高考物理核心要点突破系列课件：第13章第五节电势差电势(人教版选修31)

1、第五节电势差电势第五节电势差电势目标概览目标概览重点难点：重点难点：1.重点：电势差与电势的概念，电重点：电势差与电势的概念，电场力做功与电势能改变的关系场力做功与电势能改变的关系2难点：对电势差与电势概念的理解难点：对电势差与电势概念的理解学法指导：类比高度差、高度、重力势能，理学法指导：类比高度差、高度、重力势能，理解电势差、电势、电势能解电势差、电势、电势能第第五五节节电电势势差差电电势势课堂互动讲练课堂互动讲练随堂达标自测随堂达标自测课时活页训练课时活页训练基础知识梳理基础知识梳理核心要点突破核心要点突破基础知识梳理基础知识梳理一、电势差一、电势差1定义：电荷定义：电荷q在电场中由一点

2、在电场中由一点a移动到另一点移动到另一点b时，时，_所做的功所做的功wab与电荷量与电荷量q的比值的比值wab/q，叫做，叫做a、b两点间的电势差，也叫两点间的电势差，也叫_，用用uab表示表示2公式：公式：uab_.3单位：单位：_，简称，简称_，符号是，符号是_.电场力电场力电压电压伏特伏特伏伏v4物理意义：电场中物理意义：电场中a、b两点间的电势差，在两点间的电势差，在数值上等于数值上等于_由由a点移动到点移动到b点时电场点时电场力所做的功力所做的功wab.5特点：电场力所做的功特点：电场力所做的功wab跟移动电荷的跟移动电荷的_无关，只跟无关，只跟_有关电势有关电势差差 ua b跟 移

3、 动 电 荷 的跟 移 动 电 荷 的 _ _ _ _ _ _ _ 无 关 ， 跟无 关 ， 跟_无关，它反映了无关，它反映了_的性质的性质单位正电荷单位正电荷路径路径两点间电势差两点间电势差电荷量电荷量电荷的电性电荷的电性电场电场二、电势二、电势1定义：电场中某点的电势是指该点与定义：电场中某点的电势是指该点与_之间的电势差，用之间的电势差，用表示表示2物理意义：电场中某点的电势，等于物理意义：电场中某点的电势，等于_由该点移动到参考点由该点移动到参考点(零电势点零电势点)时时_所做的功所做的功3电势与电势差的关系：电场中两点之间的电电势与电势差的关系：电场中两点之间的电势差等于这两点的势差

4、等于这两点的_uab _.4电势与电场线的关系：沿着电场线的方向电电势与电场线的关系：沿着电场线的方向电势势_零电零电势点势点单位正单位正电荷电荷电场力电场力电势之差电势之差ab越来越低越来越低提示提示( (1) )电场中某点的电势与参考面的选取有关，电场中某点的电势与参考面的选取有关，两点的电势差与参考面的选取有关吗？两点的电势差与参考面的选取有关吗？ ( (2) )一点电荷在一点电荷在a点的电势能是点的电势能是2102 j，移动到移动到b点时的电势能是点时的电势能是4102 j，电势，电势是升高还是降低了？是升高还是降低了？【思考【思考提示】提示】 (1)无关无关(2)若点电荷是正电荷，电

5、势降低，若是负电若点电荷是正电荷，电势降低，若是负电荷，电势升高荷，电势升高三、电势能三、电势能1定义：电荷在定义：电荷在_中具有的能叫做电势能中具有的能叫做电势能2电场力做功与电势能变化的关系：在电场中移电场力做功与电势能变化的关系：在电场中移动电荷，如果电场力做正功，则电势能动电荷，如果电场力做正功，则电势能_， _转化为其他形式的能；如果电场力做负转化为其他形式的能；如果电场力做负功，则电势能功，则电势能_， _形式的能转化为形式的能转化为_电场电场减小减小电势能电势能增加增加其他其他电势能电势能核心要点突破核心要点突破一、电势、电势能的大小、正负的判定方法一、电势、电势能的大小、正负的

6、判定方法1根据场源电荷判定：离场源正电荷越近，电根据场源电荷判定：离场源正电荷越近，电势越高，检验正电荷的电势能越大，检验负电荷势越高，检验正电荷的电势能越大，检验负电荷的电势能越小的电势能越小2根据电场线判断：顺着电场线的方向，电势根据电场线判断：顺着电场线的方向，电势逐渐降低，检验正电荷的电势能减小，检验负电逐渐降低，检验正电荷的电势能减小，检验负电荷的电势能增加逆着电场线的方向，电势逐渐荷的电势能增加逆着电场线的方向，电势逐渐升高，检验正电荷的电势能增加，检验负电荷的升高，检验正电荷的电势能增加，检验负电荷的电势能减小电势能减小3根据电场力做功来判断：电场力对正电荷做正根据电场力做功来判

