5　电势差.pptx

第一章静电场 5电势差 1 理解电势差是描述电场的能的性质的物理量 2 知道电势差与电势零点的选取无关 熟练应用其概念及定义式进行相关的计算 3 知道电势与电势差的关系 教学目标 重点 1 电势差的概念 2 静电力做功公式的推导和该公式的具体应用 难点 静电力做功公式中正 负号的应用与正 负号的物理意义 重点难点 通过电场力做功来引入电势差的概念 可增强知识的可感知性 有助于学生的理解 在学习电势差的表达式和定义式时 应该注意下标的使用规则和正 负号表示的物理意义 在教学过程中 应从一个更高 更全面的基准点对已学知识进行综合 加强学生自身知识的再更新能力 这样使学生在已有知识基础上逐步理解 能帮助学生真正掌握电势差的概念 教学建议 导入一 物理学家牛顿说 如果说我比别人看得更远 那是因为我站在巨人的肩膀上 这句话的意思不言而喻 也一直将继续启迪后人 这里我们要讨论的是这句话的物理道理 假如牛顿真的站在了一个巨人的肩膀上 这个巨人的肩膀越高 牛顿所处的高度就越大 但牛顿的头顶到脚的高度差 身高 却保持不变 同样的道理 选择不同的位置作零电势点 电场中同一点的电势不同 但两点之间的数值之差 电势差 不变 因此 在物理学中 研究电势差更有实际意义 新课导入 导入二 教师幻灯片出示下面习题 某电场的等势面如图所示 试画出电场线的大致分布 若以C点为零电势点 则A点的电势为多少 D点的电势为多少 A D两点的电势相差多少 若以B点为零电势点 则A点的电势为多少 D点的电势为多少 A D两点的电势相差多少 教师巡视学生完成习题 提问 分别选C点和B点为零电势点 得到的A D两点的电势相差的值是什么关系 新课导入 学生 相同 教师 由此你可以得出什么结论 学生 这个差值与零电势点的选取无关 教师 这个差值我们就叫它电势差 这节课我们就来研究这一物理量 新课导入 1 定义 电场中两点间叫作电势差 也叫 2 公式 3 单位 符号 4 矢标性 电势差是量 但有正负 其正负表示两点间电势的高低 电势的差值 电压 UAB A B 伏特 V 标 电势差 知识点一 知识必备 1 公式 UAB 2 UAB在数值上等于电荷由A点移到B点时静电力所做的功 单位正 电势差与静电力做功的关系 知识点二 知识必备 想一想 电势的数值与零电势点的选取有关 电势差的数值与零电势点的选取有关吗 这与力学中的哪个概念相似 电势差的理解与计算 考点一 学习互动 要点总结 1 电势差反映了电场的能的性质 与试探电荷无关 2 电势差可以是正值也可以是负值 电势差的正负表示两点电势的高低 且UAB UBA 与零电势点的选取无关 3 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 学习互动 例1 多选 下列说法正确的是 A 电势差与电势都具有相对性 与零电势点的选取有关B 电势差是标量 但是正值和负值意义不同C 因为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D 电场中A B两点之间的电势差是恒定的 不随零电势点的不同而改变 所以UAB UBA 答案 BC 解析 电势具有相对性 电场中各点的电势与零电势点的选取有关 而电势差是标量 有正负之分 其大小与零电势点的选取无关 故A错误 B正确 学习互动 由于UAB A B UBA B A 故UAB UBA D错误 电势差为电场中两点电势之差 只跟这两点的位置有关 与移动电荷的路径无关 故C正确 1 在匀强电场中 因为静电力是恒力 所以可以用W qExcos 来计算静电力做的功 也可以用公式WAB qUAB来计算静电力做的功 2 在非匀强电场中 用WAB qUAB来计算静电力做的功 在使用此公式时 为简单起见 电荷量q和电势差UAB建议代入符号计算 电势差与静电力做功 考点二 学习互动 例2在电场中把带电荷量为2 0 10 9C的正电荷从A点移到B点 静电力做功1 5 10 7J 再把这个电荷从B点移到C点 静电力做功 4 0 10 7J 1 A B间 B C间 A C间的电势差各是多大 答案 75V 200V 125V 学习互动 例2在电场中把带电荷量为2 0 10 9C的正电荷从A点移到B点 静电力做功1 5 10 7J 再把这个电荷从B点移到C点 静电力做功 4 