高中物理 静电场（二）第5节学案.doc

高中物理 静电场（二）第5节学习目标1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知道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。知识点一 电势差典例探究1. 如图所示，回答以下问题。(1) a、b哪点的电势比较高？负电荷在哪点的电势能比较大？(2) 负电荷由b移动到a时，静电力做正功还是负功？(3) a、b两点的电势差uab是正的还是负的？uba呢？【审题指导】知识点一 电势差自主学习1电场中两点间电势的 叫做电势差。2电势与电势差都是反映电场中 的物理量3电势与电势差都是 ，数值都有正负，单位相同4电场中两点的电势差公式：设电场中a点的电势为a，b点的电势为b，则ab间的电势差表示成uab= ，因为uba= 所以uab=uba。电场中某点的电势与零电势的选取 关，电场中两点间的电势差与零电势的选取 关。名师点睛1. 对电势差的理解(1) 电场中两点的电势差，由电场本身的初末位置决定在确定的电场中，即使不放入电荷，任何两点间的电势差都有确定的值(2) 讲到电势差时，必须明确所指的是哪两点(两位置)的电势差a、b间的电势差记为uab、而b、a间的电势差记为uba.(3) 电势差有正负，电势差的正负表示电场中两点电势的高低，如uab6 v说明b点的电势比a点的电势高6 v.2. 电势与电势差的区别与联系电势 电势差uaba-b区别 电场中某点的电势与零电势点的选取有关(一般取无限远处或大地电势为零) 电势由电场本身决定，反映电场的能的性质 相对量 可正可负，标量 电场中两点间的电势差与零电势点的选取无关 电势差由电场和这两点间的位置决定 绝对量 可正可负，标量 联系 电场中某点的电势在数值上等于该点与零电势点之间的电势差 电势与电势差的单位相同，皆为伏特(v) 先从电场线的走势判断出a、b两点电势的高低，再用公式epq、wbaquba、uaba-b求解。挑战自我2 在电场中a、b两点间电势差为uab75 v，b、c两点间电势差ubc200 v，则a、b、c三点的电势高低关系为( )aabc bacbccab dcba3如图，某电场的等势面用实线表示，各等势面的电势分别为10 v、6 v和2 v，则uab_，ubc_，uca_【学霸提示】电势的正负表示比零电势高或低。当取无穷远处为零电势时：正点电荷的电场中各点电势都大于零，负点电荷的电场中各点电势都小于零。电势差的正负表示电场中两点电势的高低：若a、b两点间电势差uab=a-b0，则表明a点电势高于b点电势；若a、b两点间电势差uab=a-b0，则表明a点电势低于b点电势。知识点二 静电力做功与电势差的关系典例探究1. 如图所示表示某静电场等势面的分布，电荷量为1.6109 c的正电荷从a经b、c到达d点从a到d，电场力对电荷做的功为() a4.8108 j b4.8108 jc8.0108 j d8.0108 j【审题指导】本题要抓住“电场力做功与电荷运动的路径无关，只与电荷的起始位置有关。”这一关键，运用公式wqu解题。2把带电荷量2108 c的正点电荷从无限远处移到电场中的a点，要克服电场力做功8106 j，若把该电荷从无限远处移到电场中的b点，需克服电场力做功2106 j，取无限远处电势为零求：(1) a点的电势。(2) a、b两点的电势差。(3 )若把2105 c的负电荷由a点移动到b点，电场力做的功。挑战自我3.有一带电荷量q3106 c的点电荷，知识点二 静电力做功与电势差的关系名声点睛1uab 的推导电荷q从电场中从a点移到b点，由静电力做功与电势能变化的关系可得wabepaepb，由电势能与电势的关系 可得epaqa，epbqb.所以wabq(ab)quab，所以有uab。 即电场中a、b两点间的电势差等于电场力做的功与试探电荷q的比值。2有关uab 的说明(1) 电势差uab与q、wab及移动电荷的路径均无关，仅与电场中a、b的位置有关，故电势差反映了电场本身的性质不能认为uab与wab成正比，与q成反比，但可以利用wab、q来测量a、b两点间的电势差uab.