高中物理 第1章 靜電場 第5節(jié) 電勢差課件 新人教版選修3-1.ppt

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第5節(jié) 電勢差,,(教師參考) 一、教學(xué)目標(biāo) 知識與技能 1.理解電勢差是描述電場的能的性質(zhì)的物理量 2.知道電勢差與電勢零點(diǎn)的選取無關(guān),熟練應(yīng)用其概念及定義式進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算 3.知道電勢與電勢差的關(guān)系 過程與方法 引導(dǎo)學(xué)生通過靜電力做功與電勢能的變化關(guān)系以及電勢的定義,推導(dǎo)電勢差的定義式 情感態(tài)度與價(jià)值觀 通過對原有知識的加工,對新舊知識的類比、概括,培養(yǎng)學(xué)生知識自我更新的能力,,三、重難點(diǎn)突破方略 靜電力做功與電勢差的關(guān)系的突破方略 【情境設(shè)置】 將電荷q從電場中A點(diǎn)移到B點(diǎn),如圖所示. (設(shè)問1)若靜電力做功為WAB,電荷q在電場中A,B兩點(diǎn)的電勢能分別為EpA,EpB,請寫出靜電力做功WAB與電勢能變化的關(guān)系.,答案:WAB=EpA-EpB.,,(設(shè)問2)若A,B兩點(diǎn)的電勢分別為A,B,電荷q在A,B兩點(diǎn)具有的電勢能EpA,EpB分別為多少?,答案:不是,UAB與WAB,q無關(guān). (2)UAB與哪些因素有關(guān)? 答案:UAB與電場的性質(zhì)、A,B兩點(diǎn)的位置有關(guān). 【教師總結(jié)】 電勢差UAB與q,WAB均無關(guān),僅與電場中A,B兩位置有關(guān).故電勢差反映了電場本身的性質(zhì).,自主學(xué)習(xí),課堂探究,達(dá)標(biāo)測評,自主學(xué)習(xí) 課前預(yù)習(xí)感悟新知,,(教師參考) 情境鏈接一 高壓靜電燈球是一種具有奇特觀感的裝飾品及實(shí)驗(yàn)電子工藝品.在高壓靜電燈球中,皮帶在馬達(dá)的帶動下與金屬刷摩擦,使位于玻璃球中部的放電電極得到高電壓,從而向玻璃球內(nèi)部的真空放電.在玻璃球內(nèi)沖入少量的惰性氣體,放電過程中,會在真空球內(nèi)產(chǎn)生變化莫測的光波電暈,很富有奇幻色彩.放電的電荷是由什么原理產(chǎn)生的?若手指放在玻璃球表面,球內(nèi)放電電極與人體之間的電勢差是高還是低?,,信息 1.皮帶與金屬刷摩擦起電提供放電的電荷. 2.人體相當(dāng)于接地,電勢為零,球內(nèi)放電電極為高電壓,它們之間有很大的電勢差. 情境鏈接二 有人對日常生活產(chǎn)生的靜電做過調(diào)查和實(shí)測,在乙烯樹脂地板上走動時(shí)可產(chǎn)生250～12 000伏靜電,屁股在椅子上一蹭就會產(chǎn)生1 800伏以上的靜電,脫化纖衣服時(shí)的靜電電壓可高達(dá)數(shù)萬伏.這里所說的靜電是如何產(chǎn)生的?這里所說的靜電電壓是指電勢嗎?,信息 1.這里所說的靜電的產(chǎn)生是摩擦起電. 2.不是.這里所說的靜電電壓是摩擦起電產(chǎn)生的正負(fù)電荷之間的電勢的差值.,教材梳理,一、電勢差 閱讀教材第20頁,了解電勢差的概念,認(rèn)識電勢差的表達(dá)式. 1.定義:電場中兩點(diǎn)間 的差值.,電勢,3.單位:與電勢單位相同,國際單位是伏特,符號為V. 4.電勢差的正負(fù):UAB為正值:A點(diǎn)電勢比B點(diǎn)電勢 .UAB為負(fù)值:A點(diǎn)電勢比B點(diǎn)電勢 .,高,低,2.結(jié)論:靜電力做功與路徑無關(guān),只與初、末位置的電勢差有關(guān).,議一議 電場中兩點(diǎn)間的電勢差與電勢零點(diǎn)的選取有關(guān)嗎?,,,,qUAB,自主檢測,,答案: (1) (2)√ (3)√ (4) (5),,BC,解析:電荷在電場中從a點(diǎn)移到b點(diǎn),靜電力做功為零,則其電勢能不變,電荷在初、末兩位置的電勢能相等,因此電荷所在的初末兩位置電勢相等,但初末兩位置間場強(qiáng)不一定相等.