(2021新人教版)高中物理必修第三册第10章 2电势差复习讲义.doc
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1、2.电势差电势差 学习目标:学习目标:1.物理观念物理观念初步形成电势差的概念。初步形成电势差的概念。2.科学思维科学思维利用公式利用公式 UABA B及及 UABWAB q 进行有关计算,获得结论。进行有关计算,获得结论。3.科学探究科学探究领会根据功能关系推导电领会根据功能关系推导电 势差定义式的过程。势差定义式的过程。4.科学态度与责任科学态度与责任了解电势差的定义方法,培养良好的学习习了解电势差的定义方法,培养良好的学习习 惯。惯。 阅读本节教材,回答第阅读本节教材,回答第 31 页页“问题问题”并梳理必要知识点。并梳理必要知识点。 教材教材 P31“问题问题”提示:电荷从提示:电荷从
2、 A 点到点到 B 点,影响静电力做功多少的是点,影响静电力做功多少的是 A、B 两点两点 的电势差,与两点电势无关。的电势差,与两点电势无关。 一、电势差一、电势差 1定义定义 在电场中,两点之间电势的在电场中,两点之间电势的差值差值叫作电势差,也叫作叫作电势差,也叫作电压电压。 2公式公式 设电场中设电场中 A 点的电势为点的电势为A,B 点的电势为点的电势为B,则则 A、B 两点之间的电势差为两点之间的电势差为 UAB AB,B、A 两点之间的电势差为两点之间的电势差为 UBABA,所以,所以 UABUBA。 3电势差的正负电势差的正负 电势差是电势差是标量标量,UAB为正值,为正值,A
3、 点的电势比点的电势比 B 点的电势点的电势高高;UAB为负值,为负值,A 点的电点的电 势比势比 B 点的电势点的电势低低。 4静电力做功与电势差的关系静电力做功与电势差的关系 (1)公式推导公式推导 由静电力做功与电势能变化的关系可得由静电力做功与电势能变化的关系可得 WABEpAEpB,又因,又因 EpAqA,EpBqB,可得,可得 WABqAqBq(AB) qUAB,所以有,所以有 UABWAB q 。 (2)物理意义物理意义:电场中电场中 A、B 两点间的电势差等于这两点之间移动电荷时静电力做的两点间的电势差等于这两点之间移动电荷时静电力做的 功与电荷量功与电荷量 q 的比值。的比值
4、。 二、等势面二、等势面 1定义:定义:电场中电势电场中电势相同相同的各点构成的面叫作等势面。的各点构成的面叫作等势面。 2等势面与电场线的关系等势面与电场线的关系 (1)电场线跟等势面电场线跟等势面垂直垂直。 (2)电场线由电场线由电势高电势高的等势面指向的等势面指向电势低电势低的等势面。的等势面。 1思考判断思考判断(正确的打正确的打“”“”,错误的打,错误的打“” “”) (1)UAB0 说明从说明从 A 到到 B 电势升高电势升高(AB)。() (2)WAB越大,越大,UAB越大,越大,UAB与与 WAB成正比。成正比。() (3)等差等势面的疏密可以表示电场的强弱。等差等势面的疏密可
5、以表示电场的强弱。() (4)同一电荷在同一等势面上一定具有相同的电势能。同一电荷在同一等势面上一定具有相同的电势能。() 2在电场中在电场中 A、B 两点间电势差为两点间电势差为 UAB75 V,B、C 两点间电势差两点间电势差 UBC200 V, 则则 A、B、C 三点的电势高低关系为三点的电势高低关系为() AABCBACABDCBA C因为因为 UABAB75 V0,所以所以AB,因为因为 UBCBC200 V0,所所 以以BC,又又 UACUABUBC75 V(200)V125 V0,所以所以AAB, C 正确。正确。 3.如图所示如图所示,实线表示某静电场的电场线实线表示某静电场的
