2019-2020學年高中物理 第一章 靜電場 5 電勢差課件 新人教版選修3-1.ppt

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5電勢差 知識自學 自我檢測 閱讀教材第20 21頁 電勢差 一節(jié) 知道什么叫電勢差 理解電勢差和電場力做功之間的關系 1 電勢差的定義 電場中兩點間電勢的差值叫做電勢差 2 公式 A B兩點間的電勢差用符號UAB來表示 UAB A B 3 電勢差的正 負 電勢差是標量 但有正 負 正負號表示兩點電勢的高低 知識自學 自我檢測 1 正誤判斷 1 在兩點間移動電荷時 靜電力做正功 則兩點間的電勢差大于零 解析 若在兩點間移動負電荷時 靜電力做正功 則這兩點間電勢差為負值 答案 2 UAB和UBA是不同的 它們有關系 UAB UBA 解析 UAB A B 而UBA B A 所以有UAB UBA 答案 3 在電場中的兩點之間移動電荷 靜電力做功越多 這兩點的電勢差越大 解析 根據(jù)公式 在電場中的兩點之間移動電荷 靜電力做功越多 這兩點的電勢差越大 答案 知識自學 自我檢測 4 電勢差的定義式 說明兩點間的電勢差UAB與靜電力做功WAB成正比 與移動電荷的電荷量q成反比 解析 根據(jù)電勢差的定義 電場中兩點間的電勢差等于將單位正電荷從一點移到另一點時靜電力所做的功 僅由電場及兩點的位置決定 與移動的電荷量及做功的多少無關 答案 知識自學 自我檢測 2 將一個電荷量為10 6C的負電荷從電場中的A點移到B點 克服電場力做功2 10 6J 從C點移到D點 電場力做功7 10 6J 若已知B點比C點電勢高3V 則UDA 解析 由負電荷從電場中A點移到B點克服電場力做功 從C點移到D點電場力做正功知 A點電勢高于B點 C點電勢低于D點 有 即UAB A B 2V UCD C D 7V UBC B C 3V 則UDA D A UAB UBC UCD 2V 答案 2V 探究一 探究二 問題探究 名師精講 典例剖析 電勢差如圖是等高線的圖示 所標數(shù)值是地面某個點高出海平面的垂直距離 也就是海拔 也稱為絕對高度 而地面上某一點高出另一點的垂直距離稱為相對高度 選擇不同的測量起點時 不同地方的高度和兩個地方的高度差會有怎樣的變化 同樣地 在電場中選擇不同的電勢零點時 不同位置的電勢和兩個位置的電勢差又會有怎樣的變化 當堂檢測 探究一 探究二 問題探究 名師精講 典例剖析 要點提示 選擇不同的測量起點時 不同地方的高度往往不同 但兩個地方的高度差不會因測量起點的不同而變化 與此類似 在電場中電勢零點的選取不同 某點的電勢會不同 電勢零點變化時 兩點間的電勢差不會改變 電勢差沒有相對性 與零勢點位置無關 當堂檢測 探究一 探究二 問題探究 名師精講 典例剖析 1 關于電勢差的四點說明 1 電場中兩點間的電勢差 由電場本身決定 與在這兩點間移動的電荷的電荷量 靜電力做功的大小無關 在確定的電場中 即使不放入電荷 任何兩點間的電勢差也有確定值 2 講到電勢差時 必須明確所指的是哪兩點的電勢差 A B間的電勢差記為UAB B A間的電勢差記為UBA 3 電勢差為標量 有正 負之分 電勢差的正負表示電場中兩點間的電勢的高低 4 電場中兩點間的電勢差與電勢零點的選取無關 當堂檢測 探究一 探究二 問題探究 名師精講 典例剖析 當堂檢測 探究一 探究二 問題探究 名師精講 典例剖析 當堂檢測 例題1 有一個帶電荷量q 3 10 6C的點電荷 從某電場中的A點移到B點 電荷克服電場力做6 10 4J的功 從B點移到C點 電場力對電荷做9 10 4J的功 問 1 AB BC CA間電勢差各為多少 2 如以B點電勢為零 則A C兩點的電勢各為多少 電荷在A C兩點的電勢能各為多少 探究一 探究二 問題探究 名師精講 典例剖析 當堂檢測 探究一 探究二 問題探究 名師精講 典例剖析 當堂檢測 探究一 探究二 問題探究 名師精講 典例剖析 當堂檢測 2 若 B 0 由UAB A B 得 A UAB 200V 由UBC B C 得 C B UBC 0 300 V 300V 電荷在A點的電勢能EpA q A 3 10 6 200J 6 10 4J 電荷在C點的電勢能EpC q C 3 10 6 300J 9 10 4J 答案 1 UAB 200VUBC 300VUCA 100V 2 A 200V C 300VEpA 6 10 4JEpC 9 10 4J 1 對電勢差要注意角標的排序 如 UAB UBA UAB UBC UAC 2 根據(jù)兩點間的電勢差正負可比較兩點電勢的高低 當UAB 0時 A B 當UAB 0時 A B 探究一 探究二 當堂檢測 問題探究 名師精講 典例剖析 靜電力做功的多種求解方法帶電粒子可能在勻強電場中運動 也可能在非勻強電場中運動 可能是只在靜電力作用下運動 也可能是在多個力作用下運動 可能是做直線運動 也可能是做曲線運動 思考 公式WAB qUAB適用于任何電場嗎 適用于帶電粒子受多個力的情況嗎 