高中物理 第一章 第5节 电势差课件 新人教版选修3-1.ppt

第五节电势差 第一章静电场 学习目标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 知道电势差的正负号与电势高低之间的对应关系 3 知道静电力做功与电势差之间的关系 会应用静电力做功的公式进行相关的计算 第一章静电场 一 电势差1 定义 电场中两点间电势的 也叫 差值 电压 A B B A UAB UBA 3 电势差的正负UAB为正值 A点电势比B点 UAB为负值 A点电势比B点 4 单位 在国际单位制中 电势差与电势的单位相同 均为 符号 想一想 1 1 电势差是矢量还是标量 它的正负表示什么含义 2 电场中两点的电势差 与零势面的选取有关吗 提示 1 标量 若UMN 0 表示M点的电势高于N点的电势 若UMN 0 表示M点的电势低于N点的电势 2 无关 高 低 伏特 V 2 结论 静电力做功与 无关 只与初 末位置的 有关 EpA EpB 路径 电势差 判一判 2 1 WAB 0说明电荷从A点移到B点的过程中静电力做正功 2 UAB 0说明从A到B电势升高 3 WAB越大 UAB越大 UAB与WAB成正比 提示 1 2 3 1 电势差 1 电场中两点的电势差 由电场本身的初末位置决定 在确定的电场中 即使不放入电荷 任何两点间的电势差都有确定的值 与零电势点的选取无关 即有绝对性 2 讲到电势差时 必须明确所指的是哪两点的电势差 A B间的电势差记为UAB 而B A之间的电势差记为UBA 且UAB UBA 3 电势差是标量 但电势差有正 负 且电势差的正 负表示电场中两点电势的高低 如UAB 6V 表示B点的电势比A点的电势高6V 对电势差的理解 2 电势与电势差的区别与联系 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 特别提醒 理解电势差的概念时应注意以下两点 1 电势 电势差 电场强度三者间不能由其中一个物理量确定其余两个物理量 例如 电势高 或低 时 电势差不一定大 或小 电场强度不一定大 或小 2 电势差与高度差有很多相似之处 理解时两者可加以类比 在电场中A B两点间的电势差UAB 75V B C两点间的电势差UBC 200V 则A B C三点的电势高低关系为 A A B CB A A BD C B A 思路探究 电势差的正负号的物理意义是什么 解析 由UAB A B知UAB 75V表示 A比 B高75V UBC 200V 表示 C比 B高200V 所以三点电势高低为 C A B 故选C C 1 谈到电势差时 必须明确所指的是哪两点 两位置 的电势差 A B间的电势差记为UAB B A间的电势差记为UBA UAB UBA 在这里一定要注意下标及下标顺序 2 电势差的正负号表示电势高低 1 如图所示 某电场的等势面用实线表示 各等势面的电势分别为10V 6V和 2V 则UAB UBC UCA 解析 在题图中 A B两点在同一等势面上 则有 A B 故UAB A B 10V 10V 0 B C间的电势差为UBC B C 10V 2V 12V C A间的电势差为UCA C A 2V 10V 12V 0 12V 12V 静电力做功和电势差的关系 2 静电力做功的计算方法 1 功的定义法 WAB qElcos qEd d是沿电场方向的位移 2 电势差法 WAB qUAB 3 功能关系法 WAB Ep EpA EpB 4 动能定理法 WAB W其他力 Ek 说明 1 式只适用于匀强电场 2 3 4 适用于任何静电场 特别提醒 应用WAB qUAB时 各量的符号问题 1 带正 负号进行运算 根据计算结果的正 负判断电势高低或功的正 负 2 只将绝对值代入公式运算 例如计算WAB 无论q UAB正负 只将它们的绝对值代入公式 若要确定WAB的正负 可根据静电力方向和位移方向的夹角判定 如图所示 匀强电场的场强E 1 2 102N C 方向水平向右 一点电荷q 4 10 8C沿半径为R 20cm的圆周 从A点移动到B点 已知 AOB 90 求 1 这一过程中电场力做多少功 是正功还是负功 2 A B两点间的电势差UAB为多大 思路探究 在该题中 功的定义式能否适用 答案 1 9 6 10 7J负功 2 24V 1 公式WAB qUAB与W qElcos 相比 其优势在于不必考虑静电力的大小和电荷移动路径 特别是当静电力是变力时 静电力的功只能用公式WAB qUAB来计算 2 应用WAB qUAB时必须注意公式中各个物理量的符号 WAB对应着电场力做功的正负 q对应着电荷的正负 UAB对应着电势差的正负 2 有一带电荷量q 3 10 6C的点电荷 从某电场中的A点移到B点 点电荷克服电场力做功6 10 4J 从B点移到C点 电场力对电荷做功9 10 4J 求A C两点间的电势差并说明A C两点哪点的电势较高 答案 100VC点 规范答题 用能量观点解决电场问题 范例 9分 如图所示 在O点放置一个正电荷 在过O点的竖直平面内的A点 自由释放一个带正电的小球 小球的质量为m 电荷量为q 小球落下的轨迹如图中虚线所示 它与以O为圆心 R为半径的圆 图中实线表示 相交于B C两点 O C在同一水平线上 BOC 30 A距离OC的竖直高度为h 若小球通过B点的速度为v 试求 1 小球通过C点的速度大小 2 小球由A到C的过程中电势能的增加量 答案 见答题模板 名师点评 1 电荷在电场中运动与力学问题相比 从功的角度看多了一个静电力做功 从能量角度看 多了一个电势能 2 在解决电场中的能量问题时常用到的基本规律有动能定理 能量守恒 有时也会用到功能关系 应用动能定理解决问题需研究合外力的功 或总功 应用能量守恒解决问题需注意电势能和其他形式能之间的转化 应用功能关系解决该类问题需明确电场力做功与电势能改变之间的对应关系