故選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B,C正確;靜電力做功為零,但不一定在移動時(shí)電荷運(yùn)動方向總是與靜電力方向垂直,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤.,2.(多選)某電場中,點(diǎn)電荷從a點(diǎn)移到b點(diǎn),靜電力做功為零,則( ) A.a,b兩點(diǎn)的場強(qiáng)一定相等 B.a,b兩點(diǎn)間的電勢差一定為零 C.a,b兩點(diǎn)的電勢一定相等 D.電荷所受到的靜電力總是垂直于其移動方向,,C,3.對于電場中A,B兩點(diǎn),下列說法正確的是( ) A.由電勢差公式UAB=WAB/q可知兩點(diǎn)間的電勢差UAB與靜電力做功WAB成正比,與移動電荷的電荷量q成反比 B.A,B兩點(diǎn)間的電勢差等于將電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)靜電力所做的功 C.將1 C電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn),靜電力做1 J的功,這兩點(diǎn)間的電勢差為1 V D.電荷由A點(diǎn)移到B點(diǎn)的過程中,除受靜電力外,還受其他力的作用,電荷電勢能的變化就不再等于靜電力所做的功,,4.關(guān)于電勢差和靜電力做功的說法中,正確的是( ) A.電勢差是矢量,靜電力做的功是標(biāo)量 B.在兩點(diǎn)間移動電荷,靜電力不做功,則兩點(diǎn)間的電勢差為零 C.在兩點(diǎn)間被移動的電荷的電荷量越少,則兩點(diǎn)間的電勢差越大 D.在兩點(diǎn)間移動電荷時(shí),靜電力做正功,則兩點(diǎn)間的電勢差大于零,B,解析:電勢差是標(biāo)量,其正負(fù)號不表示方向,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;在兩點(diǎn)間移動電荷,靜電力不做功,則兩點(diǎn)間的電勢差為零,選項(xiàng)B正確;兩點(diǎn)間的電勢差與被移動的電荷的電荷量無關(guān),故選項(xiàng)C錯(cuò)誤;若在兩點(diǎn)間移動負(fù)電荷時(shí),靜電力做正功,則這兩點(diǎn)間電勢差為負(fù)值,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤.,,5.在電場中把一個(gè)電荷量為-610-8 C的點(diǎn)電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn),靜電力做功為-310-5 J,將此電荷從B點(diǎn)移到C點(diǎn),靜電力做功為4.510-5 J,求A與C兩點(diǎn)間的電勢差.,答案:-250 V,課堂探究 核心導(dǎo)學(xué)要點(diǎn)探究,要點(diǎn)一,對電勢和電勢差的理解,【問題導(dǎo)引】 如圖所示,A,B,C為同一電場線上的三點(diǎn),取B點(diǎn)電勢為零時(shí),A,C兩點(diǎn)的電勢分別為8 V和-6 V.A,C兩點(diǎn)間的電勢差UAC是多少?C,A兩點(diǎn)間的電勢差UCA是多少?若某兩點(diǎn)a,b間電勢差Uab0,則說明了什么?,,?思維導(dǎo)圖?,【例1】 將一個(gè)電荷量為110-6 C的負(fù)電荷從電場中的A點(diǎn)移到B點(diǎn),克服靜電力做功210-6 J.