2014-2015学年高二物理配套课件：1.5《电势差》（人教版选修3-1）

1、5 电 势 差,1.理解电势差的概念，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公式，知道两点之间电势差的正负号与这两点的电势高低之间的关系。 3.知道在电场中移动电荷时，静电力做功与两点间电势差之间的关系，会应用静电力做功的公式进行相关的计算。,重点：电势差的概念及定义式的应用。 难点：应用电势差的概念求解静电力对电荷所做的功。,一、电势差 1.定义 电场中两点间电势的差值叫做_，也叫_。它与电势 零点的选取无关。 2.表示 电场中A点的电势记为A ,B点的电势记为B ,则A、B间的电势 差表示成UAB=_或UBA=_。,电势差,电压,A-B,B-A,3.矢标性 电势差是标

2、量，可以是正值，也可以是负值。当A点电势比B点电 势高时，UAB为_；当A点电势比B点电势低时，UAB为_。 4.单位 国际单位是_。符号为_。,正值,负值,伏特,V,二、电势差与电场力做功的关系 (1)电荷q在电场中从A点移动到B点,A、B两点间的电势差为UAB, 则静电力做的功WAB=_，该公式对任何电场都成立，则 (2)在应用电场力做的功与电势差的关系式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_功;若q为负,UAB为 正,则静电力做的功为_功。 (3)电荷在电场中移动时，电场力做的功与两点间的_有 关，与电荷在电场中移动的路径无关。,正,负,电势差,qUAB,【判

3、一判】 (1)电势差与电势零点的选取有关。( ) (2)电势差UAB=B-A。( ) (3)在WAB=qUAB中，WAB是电荷所受的合力所做的功。( ) (4)公式WAB=qUAB适用于任何电场。( ),提示：(1)电势差如同高度差，与电势零点位置的选取无关，故(1)错误。 (2)电势差UAB=A-B，故(2)错误。 (3)在WAB=qUAB中，WAB仅是电荷所受的电场力所做的功，不是电荷所受的所有力的合力所做的功，故(3)错误。 (4)公式WAB=qUAB对任何电场都成立，UAB为电场中A、B两点间的电势差，故(4)正确。,电势差,1.探究电势差的概念 (1)请思考：若A、B两点间的电势差记

4、为UAB，则B、A两点间的电势差记为什么？A、B两点间的电势差与B、A两点间的电势差有什么关系？ 提示：B、A两点间的电势差记为UBA。A、B两点间的电势差 与B、A两点间的电势差存在的关系是UAB=A-B= -(B-A)= -UBA。,(2)试讨论：电势差的正负表示什么？UAB0表示什么？UAB0说明了什么？ 提示：电势差的正负表示电场中两点电势的相对高低。若UAB0，则AB。若UAB0说明A点电势高于电势零点电势。,2.对电势差的理解 (1)电势差与我们力学中学的高度差相似，试结合下表比较电势差与高度差。,提示：,(2)试结合下表比较分析电势和电势差的区别与联系。 提示：,有关,无关,电场

5、,能,电场,位置,绝对量,电势差,伏特,【知识点拨】 电势差与电场强度、电势和电势能的异同点 (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。 (3)电势、电势能的大小与电势零点的选取有关，是相对的；而电势差的大小与电势零点的选取无关。,【探究归纳】 1.电势差与电势的关系 UAB=A-B= -UBA。 2.电势差是标量，其正负表示电场中两点电势的相对高低。,【典例1】如图所示，如果B板接地(取大地 的电势为零，则与大地相连的导体

6、的电势 也为零)，则A板电势为8 V，M点电势为 6 V，N点电势为2 V。 (1)求M、N两点间的电势差是多少伏？ (2)如果改为A板接地，问：B点的电势是多大？M、N两点的电势各是多大？ M、N两点间的电势差是多少伏？,【思路点拨】 解答本题需要把握以下三点： (1)电势差的求法。 (2)电势的求法。 (3)电势差的值与零电势面的选取无关。,【解析】(1)M、N两点间的电势差UMN=M-N=4 V (2)若A板接地，则根据UAB=A-B得，B=-UAB=UBA=-8 V M、N两点的电势M=UMA=-2 V,N=UNA=-6 V，UMN=M-N=4 V 答案：(1)4 V (2)-8 V