7、断：电场力对正电荷做正功时，电荷电势能减少，电势降低，做负功时，功时，电荷电势能减少，电势降低，做负功时，电荷电势能增加，电势升高；对负电荷做正功时电荷电势能增加，电势升高；对负电荷做正功时电势升高，做负功电势降低电场力对任何电荷电势升高，做负功电势降低电场力对任何电荷做正功电势能都减少，做负功电势能都增加做正功电势能都减少，做负功电势能都增加特别提醒特别提醒1电势的高低是相对的，在讨论电势大小时，电势的高低是相对的，在讨论电势大小时，首先必须选定某一位置的电势为零，否则讨论是首先必须选定某一位置的电势为零，否则讨论是无意义的无意义的2零电势点的选取是任意的，通常取无穷远为零电势点的选取是任意

8、的，通常取无穷远为零电势点，所以在正点电荷的电场中各点的电势零电势点，所以在正点电荷的电场中各点的电势均大于零；负点电荷的电场中各点的电势均小于均大于零；负点电荷的电场中各点的电势均小于零零二、正确理解电场力做功二、正确理解电场力做功1电场力做功的特点电场力做功的特点在电场中两点间移动电荷，电场力所做的功与路在电场中两点间移动电荷，电场力所做的功与路径无关，只取决于电量径无关，只取决于电量q和两点间的电势差和两点间的电势差2电场力做功量度电势能的变化电场力做功量度电势能的变化(1)电场力做功的过程就是电势能和其他形式能量电场力做功的过程就是电势能和其他形式能量转化的过程，电场力做多少功，就有多

9、少电势能转化的过程，电场力做多少功，就有多少电势能和其他形式能量相互转化和其他形式能量相互转化(2)电势能的变化要靠电场力做功来实现电势能的变化要靠电场力做功来实现3应用公式应用公式wabquab计算电场力做功应注意计算电场力做功应注意的问题的问题(1)该公式适用于任何静电场，而不只是适用于该公式适用于任何静电场，而不只是适用于匀强电场匀强电场(2)公式中的三个量均有正、负之分，计算时公式中的三个量均有正、负之分，计算时w和和u的下标要对应，将的下标要对应，将q、uab带正负号代入公带正负号代入公式进行计算，式进行计算，wabquab之值若为正，则表示之值若为正，则表示电场力做正功，反之则做负

10、功电场力做正功，反之则做负功(3)为计算方便，也可以对公式中的物理量为计算方便，也可以对公式中的物理量w、uab、q都只取绝对值代入公式进行计算，然后都只取绝对值代入公式进行计算，然后根据电场力方向与位移根据电场力方向与位移(速度速度)方向的夹角来判方向的夹角来判断功的正、负断功的正、负特别提醒特别提醒1wabwba，uabuba.2wqu和和wqed都能计算电场力所做的都能计算电场力所做的功，但两个公式的定义和适用条件不同，后者功，但两个公式的定义和适用条件不同，后者仅适用于匀强电场，并且仅适用于匀强电场，并且d是沿电场线方向的位是沿电场线方向的位移移即使应用即使应用在电场中把一个电荷量为在

11、电场中把一个电荷量为6106 c的负电荷从的负电荷从a点移到点移到b点，克服电场力做功点，克服电场力做功3105 j，再将，再将电荷从电荷从b点移到点移到c点，电场力做功点，电场力做功1.2105 j，求求a与与b、b与与c、a与与c间的电势差间的电势差解析：电荷从解析：电荷从a移到移到b时，克服电场力做功，表时，克服电场力做功，表示电场力做负功，相当于在重力场中把物体举高示电场力做负功，相当于在重力场中把物体举高克服重力做功，因此克服重力做功，因此wab3105 j，电荷从，电荷从b移到移到c，wbc1.2105 j.根据电荷移动时电场力的功和电势差的关系得：根据电荷移动时电场力的功和电势差

12、的关系得：答案：答案：5 v2 v3 v三、等量点电荷电场的电势分布特点三、等量点电荷电场的电势分布特点1等量正点电荷的电场等量正点电荷的电场(如图如图1351甲甲)：在连：在连线上的各点，中点线上的各点，中点o的电势最低；在中垂线上各的电势最低；在中垂线上各点，点，o点的电势却最高，从中点沿中垂线向两侧，点的电势却最高，从中点沿中垂线向两侧，电势逐渐降低，连线上电势逐渐降低，连线上a、a和中垂线上和中垂线上b、b对称等势对称等势图图13512等量负点电荷的电场：连线上的各点，中点等量负点电荷的电场：连线上的各点，中点o的电势最高，中垂线上各点，的电势最高，中垂线上各点，o点的电势最低点的电势

13、最低,从中点沿中垂线向两侧，电势逐渐升高，连线上从中点沿中垂线向两侧，电势逐渐升高，连线上和中垂线上关于中点的对称点等势和中垂线上关于中点的对称点等势3等量异种点电荷的电场等量异种点电荷的电场(如图如图1351乙乙)：在连线上，从正电荷到负电荷，电势逐渐降在连线上，从正电荷到负电荷，电势逐渐降低沿中垂线移动电荷，电场力不做功，故中垂低沿中垂线移动电荷，电场力不做功，故中垂线上各点电势相等线上各点电势相等四、四个物理量综合比较表四、四个物理量综合比较表把一个把一个q3106c的正电荷由电场中的的正电荷由电场中的a点移到点移到b点，克服电场力做功点，克服电场力做功4.5105j，由，由b点再移到点

