高中物理人教版1第一章静电场第5节电势差 同课异构

电势差【教学目标】1．理解电势差的概念；2．知道电势和电势差的关系；3．会计算点电荷在电场力作用下，从电场中一点移动到另一点时电场力所做的功。【教学重点】电势差的概念，电势能的改变与电场力做功的关系，电场力做功的计算。【自主预习】1、电势差：（又叫电压） （1）定义：；（2）定义式：；（3）单位：符号：。电势的正负表示比零电势或。当取无穷远处为零电势时：正点电荷的电场中各点电势都零，负点电荷的电场中各点电势都零。2．电荷在电场中移动时：若电场力做正功，则电荷的电势能；若电场力做负功，则电荷的电势能。（电场力做功跟电势能变化的关系与重力做功跟重力势能变化的关系相似）也就是说电荷q从A移到B时，电场力做功WAB等于电荷在A、B两点时的电势能之差。即WAB=。由此可见在电场中移动电荷时，电场力做的功只与电荷的位置有关，而与电荷运动的具体无关。（这跟重力做功的特征相似）本节得到的电场力做功公式WAB=qUAB使我们计算电场力做功像计算重力做功一样简单方便。【要点突破】一、电势差定义式UAB＝WAB/q的理解1．UAB＝eq\f(WAB,q)中，WAB为q从初位置A运动到末位置B时静电力做的功，计算时W与U的角标要对应，即WAB＝qUAB，WBA＝qUBA.2．UAB＝eq\f(WAB,q)中，各量均可带正负号运算．但代表的意义不同．WAB的正、负号表示正、负功；q的正、负号表示电性，UAB的正、负号反映φA、φB的高低．3．公式UAB＝eq\f(WAB,q)不能认为UAB与WAB成正比，与q成反比，只是可以利用WAB、q来测量A、B两点电势差UAB，UAB由电场和A、B两点的位置决定．4．WAB＝qUAB，适用于任何电场．静电力做的功WAB与移动电荷q的路径无关．只与初、末位置的电势差有关．二、有静电力做功时的功能关系1．只有静电力做功只发生电势能和动能之间的相互转化，电势能和动能之和保持不变，它们之间的大小关系为：W电＝－ΔE电＝ΔEk.2．只有静电力和重力做功只发生电势能、重力势能和动能之间的相互转化，电势能、重力势能、动能三者之和保持不变，功和能的大小关系为：W电＋WG＝－(ΔE电＋ΔEp)＝ΔEk.3．多个力做功多种形式的能量参与转化，要根据不同力做功和不同形式能转化的对应关系分析，总功等于动能的变化，其关系为：W电＋W其他＝ΔEk.4．静电力做功的计算方法有三种：(1)在匀强电场中，W＝Flcosα＝qElcosα，α是E、l方向的夹角．(2)WAB＝qUAB既适用于匀强电场，又适用于非匀强电场．(3)由静电场的功能关系也可确定静电力做功.三.描述电势差的两个公式UAB＝eq\f(WAB,q)和UAB＝φA－φB的区别是什么？电场具有多种属性，我们可以从不同角度描述电场的属性，公式UAB＝eq\f(WAB,q)是从静电力做功的角度，而UAB＝φA－φB是从电势出发来定义电势差．UAB＝eq\f(WAB,q)中，WAB为q从初位置A移动到末位置B静电力做的功，WAB可为正值，也可为负值；q为电荷所带电荷量，正电荷取正值，负电荷取负值．由UAB＝eq\f(WAB,q)可以看出，UAB在数值上等于单位正电荷由A移到B点时静电力所做的功WAB，若静电力对单位正电荷做正功，UAB为正值；若静电力对单位正电荷做负功，则UAB为负值.四.电势差和电势的区别与联系是什么？电势φ电势差UAB＝φA－φB区别(1)(电场中某点的)电势与零电势点的选取有关(一般取无限远处或地球表面的电势为零电势)(2)电势由电场本身决定，反映电场的能的性质(3)相对量(4)标量，可正可负，正负号相对零电势面而言(1)(电场中两点间的)电势差与零电势点的选取无关(2)电势差由电场和这两点间的位置决定(3)绝对量(4)标量，可正可负，正负号反映了φA、φB的高低联系(1)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(2)电势与电势差的单位相同，皆为伏特(V)【典型例题】一、电势差概念的理解【例1】下列说法正确的是()A．A、B两点的电势差，等于将正电荷从A点移到B点时静电力所做的功B．电势差是一个标量，但是有正值或负值之分C．由于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．