從C點(diǎn)移到D點(diǎn),靜電力做功710-6 J,若已知B點(diǎn)比C點(diǎn)電勢高3 V,則UDA= .,,答案:2 V,誤區(qū)警示 電勢差問題的注意要點(diǎn),(2)電勢差的正、負(fù)值與矢量中的正、負(fù)意義不同,后者確定的是某量與正方向的關(guān)系,而前者指兩點(diǎn)間電勢的高低關(guān)系.,,(教師備用) 變式:例1中若把該負(fù)電荷從A點(diǎn)移到D點(diǎn),則靜電力做功WAD= .,,解析:由例1結(jié)果可知,UDA=2 V, 即UAD=-2 V, 而WAD=qUAD=(-110-6)(-2)J=210-6 J.,答案:210-6 J,,例1-1:有一帶電荷量q=-310-6 C的點(diǎn)電荷,從電場中的A點(diǎn)移到B點(diǎn)時(shí),克服靜電力做功610-4 J,從B點(diǎn)移到C點(diǎn)時(shí)靜電力做功910-4 J.求: (1)AB,BC,CA間電勢差各為多少?,,答案: (1)200 V -300 V 100 V,,(2)如果B點(diǎn)電勢為零,則A,C兩點(diǎn)的電勢各為多少?電荷在A,C兩點(diǎn)的電勢能各為多少?,,答案:(2)200 V 300 V -610-4 J -910-4 J,,針對訓(xùn)練1:如圖所示,A,B是一條電場線上的兩個(gè)點(diǎn),有一正電荷q=310-5 C,它在B點(diǎn)時(shí)具有的電勢能比它在A點(diǎn)具有的電勢能大610-3 J,則電場強(qiáng)度方向由 指向 ,A,B間的電勢差UAB= .,答案:B A -200 V,要點(diǎn)二,,【例2】 把一個(gè)帶電荷量210-8 C的正點(diǎn)電荷從無限遠(yuǎn)處移到電場中A點(diǎn)時(shí),要克服靜電力做功810-6 J,若把該電荷從無限遠(yuǎn)處移到電場中B點(diǎn),需克服靜電力做功210-6J,取無限遠(yuǎn)處電勢為零.求: (1)A點(diǎn)的電勢; (2)A,B兩點(diǎn)的電勢差; (3)把210-5C的負(fù)電荷由A點(diǎn)移到B點(diǎn)靜電力做的功.,?思路探究? (1)電荷在電勢為零的位置的電勢能是多少?知道從電勢為零的位置移到某位置過程靜電力的功,如何確定該位置的電勢能? 答案:電荷在電勢為零的位置的電勢能為零.由靜電力做功的負(fù)值的多少,就可確定電勢能增加的多少,從而確定電荷在某點(diǎn)的電勢能. (2)應(yīng)用WAB=qUAB求解時(shí),各量出現(xiàn)的正、負(fù)值如何處理? 答案:把各量的正、負(fù)值代入到公式中運(yùn)算,但結(jié)果中一般需明確負(fù)號的意義.,,答案: (1)400 V (2)300 V (3)-610-3J,規(guī)律方法 關(guān)系式WAB=qUAB的應(yīng)用方法 (1)關(guān)系式WAB=qUAB適用于任何電場,UAB為電場中A,B兩點(diǎn)間的電勢差,WAB僅是靜電力做的功,式中各量均有正負(fù),計(jì)算中W與U的角標(biāo)要對應(yīng),即WAB=qUAB, WBA=qUBA. (2)應(yīng)用WAB=qUAB求解時(shí),可將各量的正負(fù)號及數(shù)值一并代入計(jì)算.也可以將各量都取絕對值,先計(jì)算大小,再根據(jù)電荷的移動方向及所受靜電力方向的具體情況來確定靜電力做功的正負(fù).,,(教師備用) 例2-1:如圖所示,a,b,c,d為勻強(qiáng)電場中四個(gè)等差等勢面,相鄰等勢面間距離為2cm, 已知UAC=60 V,求: (1)設(shè)B點(diǎn)電勢為零,求A,C,D,P點(diǎn)的電勢; (2)將q1=-1.010-10C的點(diǎn)電荷由A移到D靜電力所做的功WAD; (3)將q2=1.010-10C的點(diǎn)電荷由B移到C,再經(jīng)過D最后回到P,靜電力所做的功WBCDP.,,(3)由于靜電力做功與路徑無關(guān),只與初末位置有關(guān),則WBCDP=q2UBP=0.,答案: (1)30 V -30 V -60 V 0 (2)-9.010-9J (3)0,針對訓(xùn)練2:(2016臨川一中期中)某一空間中存在電場,電荷q由A點(diǎn)移到B點(diǎn)靜電力做功為6.0105 J.則下列選項(xiàng)正確的是( ) A.A,B兩點(diǎn)的電勢能差一定為6.0105 J B.A,B兩點(diǎn)的電勢差一定為6.0105 V C.A,B兩點(diǎn)的動能差一定為6.0105 J D.A點(diǎn)的電勢能一定為6.0105 J,,A,要點(diǎn)三,靜電力做功的計(jì)算方法,【問題導(dǎo)引】 在電場中兩點(diǎn)間移動電荷時(shí),一般地靜電力會做功.