《10.2 电势差》教案、导学案、同步练习

16/16《10.2电势差》教案【教学目标】1．知道电势差的概念，知道电势差与电势零点的选择无关。2．掌握两点间电势差的表达式，知道两点之间电势差的正、负与这两点电势高低之间的对应关系。3．知道在电场中移动电荷时静电力做功与两点间电势差的关系，会应用静电力做功的公式进行计算。【教学重难点】知道在电场中移动电荷时静电力做功与两点间电势差的关系，会应用静电力做功的公式进行计算。【教学过程】一、新课教学1．电势差：（又叫电压）（1）定义：电场中两点间电势的差值叫作电势差，也叫电压。电荷q在电场力作用下由A点移到另一点B的过程中，电场力做的功WAB与电荷量q的比值，叫A、B两点之间的电势差UAB。（2）定义式：U（3）单位：伏特符号：V1V=1J/C（4）物理意义：电势差的值即为电场力作用下两点间移动一库仑的正电荷电场力做的功。例如：UAB=10V，移动1库仑正电荷电场力做功为10J，移动1库仑负电荷电场力做功－10J。2．静电力做功与电势差的关系教师引导：（1）UAB由什么决定？跟WAB、由电场本身的因素决；与WAB、q（2）WAB跟q、U跟q、UAB注意：应用公式φ=EPq，3．电势与电势差的比较：（1）电势差是电场中两点间的电势的差值，U（2）电场中某一点的电势的大小，与选取的参考点有关；电势差的大小，与选取的参考点无关。（3）电势和电势差都是标量，单位都是伏特，都有正负值：电势的正负表示该点比参考点的电势大或小；电势差的正负表示两点的电势的高低。【例1】在匀强电场中把电荷量为2.0×10－9C的点电荷从A点移动到B点，静电力做的功为1.6×10－7J。再把这个电荷从B点移动到C点，静电力做的功为-4.0×10－7J。（1）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）把电荷量为-1.5×10－9C的点电荷从A移动到C，静电力做的功是多少？（4）根据以上结果，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。【解答】（1）A→B，电场力正功，φB→C，电场力负功，φC>∴（2）UAB=U（3）U（4）说明：应用UAB【例2】一个电荷量为1×10－5C的电荷，从电场外某点移到电场内的一点A时，克服电场力做功0.006J，则A点的电势为600V；如果此电荷从电场外移到电场内的另一点B时，电场力做功0.002J，则B点的电势为200V，UAB=400V；若有另一电荷量为0.2C的负电荷从A移到B点，电场力做正功，大小为80J。4．等势面定义：电场中电势相同的各点构成的面叫做等势面。教师引导：（1）观察等势面与电场线的疏密情况有什么特点？说明什么问题？（2）观察等势面与电场线的的方向有什么特点？（3）思考：在等势面上移动电荷，静电力做功有什么特点？总结等势面的特点：（1）等势面越密的位置，电场强度越大。（2）等势面与电场线垂直，并且由电势高的等势面指向电势低的等势面。（3）在等势面上移动电荷静电力不做功。展示几种常见电场的等势面【练习1】如图所示，虚线a、b和c是某静电场中的三个等势面，它们的电势分别为φA、φB和A．粒子从K到L的过程中，电场力做负功B．粒子从L到M的过程中，电场力做负功C．粒子从K到L的过程中，电势能增加D．粒子从L到M的过程中，动能减少【练习2】如图所示，三个等差等势面上有a、b、c、d四点，若将一个正电荷由c经a移动到d电场力做正功W1，若由c经b移动到d电场力做正功W2，则（）A．W1>B．W1<WC．W1=D．W1=二、课堂小结1.电势差：两点的电势之差，也叫电压。2.电势差的单位：伏特符号V1V=1J/C3.电势差是标量。4.静电力做功与电势差的关系：WU5.电势差UAB与q、WAB均无关，仅与电场中A、B两位置有关。故电势差反映了电场本身的性质。6.电势的高低与参考点的选取有关，但电势差与参考点的选取无关。《10.2电势差》导学案【学习目标】1．知道电势差的概念，知道电势差与电势零点的选择无关。2．掌握两点间电势差的表达式，知道两点之间电势差的正、负与这两点电势高低之间的对应关系。3．知道在电场中移动电荷时静电力做功与两点间电势差的关系，会应用静电力做功的公式进行计算。【学习重难点】知道在电场中移动电荷时静电力做功与两点间电势差的关系，会应用静电力做功的公式进行计算。