A、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UAB＝UBA二、电势差公式的应用【例2】有一个带电荷量q＝－3×10－6C的点电荷，从某电场中的A点移到B点，电荷克服静电力做6×10－4J的功，从B点移到C点，静电力对电荷做9×10－4J的功，求A、C两点的电势差并说明A、C【例3】在电场中把一个电量为2×10－9C的正电荷从电场中的A点移到B点，电场力做功×10－7J，再把这个电荷从B点移到C点，电场力做功-4×10－7J(1)A、B、C三点中哪点电势高？哪点电势低？（2）A、B间，B、C间，C、A间的电势差各是多少？（3）把×10－9C的电荷从A点移到C三、电场中电场强度、电势、电势差、等势面之间的关系【例4】如图所示，实线为电场线，虚线为等势线，且AB＝BC，电场中的A、B、C三点的场强分别为EA、EB、EC，电势分别为φA、φB、φC，AB、BC间的电势差分别为UAB、UBC，则下列关系中正确的是()A．φA>φB>φCB．EC>EB>EAC．UAB<UBCD．UAB＝UBC【达标检测】1.对UAB＝1V的正确理解是()A．从A到B移动qC的正电荷，静电力做功1JB．从A到B移动1C的正电荷，静电力做功1JC．从B到A移动1C的正电荷，静电力做功1JD．从A到B移动1C的正电荷，静电力做功－1J2．一个带正电荷的质点，电荷量q＝×10－9C，在静电场中由a点移到b点，在这过程中，除静电力做功外，其他力做功为×10－5J，质点的动能增加了×10－5J，则ab两点间电势差UabA．×104VB．×104VC．×104VD．×104V3．万有引力可以理解为：任何有质量的物体都要在其周围空间产生一个引力场，而一个有质量的物体在其他有质量的物体所产生的引力场中都要受到该场的引力作用．这种情况可以与电场相类比，那么在地球产生的引力场中的重力加速度，可以与电场中下列哪种物理量相类比()A．电势B．电势能C．电场强度D．静电力4．在电场中，一个电子由a点移到b点时静电力做功为5eV，则以下说法中正确的是()A．电场强度的方向一定由b沿直线指向aB．a、b两点间电势差Uab＝5VC．电子的电势能减少5eVD．电子的电势能减少5J5．关于电势差的说法中正确的是()A．两点间的电势差等于电荷从其中一点移到另一点时静电力所做的功B．1C电荷从电场中一点移动到另一点，如果静电力做了1J的功，这两点间的电势差就是1VC．在两点间移动电荷时，静电力做功的多少跟这两点间的电势差无关D．两点间电势差的大小跟放入这两点的电荷的电荷量成反比6．如图所示，虚线a、b、c代表电场中三个等势面，相邻等势面之间的电势差相等，即Uab＝Ubc，实线为一带正电的质点，仅在静电力作用下通过该区域时的运动轨迹，P、Q是这条轨迹上的两点，据此可知()A．三个等势面中，a的电势最高B．带电质点在P点具有的电势能比在Q点具有的电势能大C．带电质点通过P点时的动能比通过Q点时大D．带电质点通过P点时的加速度比通过Q点时大7．如图所示的匀强电场E的区域内，由A、B、C、D、A′、B′、C′、D′作为顶点构成一正方体空间，电场方向与面ABCD垂直，下列说法正确的是()A．A、D两点间电势差UAD与A、A′两点间电势差UAA′相等B带正电的粒子从A点沿路径A→D→D′移到D′点,静电力做正功C带负电的粒子从A点沿路径A→D→D′移到D′点,电势能减小D带电粒子从A点移到C′点,沿对角线A→C′与沿路径A→B→B′→C′静电力做功相同8．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，它的动能应为()A．8eVB．13eVC．20eVD．34eV9．如图所示，为一组未知方向的匀强电场的电场线，把电荷量为1×10－6C的负电荷从A点沿水平线移至B点，静电力做了2×10－6J的功，A、B间的距离为2cm，求：(1)匀强电场场强是多大？方向如何？(2)A、B两点间的电势差是多大？若B点电势为1V，则A点电势是多大？电子处于B点时，具有多少电势能？10．如图所示，光滑绝缘细杆竖直放置，它与以正电荷Q为圆心的某圆交于B、C两点，质量为m、带电荷量－q的有孔小球从杆上A点无初速度下滑，已知q≪Q，AB＝h，小球滑到B点时的速度大小为eq\r(3gh).求：(1)小球由A到B的过程