(2)uab 中，wab为q从初位置a移动到末位置b的过程中静电力做的功，wab可能为正值，也可能为负值；q为电荷所带电荷量，正电荷取正值，负电荷取负值在计算uab时，wab和q的正负可直接代入。3电场力做功 在电场中a、b两点间移动电荷时，电场力做的功等于电荷量与两点间电势差的乘积，即wabquab.(1) 公式wabquab适用于任何电场，其中uab为电场中a、b两点间的电势差，wab仅是电场力做的功，不包括从a到b移动电荷时，其他力所做的功。(2) 静电力做功与路径无关，只与初、末位置的电势差有关(3) 公式wabquab中各量均有正负，计算时w与u的角标要对应，即wabquab，wbaquba.另外，计算时各量也可用绝对值代入，而功的正负可借助于力与移动方向间的关系确定4. 静电力做功的计算方法(1) 根据电势能的变化与静电力做功的关系计算：静电力做了多少功，就有多少电势能和其他形式的能发生相互转化。(2) 应用公式wabquab计算，可求变力做功。(3)应用功的定义式求解匀强电场中静电力做的功wqescos.注意：此法只适用于匀强电场。(4) 由动能定理求解静电力做的功w电w其他ek.即若已知动能的改变量和其他力做功的情况，就可由上述式子求解静电力做的功。答案与解析知识点一 电势差自主学习1. 差值 2. 能的性质 3. 能的性质 4. a-b b-a 有 无典例探究1.【答案】(1) ba(2) 负功(3) uab是负的uba是正的【解析】(1) 因为沿电场线方向电势降低，故ba.又q0，由epq知，负电荷在a点的电势能大。(2) 因为ba，q0，故wbaqubaq(ba)0，即负电荷由b到a过程中，静电力做负功。(3) 由于ba，故uababb，uab200 v|ubc| v300 v因负电荷从b移到c电场力做正功，必是从低电势点移向高电势点，即：bc，ubc300 vucaucbubaubc(uab)300 v200 v100 v解法二：直接取代数值法电荷由a移向b克服电场力做功即电场力做负功，wab6104 j(2)若b0，由uabab得auab200 v由ubcbc得cbubc0(300) v300 v电荷在a点的电势能epaqa3106200 j6104 j，电荷在c点的电势能epcqc3106300 j9104 j. 课堂小测1.下列说法正确的是()aa、b两点的电势差，等于将正电荷从a点移到b点时静电力所做的功b电势差是一个标量，但是有正值或负值之分c由于静电力做功跟移动电荷的路径无关，所以电势差也跟移动电荷的路径无关，只跟这两点的位置有关da、b两点的电势差是恒定的，不随着零电势面的不同而改变，所以uabuba2一个带正电的质点，电荷量q2.0109 c，在静电场中由a点移动到b点在这个过程中，除静电力外，其他外力做的功为6.0105 j，质点的动能增加了8.0105 j，则a、b两点间的电势差uab为()a1104 vb1104 vc4104 v d7104v3. 带电荷量q=+5.010-8c的点电荷从a点移到b点时，克服电场力做功3.0106j已知b点的电势为ub=20v求：(1) a、b间的电势差；(2) a点的电势；(3) q从a到b的电势能变化；(4) 将q=-5.0x108c的点电荷放在a点时它的电势能4. 在某电场中的a、b两点间移动电量为q的电荷时，电荷的电势能的减少量为e，e跟电荷电量q的比值为5v，a、b两点间电势差为多少？如在a、b间移动电量为2q的电荷时，该电荷的电势能的变化为多少？这时a、b间的电势差多少？答案与解析1.【答案】bc【解析】由公式uab知，a、b两点的电势差在数值上等于将单位正电荷从a点移到b点时静电力所做的功，故a错误；又uabuba，d错误；b、c正确。2.【答案】a【解析】设静电力做功为w，由动能定理知：w6.0105 j8.0105 j，可求得w2.0105 j，因此a、b两点间的电势差为uab1104 v，故选项a正确。q在a点的电势能为正值 ep=q(ua0)=5.010840j =2106j4.【答案】见解