【学习过程】一、新课学习1．电势差：（又叫电压）（1）定义：电荷q在电场力作用下由A点移到另一点B的过程中，电场力做的功WAB与电荷量q的比值，叫A、B两点之间的电势差UAB。即：UAB=或UBA=，显然UAB=-UBA（2）定义式：（3）电势和电势差单位都是，符号，都有正负值，但都是量。a.电势的正负表示该点比电势零点的电势高或低；b.电势差的正负表示电场中两点电势的高低。（4）物理意义：电势差的值即为电场力作用下两点间移动一库仑的正电荷电场力做的功。2．静电力做功与电势差的关系（1）推导：电荷q在电场力作用下由A点移到另一点B的过程中，电场力做的功WAB与两点间电势差UAB关系：（2）关系式：或【思考】UAB由什么决定？由WAB、q决定吗？所以电势差反映了3．应用UABWAB>0，电场力做功；WAB<UAB>0，表示φAφB；UAB<0，表示4．电势与电势差的比较：（1）电势差是电场中两点间的电势的差值，U（2）电场中某一点的电势的大小，与选取的参考点；电势差的大小，与选取的参考点。（3）电势和电势差都是量，单位都是伏特，都有正负值：电势的正负表示该点比参考点的电势；电势差的正负表示两点的电势的。【例1】在匀强电场中把电荷量为2.0×10－9C的点电荷从A点移动到B点，静电力做的功为1.6×10－7J。再把这个电荷从B点移动到C点，静电力做的功为-4.0×10－7J。（1）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）把电荷量为-1.5×10－9C的点电荷从A移动到C，静电力做的功是多少？（4）根据以上结果，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。【例2】一个电荷量为1×10－5C的电荷，从电场外某点移到电场内的一点A时，克服电场力做功0.006J，则A点的电势为V；如果此电荷从电场外移到电场内的另一点B时，电场力做功0.002J，则B点的电势为V，UAB=V；若有另一电荷量为0.2C的负电荷从A移到B点，电场力做正功，大小为J。4．等势面定义：电场中电势的各点构成的叫做等势面。教师引导：（1）观察等势面与电场线的疏密情况有什么特点？说明什么问题？（2）观察等势面与电场线的的方向有什么特点？（3）思考：在等势面上移动电荷，静电力做功有什么特点？总结等势面的特点：（1）等势面越的位置，电场强度越大。（2）等势面与电场线，并且由电势的等势面指向电势的等势面。（3）在等势面上移动电荷静电力。展示几种常见电场的等势面【练习1】如图所示，虚线a、b和c是某静电场中的三个等势面，它们的电势分别为φA、φB和φA．粒子从K到L的过程中，电场力做负功B．粒子从L到M的过程中，电场力做负功C．粒子从K到L的过程中，电势能增加D．粒子从L到M的过程中，动能减少【练习2】如图所示，三个等差等势面上有a、b、c、d四点，若将一个正电荷由c经a移动到d电场力做正功W1，若由c经b移动到d电场力做正功W2，则（）A．W1>WB．W1<C．W1=D．W1=三、训练测试1．如图所示，将一带正电的点电荷沿电场线方向从A点移动到B点，下列说法正确的是()A．静电力做正功，电势能增加B．静电力做负功，电势能增加C．静电力做正功，电势能减少D．静电力做负功，电势能减少2．如图所示，在场强为E的匀强电场中，a、b两点间的距离为L，ab连线与电场方向的夹角为θ，则a、b两点间的电势差为（）A．ELsinθB．ELcosθC．ELD．E3．如图所示，是一个点电荷电场的电场线（箭头线）和等势面（虚线），两等势面之间的电势差大小为2V，有一个带电荷量为q=–1.0×10–8C的电荷，从A点沿不规则曲线路径移到B点，电场力做功为（）A．2.0×10–8JB．–2.0×10–8JC．1.60×10–7JD．–4.0×10–8J4．思考判断（正确的打“√”，错误的打“×”）（1）电场中A、B两点的电势差，不仅与A、B两点的位置有关，还与零势能面的选取有关。（）（2）电场中任意两点的电势差，均与是否放入试探电荷无关。（）（3）若UAB>0，说明φA>φB，但无法判断φA、φB的正负。（）（4）若电场中两点间的电势差UAB＝1V，则将单位电荷从A点移到B点，电场力做功为1J。（）（5）将电荷量为q的电荷从A点移到B点与将－q从B点移到A点电场力所做的功相同。