势能的改变量和动能的改变量，故D错误．
典例分析
3．(多选)如图所示，某区域电场线左右对称分布，M、N为对称线上的两点．下列说法正确的是(　　)
A．M点的电势一定高于N点电势
B．M点的场强一定大于N点场强
C．正电荷在M点的电势能大于在N点的电势能
D．将电子从M点移动到N点，电场力做正功
典例分析
AC 沿电场线方向，电势降低，所以M点电势一定高于N点电势，A正确．电场线的疏密程度表示电场的强弱，由题图可知，M点场强一定小于N点场强，B错误．若把正电荷由M点移到N点，电场力做正功，电荷的电势能减小，所以EpM＞EpN，C正确．电子在电场中受电场力的方向沿N指向M，电子从M点移动到N点，电场力做负功，D错误．
典例分析
4．在如图所示的四种电场中，分别标记有a、b两点．其中a、b两点的电势相等，电场强度大小相等、方向也相同的是(　　)
A．图甲：与点电荷等距的a、b两点
B．图乙：两等量异种点电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点
C．图丙：点电荷与带电平板形成的电场中平板上表面的a、b两点
D．图丁：匀强电场中的a、b两点
典例分析
B　[图甲中的a、b两点电势相同，场强的大小也相同，但是场强的方向不同，故A错误．图乙中的a、b两点的电势相等，电场强度大小相等、方向都是水平向左，故B正确．图丙中的a、b两点电势相等，场强的方向垂直于平板，但是大小不同，故C错误．图丁中的匀强电场中的a、b两点，a点的电势低于b点的电势，两点的场强大小和方向均相同，故D错误．]
课堂小结
一、电势：
二、电势差：电场中两点间电势的差值，叫电势差，也叫电压。
电场力做功与电势差的关系：
三、电势和电势差的正负
四、等势面：电场中电势相同的各点构成的面叫做等势面
掌握常见的等势面分布
或
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