功的公式W Fscos 可以用來計算靜電力做的功嗎 要點提示 WAB qUAB在任何情況下均適用 也適用于粒子受多個力的情況 功的公式W Fscos 是功的定義式 對任何力做功都可以使用 只要選擇得當?shù)臄?shù)學處理方法 高中階段一般只用于恒力做功 探究一 探究二 問題探究 名師精講 典例剖析 當堂檢測 探究一 探究二 問題探究 名師精講 典例剖析 當堂檢測 2 應用公式WAB qUAB時的兩點注意 1 公式WAB qUAB適用于任何電場 其中UAB為電場中A B兩點間的電勢差 WAB僅是靜電力做的功 不包括從A到B移動電荷時 其他力所做的功 2 WAB UAB q均可正可負 WAB取負號表示從A點移動到B點時靜電力對電荷做負功 UAB取負號表示 A B q取負號表示試探電荷為負電荷 探究一 探究二 問題探究 名師精講 典例剖析 當堂檢測 例題2 如圖所示 在電場強度E 1 5 103N C的勻強電場中 有A B C三點 AB垂直于電場線 BC平行于電場線 AB 3cm BC 4cm AC 5cm A B間的電勢差UAB 0 B C間的電勢差UBC與A C間的電勢差UAC相等 UBC UAC 60V 把一正電荷q 1 0 10 8C放在A點 求 1 電荷q在A點受到的靜電力為多大 方向怎樣 2 電荷q分別沿A B C和A C路線到達C點 靜電力各做了多少功 電勢能怎樣變化 變化了多少 探究一 探究二 問題探究 名師精講 典例剖析 當堂檢測 解析 1 電荷在A點所受的靜電力F qE 1 0 10 8 1 5 103N 1 5 10 5N 方向與電場線方向相同 因為勻強電場中各點的電場強度的大小和方向都相同 所以電荷q在電場中各點的受力都相同 2 q沿A B C路線 靜電力做功WABC WAB WBC qUAB qUBC 1 0 10 8 0J 1 0 10 8 60J 6 0 10 7J同理 電荷q沿A C路線 靜電力做功WAC qUAC 1 0 10 8 60J 6 0 10 7J 或WAC FsACcos 1 5 10 5 5 10 2 6 0 10 7J由于靜電力對電荷做的功等于電荷的電勢能的減少量 所以電荷從A點移到C點電勢能減少 減少的電勢能為 EAC 6 0 10 7J 答案 1 1 5 10 5N方向與電場線方向相同 2 6 0 10 7J6 0 10 7J電勢能減少6 0 10 7J 探究一 探究二 問題探究 名師精講 典例剖析 當堂檢測 1 靜電力做功與路徑無關 只與始 末兩點的位置有關 故WAC WAB WBC 2 在利用公式或WAB qUAB進行有關計算時 有兩種處理方案 方案一 各物理量均帶正 負號運算 但代表的意義不同 WAB的正 負號表示正 負功 q的正 負號表示電性 UAB的正 負號反映 A B的高低 計算時W與U的角標要對應 即WAB qUAB WBA qUBA 方案二 絕對值代入法 WAB q UAB均代入絕對值 然后再結合題意判斷電勢的高低 當堂檢測 探究一 探究二 1 2 3 1 多選 下列說法正確的是 A 電場中兩點間的電勢差大小與零電勢點的選取有關B UAB和UBA是不同的 它們有關系 UAB UBAC A B都有正負 所以電勢是矢量D 若 B 0 則 A UAB解析 由電勢差的概念知B D正確 答案 BD 探究一 探究二 1 2 3 當堂檢測 2 多選 下面關于電勢 電勢差和電勢能的關系 正確的是 A 電荷在某點的電勢能越大 該點的電勢越高B 在電場中的兩點之間移動電荷 靜電力做功越多 這兩點的電勢差越大C 由于零電勢點的選取是任意的 所以電場中兩點間的電勢差也是不確定的D 電場中A點電勢比B點高1V 則電荷量為10 2C的正電荷從A移到B電勢能減少了10 2J 探究一 探究二 1 2 3 當堂檢測 解析 根據(jù)電勢能的公式Ep q 可知 電場中電勢越高的地方 正電荷在該點具有的電勢能越大 負電荷在該點具有的電勢能越小 故A錯誤 根據(jù)公式 在電場中的兩點之間移動電荷 靜電力做功越多 這兩點的電勢差越大 故B正確 電勢差與零電勢點的選取無關 零電勢點的選取是任意的 但是電場中兩點間的電勢差是確定的 故C錯誤 電場中A點電勢比B點高1V 則電荷量為10 2C的正電荷從A移到B靜電力做功10 2J 電勢能減少了10 2J 故D正確 答案 BD 探究一 探究二 1 2 3 當堂檢測 3 電場中有A B兩點 一個點電荷在A點的電勢能為1 2 10 8J 在B點的電勢能為8 0 10 9J 已知A B兩點在同一條電場線上 如圖所示 該點電荷的電荷量為1 0 10 9C 那么 A 該電荷為負電荷B 該電荷為正電荷C A B兩點的電勢差UAB 4 0VD 把電荷從A移到B 電場力做功為W 4 0J解析 點電荷在A點的電勢能大于在B點的電勢能 從A到B電場力做正功 所以該電荷一定為負電荷 且WAB EpA EpB 1 2 10 8J 8 0 10 9J 4 0 10 9J 故A項正確 B D項錯誤 4 0V 所以C選項錯誤 答案 A