（）《10.2电势差》同步练习基础巩固1.如图所示,MN是电场中某一条电场线上的两点,若负电荷由M移到N时,电荷克服静电力做功,下列说法不正确的是()A.M点和N点之间一定有电势差B.M点的电场强度一定大于N点的电场强度C.电场线的方向从M指向ND.M点的电势高于N点的电势解析负电荷从M移到N时,电荷克服静电力做功,则负电荷所受的静电力的方向是从N到M,则电场线的方向为由M指向N。判断知选项A、C、D正确,B错误。答案B2.一个点电荷,从静电场中的a点移到b点的过程中,静电力做功为零,则()A.a、b两点的电场强度一定相等B.作用于该点电荷的静电力与其移动方向总是垂直的C.a、b两点的电势差为零D.点电荷一定沿直线从a点移到b点解析由公式Wab=qUab可知,若Wab=0,则一定是Uab=0。选项C正确。答案C3.一个电荷量为q=2.0×10-9C的带正电的质点在静电场中由a点移动到b点过程中,除静电力外,其他力做的功为6.0×10-5J,质点的动能增加了8.0×10-5J,则a、b两点间的电势差Uab为()A.1×104V B.-1×104VC.4×104V D.-7×104V解析设此过程中静电力对点电荷做的功为Wab,由动能定理可知W外+Wab=ΔEk,即Wab=ΔEk-W外=2.0×10-5J,则a、b两点间的电势差为Uab=Wabq=1.0×10答案A4.在某电场中,A、B两点间的电势差UAB=60V,B、C两点间的电势差UBC=-50V,则A、B、C三点电势高低关系是()A.φA>φB>φC B.φA<φC<φBC.φA>φC>φB D.φC>φB>φA解析因为UAB=φA-φB=60V>0,所以φA>φB,又UBC=φB-φC=-50V<0,所以φB<φC,又UAC=UAB+UBC=60V+(-50V)=10V>0,所以φA>φC,故φA>φC>φB。正确选项为C。答案C5.(多选)如果在某电场中将电荷量为5.0×10-4C的正电荷,仅在静电力作用下由A点移到B点,静电力做功为2.0×10-3J,则()A.电荷在B点的动能比在A点的动能小2.0×10-3JB.电荷在B点的电势能比在A点的电势能小2.0×10-3JC.A、B两点间电势差为-4VD.若在A、B两点间移动一个q=1.0×10-4C的负电荷,电荷将克服静电力做4.0×10-4J的功解析由A点移到B点,静电力做正功,动能增加,电势能减少,选项A错误,B正确;A、B两点间电势差UAB=4V,选项C错误;在A、B两点间移动一个q=1.0×10-4C的负电荷,静电力做功W=qU=-1.0×10-4×4J=-4.0×10-4J,选项D正确。答案BD6.如图所示,有向线段表示电场中的一条电场线,质量为m、电荷量为-q的带电粒子仅在静电力作用下沿电场线向右运动,经过A点时速度为v0,一段时间后到达与A相距为d的B点,速度减为0。下列判断正确的是()A.A点电势一定高于B点电势,可以求出A点电势B.A点电势一定高于B点电势,A、B两点间的电势差UAB=mC.粒子在A点的电势能一定大于在B点的电势能,从A到B过程中静电力做的功为1D.粒子在A点受到的静电力一定等于在B点受到的静电力解析由A点到B点,粒子的速度减小,则粒子受的静电力向左,因粒子带负电,故电场线方向向右,A点电势一定高于B点电势,由动能定理得qUAB=12mv02,则A、B两点间的电势差UAB=mv022q,但求不出A点的电势,A错误,B正确;带负电的粒子在电势低的地方电势能大,故粒子在A点的电势能一定小于在B点的电势能,从A答案B能力提升1.三个点电荷电场的电场线分布如图所示,图中a、b两点处的电场强度大小分别为Ea、Eb,电势分别为φa、φb,则()A.Ea>Eb,φa>φbB.Ea<Eb,φa<φbC.Ea>Eb,φa<φbD.Ea<Eb,φa>φb解析由题图可知,a点附近的电场线比b点附近的电场线密,所以Ea>Eb,电场线由电势高的等势面指向电势低的等势面,a点所在等势面的电势一定低于b点所在的等势面的电势,即φb>φa,故选项C对。答案C2.(多选)如图所示,虚线a、b和c是某静电场中的三个等势面,它们的电势分别为φa、φb和φc,且φa>φb>φc。一带正电的粒子射入该电场中,其运动轨迹如图中KLMN所示,可知()A.粒子从K到L的过程中,静电力做负功B.粒子从L到M的过程中,静电力做负功C.粒子从K到L的过程中,电势能增加D.粒子从L