高中物理 第一章 静电场 第五节 电势差课件2 新人教版选修31.ppt

第一章静电场 第五节电势差 新课标高中物理选修3 1 一 理解电势差的概念 二 掌握电场力做功与电势差的关系 会用wab quab解决有关问题 三 知道电势差和电势 等势面的关系 学习目标 下图是高压电器设备的放电现象 你想探究什么是 电压 吗 1 电场中两点间的电势的差值叫做 也叫 它与电势零点的选取 2 电场中a点电势记为 a b点的电势记为 b 则a b间的电势差表示成uab 或uba 3 电场力做的功和电势差的关系式 应用时要注意各物理量的正负 若q为负 uab为负 则静电力做的功为值 若q为负 uab为正 则静电力做的功为值 电势差 电压 无关 a b b a wab quab 负 正 自主探究 一 电势差 1 定义 电场中两点间电势的差值 2 表达式 uab a b uba b a uab uba 3 电势差是标量 但有正负 a b uab 0 a b uab 0 4 单位 v 伏 探究小结一 特别提醒 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 例1 在下图中 某电场的等势面用实线表示 各等势面的电势分别为10v 6v和 2v 则uab ubc uca 由图可知 a b处在同一个等势面上 则有 a b 故uab 0 bc间的电势差为ubc 10 2 12v ca间的电势差为uca 2 10 12v 0 12 12 3 电势 电势能的大小与零参考点的选取有关 是相对的 而电势差的大小与零参考点无关 请你探究电场强度 电势差 电势和电势能几个概念的异同点 自主探究 1 电场强度 电势都是由电场本身决定的 与是否放入电荷无关 而电势能是由电场和电荷共同决定的 2 电场强度是描述电场强弱和方向的物理量 也是反映电场力的性质的物理量 而电势和电势能是反映电场能的性质的物理量 1 wab epa epb q a q b q a b 即wab quab或uab 探究小结二 二 电势差与静电力做功的关系 2 说明 由uab wab q可以看出 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 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 例2 图中虚线所示为静电场中的等势面1 2 3 4 相邻的等势面之间的电势差相等 其中等势面3的电势为0 一带正电的点电荷在静电力的作用下运动 经过a b点时的动能分别为26ev和5ev 当这一点电荷运动到某一位置 其电势能变为 8ev时 它的动能应为 a 8evb 13evc 20evd 34ev 解析 由图可判断b点电势高于a点电势 设各等势面间电势差为u 则由动能定理 3qu ekb eka 5ev 26ev解得qu 7ev 所以 点电荷在等势面3上能量为e 7ev 5ev 12ev 则当电势能为 8ev时 由能量守恒得 动能为e 8 ev 20ev c 例3 如图所示 a b c表示点电荷的电场中的三个等势面 它们的电势分别为一带电粒子从等势面a上某处由静止释放后 仅受电场力作用运动 已知它经过等势面b时的速率为v 则它经过等势面c时的速度为 解析 设粒子经过等势面c时的速度为v 由动能定理得 代入数据解之得 v 1 5v 1 5v 例4 如图所示 q为固定的正点电荷 a b两点在q的正上方和q相距分别为h和0 25h 将另一点电荷从a点由静止释放 运动到b点时速度正好变为零 若此电荷在a点处的加速度大小为3 4g 试求 1 此电荷在b点处的加速度 2 a b两点间的电势差 用q和h表示 解析 1 由题意可知 这一电荷必为正电荷 设其电量为q 由牛顿第二定律 在a点时 在b点时 解之得 ab 3g方向向上 2 从a到b过程 由动能定理mg h 0 25h quab 0 例4 如图所示 q为固定的正点电荷 a b两点在q的正上方和q相距分别为h和0 25h 将另一点电荷从a点由静止释放 运动到b点时速度正好变为零 若此电荷在a点处的加速度大小为3 4g 试求 1 此电荷在b点处的加速度 2 a b两点间的电势差 用q和h表示 例5 如图所示 质量为m 带电荷量为q的粒子 以初速度v0从a点竖直向上射入真空中的沿水平方向的匀强电场中 粒子通过电场中b点时 速率vb 2v0 方向与电场的方向一致 则 1 小球沿竖直方向做什么运动 b点竖直高度h为多大 2 a b两点间电势差为多大 解析 1 因为竖直方向只受重力作用 所以小球在竖直方向做匀减速直线运动 在竖直方向上 例5 如图所示 质量为m 带电荷量为q的粒子 以初速度v0从a点竖直向上射入真空中的沿水平方向的匀强电场中 粒子通过电场中b点时 速率vb 2v0 方向与电场的方向一致 则 1 小球沿竖直方向做什么运动 b点竖直高度h为多大 2 a b两点间电势差为多大 2 由动能定理 练习1 在静电场中有a b c三点 有一个电荷q1 3 10 8c 自a移到b 电场力做功3 10 6j 另有一个电荷q2 1 10 8c 自a移到c 电场力做功3 10 6j 则a b c三点的电势由高到低的顺序是 b c两点间的电势差ubc为 v c a b 400 练习2 闪电是云层与云层或云层与高大建筑物间放电所致 在放电过程中将释放大量能量 1970年