新高中物理 1.4电势和电势差学案（含解析）粤教版选修31.doc

学案5电势和电势差学习目标定位 1.理解电势差的概念，理解电场力做功的特点，掌握电场力做功与电势能变化的关系.2.理解电势、等势面的概念，知道电势差与电势的关系.3.会用uabab及uabwab/q进行有关计算一、电势差电场力的功与所移动电荷的电荷量的比值与电荷无关，它反映了电场自身在a、b两点的性质我们定义这个比值为电场中a、b两点的电势差uab.在国际单位制中，电势差单位为伏特，简称伏，符号为v. 二、电势1如果在电场中选定一个参考点p，规定该点电势为零，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点移到参考点p时电场力所做的功用a表示a点的电势，则a，电势的单位是伏特2电场中任意两点a、b间的电势差可表示为uabab.若uab为正值，表示a点的电势比b点的电势高若uab为负值，表示a点的电势比b点电势低，电势只有大小，没有方向，是标量三、等势面电场中电势相等的点构成的曲面叫做等势面，相邻等势面之间的电势差值相等时，等势面密集的地方，电场较强，等势面稀疏的地方电场较弱.一、电场力做功的特点及其与电势能变化的关系问题设计1如图1所示，试探电荷q在电场强度为e的匀强电场中，(1)沿直线从a移动到b，电场力做的功为多少？(2)若q沿折线amb从a点移动到b点，电场力做的功为多少？(3)若q沿任意曲线从a点移动到b点，电场力做的功为多少？据此可以得出什么结论？图1答案(1)电场力fqe，电场力与位移夹角为，电场力对试探电荷q做的功wf|ab|cos qe|am|.(2)在线段am上电场力做的功w1qe|am|.在线段mb上电场力做的功w20，总功ww1w2qe|am|.(3)电荷在匀强电场中沿任意路径由a运动到b，电场力做功相同，为qe|am|.说明对同一电荷，电场力做功与路径无关，只与电荷的初末位置有关2类比重力做功与重力势能变化的关系，电场力做正功，电势能如何变化？电场力做负功，电势能如何变化？电场力做功与电势能变化有怎样的数量关系？答案电场力做正功，电势能减少；电场力做负功，电势能增加电场力做功的值等于电势能的变化量，即：wabepaepb.要点提炼1电场力做功的特点电场力对某电荷所做的功，与该电荷的初末位置有关，与电荷经过的路径无关(1)虽然此结论从匀强电场中推导出来，但也适用于非匀强电场(2)电场力做功与重力做功相似，只要初末位置确定了，移动电荷做的功就是确定值2电场力做功与电势能变化的关系电场力做正功，电势能减少，减少的电势能等于电场力做的功电场力做负功，电势能增加，增加的电势能等于克服电场力做的功，公式表达为wabepaepb.延伸思考当正电荷顺着电场线运动时，电场力做什么功？电势能是增加还是减少？当负电荷顺着电场线运动时，电场力做什么功？电势能是增加还是减少？答案正电荷顺着电场线运动时，电场力做正功，电势能减少负电荷顺着电场线运动时，电场力做负功，电势能增加二、电势问题设计如图2所示的匀强电场，场强为e，取o点为零势能点，a点距o点为l，ao连线与电场线的夹角为.电荷量分别为q和2q的试探电荷在a点的电势能为多少？电势能与电荷量的比值各是多少？图2答案由epaepowaoeqlcos ，知电荷量为q和2q的试探电荷在a点的电势能分别为eqlcos 、2eqlcos ；电势能与电荷量的比值相同，都为elcos .要点提炼1电场中某点的电势，在计算时应代入各自的正负号2电势的标量性：电势是标量，只有大小，没有方向，但有正负之分，电势为正表示比零电势高，电势为负表示比零电势低3电势的相对性：零电势点的选取原则：一般选大地或无穷远处为零电势，只有选取了零电势点才能确定某点的电势大小4电势是描述电场性质的物理量，决定于电场本身，与试探电荷无关5判断电势高低的方法：(1)利用电场线：沿着电场线方向电势逐渐降低(此为主要方法)；(2)利用公式判断，即在正电荷的电势能越大处，电势越高，负电荷电势能越大处，电势越低三、电势差问题设计如图3所示， a、b、c为同一电场线上的三点，取b点电势为零时，a、c两点的电势分别为8 v和6 va、c两点间的电势差uac是多少？c、a两点间的电势差uca是多少？图3答案uacac14 vucaca14 v要点提炼1电场中两点间电势差的计算公式：uabab，ubaba，uabuba.2电势差是标量，有正负，电势差的正负表示电势的高低uab0，表示a点电势比b点电势高延伸思考1上面的问题中，若取c点电势为零，a、c两点间的电势差uac是多少？c、a两点间的电势差uca是多少？a、b两点的电势分别是多少？答案 uacac14 vucaca14 va14 vb6 v2选取不同的零电势参考面，电场中某点的电势、两点之间的电势差也会随之改变吗？答案电场中某点的电势会改变，电势与零势面的选取有关两点间的电势差不会改变，电势差与零电势面的选取无关一、静电力做功与电势能变化的关系例1在电场中把一个电荷量为6106 c的负电荷从a点移到b点，克服静电力做功3105 j，则电荷从a到b的过程中，电势能变化了多少？是增加还是减少？若规定电荷在b点的电势能为零，则电荷在a点的电势能为多大？解析电荷克服静电力做功，即静电力做负功，有wab3105 j由wabepaepb知，电势能变化了3105 j；由于静电力做负功，则电势能增加若epb0，则由wabepaepb得epa3105 j.答案3105 j增加3105 j二、对电势的理解例2如果把电荷量q1.0108 c的电荷从无穷远移到电场中的a点，需要克服静电力做功w1.2104 j，那么，(1)q在a点的电势能和a点的电势各是多少？(2)q未移入电场前，a点的电势是多少？解析(1)静电力做负功，电势能增加，无穷远处的电势为零，电荷在无穷远处的电势能也为零，即0，ep0.由waepepa得epaepwa0(1.2104 j)1.2104 j再由a得a1.2104 v(2)a点的电势是由电场本身决定的，跟a点是否有电荷存在无关，所以q未移入电场前，a点的电势仍为1.2104 v.答案(1)1.2104 j1.2104 v(2)1.2104 v三、对电势和电势差的理解例3(双选)下列说法正确的是()a电势差与电势一样，是相对量，与零电势点的选取有关b电势差是一个标量，但有正、负之分c由于电场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，不随零电势面的不同而改变，所以uabuba解析电势具有相对性，与零电势点的选择有关而电势差是标量，有正、负之分，但大小与零电势点的选择无关故a错误，b正确；由于uabab，ubaba，故uabuba，故d错误；电势差为电场中两点电势之差，与移动电荷的路径无关，故c正确答案bc例4如图4所示，某电场的等势面用实线表示，各等势面的电势分别为10