14、再移到c点，电场力做功为点，电场力做功为1.8104j，则电，则电场中场中a、b、c三点电热高低关系是怎样的？三点电热高低关系是怎样的？课堂互动讲练课堂互动讲练电势差和电势的计算电势差和电势的计算【答案】【答案】baca、b为电场中的两点，且为电场中的两点，且a点电势高于点电势高于b点点电势，则可知电势，则可知()a把负电荷从把负电荷从a点移到点移到b点电场力做负功，点电场力做负功，电势能增加电势能增加b把正电荷从把正电荷从a点移到点移到b点电场力做正功，点电场力做正功，电势能减少电势能减少c无论移动的是正电荷还是负电荷，电无论移动的是正电荷还是负电荷，电荷的电势能都要减少荷的电势能都要减少d

15、无论是否有电荷移动，无论是否有电荷移动，a点的电势能总点的电势能总是大于是大于b点的电势能点的电势能电场力做功与电势能变化的关系电场力做功与电势能变化的关系【解析】【解析】正电荷在电势越高的地方具有的电势正电荷在电势越高的地方具有的电势能越大，而负电荷在电势越高的地方具有的电势能越大，而负电荷在电势越高的地方具有的电势能越小由此可知正电荷从能越小由此可知正电荷从a点移到点移到b点电势能减点电势能减少；负电荷从少；负电荷从a点移到点移到b点电势能增加无论移动点电势能增加无论移动的是正电荷还是负电荷，电场力做正功电势能减的是正电荷还是负电荷，电场力做正功电势能减少，电场力做负功电势能增加，因此少，

16、电场力做负功电势能增加，因此a、b都是正都是正确的，确的，c错误对于错误对于d选项，我们首先要清楚，在选项，我们首先要清楚，在电场中某点放入电荷，这个电荷就具有电势能，电场中某点放入电荷，这个电荷就具有电势能，电势能是由放入电场的电荷和电场共同决定电势能是由放入电场的电荷和电场共同决定的不明确放在的不明确放在a、b两点的电荷性质，就不能比两点的电荷性质，就不能比较其电势能的高低若较其电势能的高低若a、b两点不放入电荷，单两点不放入电荷，单就电场中的某点，不存在电势能问题，因此就电场中的某点，不存在电势能问题，因此d选项选项错误故正确选项为错误故正确选项为a、b.【答案答案】ab【思维升华思维升

17、华】根据电场力做功判断电势能变根据电场力做功判断电势能变化的方法是最基本的方法，必须牢牢掌握化的方法是最基本的方法，必须牢牢掌握如图如图1352所示，电子在一条电场线所示，电子在一条电场线上从上从a点运动到点运动到b点，电势能增加，试确定点，电势能增加，试确定a与与b两点电势高低两点电势高低利用电场线比较场强、电势和电势能利用电场线比较场强、电势和电势能图图1352【解析】【解析】可用下面三种方法来分析：可用下面三种方法来分析：法一：利用电场线方向来判断法一：利用电场线方向来判断由于电势能增加，电场力一定做负功，即电场由于电势能增加，电场力一定做负功，即电场力方向和电荷运动方向相反，从力方向和

18、电荷运动方向相反，从b指向指向a，而负，而负电荷电场力的方向和场强方向相反，所以场强电荷电场力的方向和场强方向相反，所以场强方向是从方向是从a指向指向b，因此电场线的方向是从，因此电场线的方向是从a指向指向b.因为沿着电场的方向电势越来越低，故因为沿着电场的方向电势越来越低，故a点电点电势比势比b点电势高点电势高法二：利用电场力做功公式来判断法二：利用电场力做功公式来判断由于电势能增加，电场力一定做负功，即由于电势能增加，电场力一定做负功，即wab为为负值，而负值，而q是负电荷，即是负电荷，即q为负值为负值根据根据wabquabq(ab)，则，则ab0，故，故ab.法三：利用电势公式来判断法三

19、：利用电势公式来判断由由q可知，对正电荷，可知，对正电荷，q为正值，在电势越高为正值，在电势越高的地方电势能越大；对负电荷，的地方电势能越大；对负电荷，q为负值，在电为负值，在电势越高的地方电势能越小本题已知条件是负电势越高的地方电势能越小本题已知条件是负电荷在荷在a点电势能较小，故点电势能较小，故a点电势高点电势高【答案答案】ab【思维升华思维升华】判断电势高低的方法很多，但判断电势高低的方法很多，但最根本的是在于理解电势和电势能的概念最根本的是在于理解电势和电势能的概念如图如图1353所示，质量为所示，质量为m、带电量为、带电量为q的物体，可在水平轨道的物体，可在水平轨道ox上运动上运动o