7、-2 V -6 V 4 V,【变式训练】下面说法正确的是( ) A.电势差又叫电压 B.电势差有正值和负值之分，是矢量 C.电势差与电势一样，是相对量，与电势零点的选取有关 D.A、B两点间的电势差是恒定的，不随电势零点的不同而改变，所以UAB=UBA,【解析】选A。电势差虽然有正负，但正负号表示大小，不表示方向，电势差不是矢量而是标量，B错误；电势是相对的，与电势零点的选取有关，电势差是绝对的，与电势零点的选取无关，C错误；A、B两点间的电势差的关系UAB=-UBA，D错误；电势差习惯上又称为电压，A正确。,电势差与静电力做功的关系,1.仅在静电力作用下，电荷q从电场中A点移到B点，试推导静

8、电力做功与电势差的关系。 【思路分析】利用静电力做功与电势能变化的关系WAB=EpA-EpB，电势能与电势的关系 ，可推导出静电力做功与电势差的关系。,提示：电荷q从电场中A点移到B点，由静电力做功与电势能变化的关系可得：WAB=EpA-EpB;由电势能与电势的关系 可得：EpA=qA,EpB=qB;所以WAB=q(A-B),即 WAB=qUAB 或,2.有的同学说，根据 可知电场中A、B两点的电势差UAB与静电力做的功WAB成正比，与试探电荷的电荷量q成反比，请分析其正确与否。 提示：不正确。电势差反映了电场本身 的性质，UAB仅由电荷移动的两位置A、 B决定，与所经路径、WAB、q均无关，

9、 但可由 计算UAB，而WAB却由 q、UAB决定。,【知识点拨】 电势差、电势能、电势间的相互关系 (1)从电场力做功的角度定义电势差：电荷q在电场中从A点移到B点，电场力所做的功WAB与电荷量q的比值，叫做A、B两点的电势差，即 (2)有了电势差的定义后，选一个电势零点便可确定某点的电势。电场中某点的电势确定后，电荷在该点的电势能便能确定。当该点电势为零时，电势能一定为零。,【探究归纳】 1.电势差与静电力做功的关系 或 。 2.UAB仅由电荷移动的两位置A、B决定，与所经路径、WAB、q均无关。,【典例2】有一个带电荷量q=-310-6 C的点电荷，从某电场中的A点移到B点，电荷克服电场

10、力做610-4 J的功，从B点移到C点，电场力对电荷做910-4 J的功，问： (1)AB、BC、CA间的电势差各为多少？ (2)若以B点电势为零，则A、C两点的电势各为多少？电荷在A、C两点的电势能各为多少？,【思路点拨】 解答本题时应把握以下三点： (1)由公式 计算两点间的电势差。 (2)电势能与电势的关系为 。 (3)电势差与电势的关系为UAB=A-B。,【解析】(1)方法一： 因负电荷从A移到B克服电场力做功，必是从高电势点移向低电势点， 即：AB，UAB=200 V。 因负电荷从B移到C电场力做正功，必是从低电势点移向高电势点， 即：CB，UBC= -300 V UCA=UCB-

11、UAB= -UBC-UAB= 300 V-200 V =100 V。,方法二：电荷从A移到B克服电场力做功即电场力做负功， WAB= -610-4 J,(2)若B=0，由UAB=A-B 得：A=UAB=200 V， 由UBC=B-C， 得C=B-UBC=0-(-300 V)=300 V。 电荷在A点的电势能 EpA=qA= -310-6200 J= -610-4 J 电荷在C点的电势能 EpC=qC= -310-6300 J= -910-4 J。 答案：(1)200 V -300 V 100 V (2)200 V 300 V -610-4 J -910-4 J,【规律方法】 有静电力做功时的功

12、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=-E电=Ek。 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=-(E电+Ep)=Ek。,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的 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=Ek。,【变式训练】关于电场中的A、B两点，下列说法正确的是( ) A.根据 可知，两点间的电势差与电场力做的功WAB成正比，与移动电荷的电荷量q成反比 B.把正

13、电荷从A点移到B点，电场力做正功，则有UAB0 C.电势差的定义式中，UAB与移动电荷的电荷量q无关 D.电场中A、B两点的电势差UAB等于把正电荷q从A点移动到B点时电场力做的功,【解析】选B、C。UAB仅由电荷移动的两位置A、B决定，与WAB、 q均无关，A错误，C正确；根据 可知，当WAB0,q0时， UAB0，B正确；根据 可知，电场中A、B两点的电势差 UAB等于把单位正电荷q从A点移动到B点时电场力做的功，D错误。,【温馨提示】电场力做的功、电势差、电势能、电势是相互联系的物理量，它们之间的关系是考查的重点之一，学习中要注意理解把握它们之间的关系。,【典例】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26 eV和5 eV。当这一点电荷运动到某一位置时其电势能变为-8 eV时，它的动能应为( ) A.8 eV B.13 eV C.