0 10 7J 2 把带电荷量为 1 5 10 9C的电荷从A点移到C点 静电力做多少功 答案 1 875 10 7J 学习互动 解析 把带电荷量为 1 5 10 9C的电荷从A点移到C点 静电力做功W AC q UAC 1 5 10 9 125 J 1 875 10 7J 图1 5 1 学习互动 图1 5 1 学习互动 1 多选 如图所示的等量异号电荷中 A带正电 B带负电 在A B连线上有a b c三点 其中b为连线的中点 且ab bc 则 A a点与c点的电场强度相同B a点与c点的电势相等C a b间电势差与b c间电势差相等D 点电荷沿AB中垂线移动时 电场力不做功 备用习题 答案 ACD 解析 由于a c两点关于b点对称 电场强度的大小和方向均相同 A正确 电场线由a点指向c点 所以有 a c B错误 由于ab bc 电荷由a点移到b点和由b点移到c点时 电场力做功相等 故Uab Ubc C正确 A B连线的中垂线为等势线 在等势线上移动电荷时 电场力不做功 D正确 2 如图所示 在场强大小为E的匀强电场中 将电荷量为 q的点电荷由A点沿直线移至B点 A B间的距离为L A B连线与电场方向成60 角 1 求点电荷所受电场力的大小 备用习题 答案 qE 解析 点电荷所受电场力的大小为F qE 2 如图所示 在场强大小为E的匀强电场中 将电荷量为 q的点电荷由A点沿直线移至B点 A B间的距离为L A B连线与电场方向成60 角 2 求在此过程中电场力做的功 备用习题 2 如图所示 在场强大小为E的匀强电场中 将电荷量为 q的点电荷由A点沿直线移至B点 A B间的距离为L A B连线与电场方向成60 角 3 求A B两点间的电势差并说明哪点电势高 备用习题 3 如图所示 a b c是氢原子的核外电子绕核运动的三条轨道 A B C分别为a b c三条轨道上的点 取电子在无穷远处时对应的电势能为0 则电子在a b c三个轨道上时对应的电势能分别为 13 6eV 3 4eV 1 51eV 由于某种因素 如加热或光照 的影响 电子会沿椭圆轨道跃迁到离核更远的轨道上运动 求 1 A B C三点的电势大小 备用习题 答案 13 6V3 4V1 51V 3 如图所示 a b c是氢原子的核外电子绕核运动的三条轨道 A B C分别为a b c三条轨道上的点 取电子在无穷远处时对应的电势能为0 则电子在a b c三个轨道上时对应的电势能分别为 13 6eV 3 4eV 1 51eV 由于某种因素 如加热或光照 的影响 电子会沿椭圆轨道跃迁到离核更远的轨道上运动 求 2 a b间与b c间电势差的大小 备用习题 答案 10 2V1 89V 解析 Uab A B 13 6 3 4 V 10 2VUbc B C 3 4 1 51 V 1 89V 1 电势差 静电力做功的理解 多选 下列关于电势差和静电力做功的说法中正确的是 A 电势差的大小由静电力在两点间移动电荷做的功和电荷的电荷量决定B 静电力在两点间移动某电荷做功的多少由两点间的电势差和该电荷的电荷量决定C 电势差是矢量 静电力做的功是标量D 在匀强电场中与电场线垂直的平面上任意两点的电势差均为零 自我检测 答案 BD 解析 电势差表征电场的能的性质 与试探电荷无关 选项A错误 自我检测 由W qU可知 选项B正确 电势差和静电力做的功都是标量 选项C错误 匀强电场中与电场线垂直的平面为等势面 等势面上任意两点的电势差为0 选项D正确 自我检测 答案 C 由WAB qUAB可知WAB与q UAB有关 与电荷移动的路径无关 选项B D错误 3 静电力做功的计算 如图1 5 2所示 在同一条电场线上有A B C三点 三点的电势分别是 A 5V B 2V C 0 将电荷量q 6 10 6C的点电荷从A移到B 1 静电力做功为多少 电势能变化了多少 图1 5 2 自我检测 答案 4 2 10 5J增加了4 2 10 5J 解析 将点电荷从A移到B 静电力做功WAB qUAB q A B 4 2 10 5J静电力做负功 电势能增加了4 2 10 5J 3 静电力做功的计算 如图1 5 2所示 在同一条电场线上有A B C三点 三点的电势分别是 A 5V B 2V C 0 将电荷量q 6 10 6C的点电荷从A移到B 2 若将该点电荷从B移到C 静电力做功为多少 电势能变