1、第十三章 電場 第五節 電勢差 電勢 教學目標 一、知識目標 了解什么是電勢。掌握電勢差、等勢面的概念，在頭腦中建立不同場等勢面圖景。二、能力目標滲透物理學方法的教育，運用理想化方法抽象出等勢面的空間模型。三、德育目標通過探究性物理學習活動，使學生獲得成功的愉悅，培養學生對參與物理學習的興趣，提高學習的信心教學重點電勢差、電勢的概念，電勢能的改變與電場力做功的關系，電功計算。教學難點電勢差的定義（比值）及“在電場中電場力對電荷做功引起電荷的電勢能的減少”的認識。教學方法類比法教學用具投影儀、幻燈片課時安排1課時教學過程一、引入新課前面我們曾經學習過用來描述電場力學性質的一個物理量場強（E）。下

2、面一起來回憶一下有關內容：（1）電場的基本性質；（2）場強是怎么定義的，方向如何？電場除了具有力的性質外，還具有能的性質，用什么物理量來描述這一性質電勢（U）。二、新課教學1電勢U放在電場中的電荷具有電勢能，電勢能與重力勢能相似具有相對性。一般來說如果將一個檢驗電荷放在點電荷電場中，在無窮遠處檢驗電荷具有的電勢能為零。電場為做正功電勢能減少，克服電場力做功，電勢能增加。如圖1所示，將一電量為q的正檢驗電荷放在正點電荷的電場中，B點為無窮遠處。此時q具有的電勢能為零，將q由B點移至A點，需克服電場力做功，電勢能增加，如果克服電場力做功為W，B點電勢能為零，所以A點電勢能為(W=)，電勢能與電量比

3、為q。換用2q的檢驗電荷，同理可知需克服電場力做功2W，在A點具有電勢能為2(2W=2)，電勢能與電量比為22q=q，換用 nq檢驗電荷，從 B點到A點需克服電場力做功n，在 A點具有的電勢能為n，電勢能與電量的比值為nnq=q。由此可見對于電場中的某一點來說，不同檢驗電荷具有的電勢能不同但電勢能與電量的比值相同，與檢驗電荷無關。如果將負檢驗電荷q從B點移至A點，電場力做正功，電勢能減少，B點電勢能為零，所以A點電勢能為，但電勢能與電量之比為/q，換用-2q，-3q，-nq，結果一樣。由此可以看出對于確定的電場來說，在電場中的同一點，不同的檢驗電荷可以具有不同的電勢能，但電勢能與電量的比值與檢

4、驗電荷無關，由場唯一決定，我們就把這一比值稱為場中這一點的電勢。如果用U表示電勢，用表示電荷q的電勢能，那么U=q（、q、U均可正可負，計算時帶符號運算）。此式只是電勢的定義式，而不是決定式場中某點電勢由場唯一決定。場定了，場中某點電勢就唯一確定了，與放不放檢驗電荷，放什么樣的檢驗電荷無關。（1）電勢是相對的，是相對于零勢面來說的，一般選大地或無限遠為零勢面。（2）沿著電場線方向電勢降低。如圖2所示：將正檢驗電荷q從無窮遠分別移至A，B，C，各點電場力所做負功為WA，WB， WC，且WAWBWC均為正值，WAqWBqWCq。即UAUBUC0沿著電場線方向電勢降低，同理可證負電荷電場也如此。（3

5、）正電荷電場中各點電勢均為正；負電荷電場中各點電勢均為負。關于正電荷的由（2）可知。關于負電荷由圖3可知：將正檢驗電荷q從無窮遠移至A點，電場力做正功，電勢能減少無窮遠處電勢能為零，在A點電勢能為負，電勢能與電量之比為負，即電勢為負。（4）電勢是標量，只有大小沒有方向。雖是標量但有正負，正的代表比零電勢高，負的代表比零電勢低，而不代表方向。（5）電勢的單位：伏特（V）2電勢差電場確定后，場中各點電勢就唯一確定了，一般來說不同的點具有不同的電勢，兩點間電勢的差值，稱為這兩點間的電勢差，也叫電壓。例：A點電勢UA，B點電勢UB，A、B兩點間的電勢差UAB=UAUB，如UA=10V，UB=5V，UA

6、B=UAUAB=10V（5V）=15V，BA兩點間電勢差為UBA=UBUA=（5V）10V=15V，UBA=UAB。知道了電場中兩點的電勢，由W= qU即可算出電荷在這兩點的電勢能，從而算出從一點到另一點電勢能的增量，設UAUB，則正電荷在A點，電勢能為UAq，在B點電勢能為UBq，q從A點移到B點電勢能減少了qUAqUB。而電勢能的減少等于電場力做的正功，所以正電荷從A點移到B點時電場力做的正功W=qUAqUB=q（UAUB）=qUAB，如果把正電荷q從B點移到A點，電勢能增加了qUAqUB，而電勢能的增加等于電場力做的負功，所以正電荷從 B點移到 A點電場力做的負功大小為qUAqUB=q（

7、UAUB）=qUAB。與此類似，將負電荷q從A移到B，或從B移到A，電場力做功的大小仍是qUAB，所以，在電場中AB兩點間移動電荷時，電場力做的功W等于電量q和這兩點間的電勢差U的乘積，即W=qU，式中q用C做單位，U用V做單位，W用J做單位，利用這個公式時，qU都取絕對值，算出的功W也為絕對值。說明：（1）電勢能是相對的，而電勢能的變化是絕對的，E= qUAB或E=qUBA，僅由q與兩點間電勢差決定。（2）電場力做正功，電勢能減少，末態減初態，增量為負。電場力做負功，電勢能增加，末態減初態，增量E為正。例題：設電場中AB兩點電勢差U2.0×102V，帶電粒子的電量q1.2×108C，把q從A點移到B點，電場力做了多少功？是正功還是負功？設UAUB。W=qU=1.2×108×2.0×102J =2.4×106J因為UAUB，q為正電荷，故q在B點的電勢能大于A點電勢能，即從A點移到B點電勢能增加，即電功力做負功。三、小結1電場中兩點間電勢差，類同于重力場中的兩點間的高度差。電勢差U=W/q U與W、q無關，與W、q的比值有關。2電場中某點的電勢，類同于重力場中某點