高中物理选修3-1 第一章静电场1.5学案设计

学案设计 第一章静电场5电势差学习目标1.掌握电势差的概念.2.会应用电势差的概念求解静电力对电荷所做的功.自主探究1.电荷、电场强度、电势、电势能是怎样定义的?电荷:.电场强度:.电势:.电势能:.2.电场中两点间电势的叫做电势差.电场中的各点电势的大小与电势零点的选取,但电场中两点的电势差与电势零点的选取.电势与电势差都是反映电场中的物理量.合作探究(一)电势差【情景引入,展示目标】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点为电势零点,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点为电势零点,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?小结:电势是描述电场能性质的物理量,并且在电场中的不同位置,电势不同,那么不同点的电势的差值就叫做电势差.【推导】根据教材第20页的电势差的定义和前面电势能与电场力关系的变化关系,试着推导电势差的定义式.推导一: 推导二:【思考讨论】如图所示,如果B板接地(取大地的电势为0,则与大地相连的导体的电势也为0),则A点电势为8 V,M点的电势为6 V,N点电势为2 V,M、N两点间的电势差是多少?如果改为A板接地,B板电势多大?M、N两点电势各多大?M、N两点间电势差多大?【讨论后小结】1.电势差与电势的关系:.电势的数值与电势零点的选取关,电势差的数值与电势零点的选取关.2.物体在重力作用下从高处向低处移动时,重力做功,对于同一个物体,重力做功越多,高度差越大.与此类似,同一个电荷从一点移动到另一点时,电场力做功越多,就说这两点间的电势差.电势差UAB与q、WAB均关,仅与电场中A、B两点的位置关.3.电势差的物理意义:.UAB在数值上的含义:.4.单位:,符号,1 V=.(二)典型例题与尝试练习【典型例题】在电场中把电荷量为2.010-9 C的正电荷从A点移到B点,电场力做功1.510-7J,再把这个电荷从B点移到C点,克服电场力做功4.010-7J.(1)求A、B、C三点中哪点电势最高?哪点电势最低?(2)A、B间,B、C间,A、C间的电势差各是多大?(3)把-1.510-9 C的电荷从A移到C,静电力做多少功?电势能如何变化?变化多少?(4)根据以上所得结果,定性地画出电场分布的示意图,标出A、B、C三点可能的位置.【尝试练习】1.如图所示,Q是带负电的点电荷,A和B为其电场中的两点.若E1、E2为A、B两点的电场强度的大小,1、2为A、B两点的电势,则()A.E1E2,12B.E1E2,12C.E12D.E1E2,1B,电场强度EAEBB.电势AB,电场强度EAEpB4.如图A、B为两等量异号电荷,A带正电,B带负电,在A、B连线上有a、b、c三点,其中b为ac连线的中点,ab=bc,则()A.a点与c点的电场强度相同B.a点与c点的电势相同C.a、b间电势差与b、c间电势差相等D.点电荷q沿A、B连线的中垂线移动,电场力不做功5.在静电场中,一个带电量q=2.010-9 C的负电荷从A点移动到B点,在此过程中,除电场力外,其他力做的功为4.010-5 J,质点的动能增加了8.010-5 J,则A、B两点间的电势差为()A.210-4 VB.1104 VC.4104 VD.-2104 V参考答案自主探究1.电荷:自然界只存在两种电荷:正电荷和负电荷电场强度:放入电场中某点的试探电荷q所受的电场力F跟它的电荷量q的比值,叫做该点的电场强度.即E=Eq电势:电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值,即=Epq电势能:电荷在电场中具有的与电荷位置有关的能,叫电势能2.差值有关无关能的性质合作探究一、电势差【情景引入,展示目标】4 V2 V2 V0 V-2 V2 V【推导】推导一:根据定义UAB=A-B或者UBA=B-A推导二:电荷在电场中从A移动到B时,静电力做的功WAB=EpA-EpB=qA-qB=q(A-B)=qUAB所以 UAB=WABq【思考讨论】4 V-8 V-2 V-6 V4 V【讨论后小结】1.UAB=A-B或者UBA=B-A,UAB=-UBA有无2.越大无有3.电势差反映了电场本身的性质即为电场力作用下两点间移动1库仑的正电荷电场力做的功4.伏特V1 J/C二、典型例题与尝试练习【典型例题】解:(1)电荷从A移动到B,静电力做正功,所以A点电势比B点高.电荷从B移动到C,静电力做负功,所以C点电势比B点高.但C、B间电势差的绝对值比A、B间电势差的绝对值大,所以C点电势最高,A点次之,B点电势最低.(2)A、B间的电势差UAB=WABq=+1.510-7+2.010-9V=75 VB、C间的电势差UBC=WBCq=-4.010-7+2.010-9V=-200 VA、C间的电势差UAC=UAB+UBC=75 V-200 V=-125 V(3)带有-1.510-9 C的电荷从A移动到C时,静电力做的功为WAC=qUAC=(-1.510-9J)(-125)J=1.8