求靜電力做功問題中一般有哪些方法?,答案:(1)若電場為勻強(qiáng)電場,可由功的公式W=Flcos α求解(α為F,l之間的夾角).,(3)若已知所受外力做功情況或能量轉(zhuǎn)化情況,可根據(jù)動能定理或能量守恒定律求解.,【例3】 如圖所示的勻強(qiáng)電場中,有a,b,c三點(diǎn),dab=4 cm,dbc=10 cm,其中ab沿電場方向,bc和電場方向成60角,一個(gè)電荷量為q=410-8C的正電荷從a移到b靜電力做功為Wab=1.610-7J,求: (1)勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)E. (2)電荷從b移到c,靜電力做功Wbc. (3)a,c兩點(diǎn)的電勢差Uac.,,,答案: (1)100 V/m (2)210-7J (3)9 V,規(guī)律方法 幾種求功的方法 (1)功的定義法:由公式WAB=FlABcos θ=qEl計(jì)算,此公式只適用于勻強(qiáng)電場,l為電荷初、末位置在電場方向上的位移. (2)電勢差法:WAB=qUAB. (3)電勢能變化法:WAB=-ΔEpAB=EpA-EpB. (4)動能定理法:W靜電力+W其他力=ΔEk.,,,(教師備用) 例3-1:如圖所示,在正的點(diǎn)電荷Q的電場中有a,b兩點(diǎn),它們到點(diǎn)電荷Q的距離r1r2. (1)a,b兩點(diǎn)哪點(diǎn)電勢高? (2)將一負(fù)電荷放在a,b兩點(diǎn),哪點(diǎn)電勢能較大? (3)若a,b兩點(diǎn)間的電勢差為100 V,將二價(jià)負(fù)離子由a點(diǎn)移到b點(diǎn)是靜電力對電荷做功還是電荷克服靜電力做功?做功多少?,解析: (1)由正點(diǎn)電荷的等勢面特點(diǎn)可判斷a點(diǎn)的電勢較高.,(3)若Uab=100 V,二價(jià)負(fù)離子電荷量q=-21.610-19 C,將該離子從a點(diǎn)移到b點(diǎn),靜電力做功Wab=qUab=-3.210-17 J, 即克服靜電力做功3.210-17 J.,答案: (1)a (2)b (3)克服靜電力做功 3.210-17 J,,例3-2:如圖所示為一負(fù)點(diǎn)電荷Q產(chǎn)生的電場中的A,B兩點(diǎn),兩點(diǎn)間的電勢差為150 V.現(xiàn)有電荷量為710-6C的正電荷從B沿直線移到A,它的電勢能變化多少?如果電荷從B沿圖中曲線移到A,則它的電勢能又變化多少?試比較A,B兩點(diǎn)的電勢高低、場強(qiáng)大小.,,,,(教師參考) 【教材探究】 教材P21例題第(1)問中,還有其他方法判斷A,B,C點(diǎn)電勢高低嗎?,達(dá)標(biāo)測評 隨堂演練檢測效果,C,1.(2016太原市五中月考)關(guān)于電勢差的說法中正確的是( ) A.兩點(diǎn)間的電勢差等于電荷從其中一點(diǎn)移到另一點(diǎn)時(shí),靜電力所做的功 B.電荷從電場中一點(diǎn)移動到另一點(diǎn),如果靜電力做了1 J的功,這兩點(diǎn)間的電勢差就是1 V C.在兩點(diǎn)間移動電荷時(shí),靜電力做功的多少跟所移動的電荷所帶電荷量的多少有關(guān) D.兩點(diǎn)間的電勢差的大小跟放入這兩點(diǎn)的電荷的電荷量成反比,,,C,,3.(多選)如果在某電場中將5.010-8C的正電荷由A點(diǎn)移到B點(diǎn),靜電力做6.010-3J的功,則( ) A.A,B兩點(diǎn)間的電勢差為3.010-10V B.A,B兩點(diǎn)間的電勢差為1.2105V C.若將2.510-8C的正電荷由A點(diǎn)移到B點(diǎn),靜電力做3.010-3J的功 D.若將2.510-8C的正電荷由A點(diǎn)移到B點(diǎn),靜電力做3.010-17J的功,BC,,答案: 12 V -6 V,(教師參考) 課堂小結(jié),,謝謝觀賞！,