高中物理（人教版）选修3-1 第1章 第5节　电势差

欢迎进入物理课堂 第五节电势差 课标定位学习目标 1 理解电势差的概念 知道电势差与零电势点的选择无关 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 重点难点 应用UAB 进行有关计算 核心要点突破 课堂互动讲练 知能优化训练 第五节电势差 课前自主学案 课前自主学案 一 电势差1 概念 电场中两点间电势的 也叫电压 2 表达式 UAB 3 矢标性 电势差是 但电势差有正 负之分 其正负表示电场中两点间电势的 差值 A B 标量 高低 思考感悟电势差UAB与UBA有何不同 提示 电势差UAB A B 而电势差UBA B A 故UAB UBA 可见计算电势差U时 要注意其下标顺序 WAB q qUAB 核心要点突破 特别提醒 电势差的正负不代表电场中电势差的大小 只区分两点电势的高低 如UAB 5V表示A点电势比B点电势低5V 若UCD 3V 不能说AB间的电势差小于CD间的电势差 即用绝对值比较大小 即时应用 即时突破 小试牛刀 1 下列说法正确的是 A 电势差与电势一样 是相对量 与零电势点的选取有关B 电势差是一个矢量 有正值和负值之分C 由于电场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 不随零电势点的不同而改变 所以UAB UBA答案 C 二 计算电场力做功的方法1 W qEd 适用于匀强电场 公式中d表示始末位置间沿电场方向的距离 2 WAB EpA EpB Ep 适用于任何电场 3 WAB qUAB 既适用于匀强电场 又适用于非匀强电场 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 即时应用 即时突破 小试牛刀 2 2011年蚌埠高二检测 如图1 5 1所示的匀强电场场强为103N C ab平行于电场线 ab cd 4cm ac bd 3cm 则下述计算结果正确的是 图1 5 1 A ab之间的电势差为40VB ac之间的电势差为50VC 将q 5 10 3C的点电荷沿矩形路径abdc移动一周 电场力做功是 0 25JD 将q 5 10 3C的点电荷沿abd从a移动到d 电场力做功是0 25J 解析 选A 由U Ed得Uab 40V 故A正确 a c在同一等势面上 Uac 0 B错 移动一周W 0 C错 Wad Wab 40 5 10 3 J 0 2J 故D错 课堂互动讲练 在电场中把一个电荷量为 6 10 8C的点电荷从A点移到B点 电场力做功为 3 10 5J 将此电荷从B点移到C点 电场力做功为4 5 10 5J 求 1 A与C两点间的电势差 2 取C点为电势零点时 A的电势为多大 精讲精析 法一 把电荷从A移到C电场力做功WAC WAB WBC 3 10 5J 4 5 10 5J 1 5 10 5J 则A C间的电势差 答案 1 250V 2 250V 变式训练1如图1 5 2所示的电场中 将2C的正电荷分别由A C两点移动到B点时 静电力所做的功分别是30J 6J 如果取B点为零电势点 A C两点的电势分别是 A C A C间的电势差UAC 如果取A为零电势点 那么 B C UAC 图1 5 2 答案 15V 3V18V 15V 18V18V 思路点拨 带电粒子在电场中运动 因不知是否为匀强电场 所以动能定理比较好用 答案 C 题后反思 动能定理适用于各种运动 各种场合 与做功和能量相关的问题可先考虑使用动能定理解决 如图1 5 3所示 虚线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的电势为零 一带正电的点电荷在静电力的作用下运动 经过a b两点时的动能分别为26eV和5eV 当这一点电荷运动到某一位置 其电势能变为 8eV时 它的动能应为 图1 5 3 A 8eVB 13eVC 20eVD 34eV 思路点拨 电荷在电场中运动的过程中 只有静电力对电荷做功 因此电荷的电势能与动能之和不变 自主解答 由于电荷在电场中移动时只有静电力做功 因此能量之间的转化只有动能和电势能之间的转化 1 2 3 4为等差等势面 等势面3的电势为零 从等势面1到等势面4电荷减少的动能为21eV 所以从1到3减少的动能为14eV 故电荷在等势面3上的动能为12eV 故当电势能为 8eV时 动能为20eV 答案 C 规律总结 1 带电粒子只有电场力做功时 电势能和动能之和不变 在涉及重力做功时 电势能 重力势能与动能之和不变 2 一般先是在零电势面处求能量总量 然后再求解电荷通过其他等势面时的有关问题 变式训练3 2011年西安高二检测 一带电粒子只在电场力的作用下沿图1 5 4中曲线JK穿过一匀强电场 a b c d为该电场的等势面 其中有 a b c d 若不计粒子的重力 可以确定 A 粒子带正电B 从J到K粒子的电势能增加C 该粒子带负电D 粒子从J到K运动过程中的动能与电势能之和可能增加 图1 5 4 解析 选C 由题意可知 带电粒子从J移动到K点 电势逐渐升高 该粒子只受电场力作用 所以该粒子必定带负电 从J到K 电场力做正功 所以电势能降低 整个过程能量变化情况是 电势能转化为动能 根据能量守恒定律 动能和电势能的总和是不变的 所以C对 A B D错 知能优化训练 本部分内容讲解结束 点此进入课件目录 按ESC键退出全屏播放 谢谢使用 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全