6、电场线,虚线表示该电场的等势面虚线表示该电场的等势面。下列判断正下列判断正 确的是确的是() A1、2 两点的电场强度相等两点的电场强度相等 B1、3 两点的电场强度相等两点的电场强度相等 C1、2 两点的电势相等两点的电势相等 D2、3 两点的电势相等两点的电势相等 D根据电场线的疏密表示电场强度的大小知,根据电场线的疏密表示电场强度的大小知,1 点的电场强度大于点的电场强度大于 2 点、点、3 点的点的 电场强度电场强度,选项选项 A、B 错误错误;根据沿着电场线方向电势逐渐降低根据沿着电场线方向电势逐渐降低,在同一等势面上各点在同一等势面上各点 的电势相等知的电势相等知,1 点的电势高于
7、点的电势高于 2 点电势点电势,2、3 点处于同一等势面上点处于同一等势面上,电势相等电势相等,选选项项 C 错误,错误,D 正确。正确。 电势与电势差电势与电势差 如何求电场中两点如何求电场中两点 A、B 的电势之差?的电势之差? 提示提示: 根据移动电荷从根据移动电荷从 A 点到点到 B 点电场力做的功点电场力做的功, 利用利用 WABqUAB, 计算求得计算求得 UAB。 1对电势差的几点认识对电势差的几点认识 (1)电场中两点间的电势差,由电场本身决定,与在这两点间移动的电荷的电荷量电场中两点间的电势差,由电场本身决定,与在这两点间移动的电荷的电荷量、 静电力做功的大小无关静电力做功的
8、大小无关。在确定的电场中在确定的电场中,即使不放入电荷即使不放入电荷,任何两点间的电势差也有任何两点间的电势差也有 确定值。确定值。 (2)对于电势差必须明确指出是哪两点间的电势差对于电势差必须明确指出是哪两点间的电势差,而且先后顺序不能乱而且先后顺序不能乱。如如 A、B 间的电势差记为间的电势差记为 UAB,B、A 间的电势差记为间的电势差记为 UBA,而,而 UABUBA。 (3)电势差为标量,有正、负之分,电势差的正负表示电场中两点电势的高低。电势差为标量,有正、负之分,电势差的正负表示电场中两点电势的高低。 (4)电场中两点间的电势差与零电势位置的选取无关。电场中两点间的电势差与零电势
9、位置的选取无关。 2电势差与电势的对比电势差与电势的对比 电势电势电势差电势差 U 区别区别 定义定义电势能与电荷量的比值电势能与电荷量的比值Ep q 电场力做功与电荷量的比值电场力做功与电荷量的比值 U W q 决定决定 因素因素 由电场和在电场中的位置决由电场和在电场中的位置决 定定 由电场和场内两点位置决定由电场和场内两点位置决定 相对性相对性有有, 与零电势位置的选取有关与零电势位置的选取有关无,与零电势位置的选取无关无,与零电势位置的选取无关 联系联系 数值关系数值关系UABAB,当,当B0 时,时,UABA 单位单位相同,均是伏特相同,均是伏特(V) 标矢性标矢性都是标量,且均具有
10、正负都是标量,且均具有正负 物理意义:均是描述电场的能的性质的物理量物理意义:均是描述电场的能的性质的物理量 【例【例 1】有一带电荷量有一带电荷量 q310 6 C 的点电荷的点电荷,从电场中的从电场中的 A 点移到点移到 B 点时点时, 克服静电力做功克服静电力做功 610 4 J,从,从 B 点移到点移到 C 点时,静电力做功点时,静电力做功 910 4 J。求:。求: (1)AB、BC、CA 间电势差各为多少?间电势差各为多少? (2)如果如果 B 点电势为零点电势为零,则则 A、C 两点的电势各为多少?电荷在两点的电势各为多少?电荷在 A、C 两点的电势能两点的电势能 各为多少?各为
11、多少? 思路点拨:思路点拨:(1)可根据可根据 UABWAB q 分析电势差。分析电势差。 (2)可由可由Ep q 确定电势及电势能。确定电势及电势能。 解析解析(1)根据根据 UW q ,则,则 UAB 610 4 310 6 V200 V 即即AB200 V UBC 910 4 310 6 V300 V 即即BC300 V UCACA100 V。 (2)若若B0,则,则A200 V,C300 V EpAAq200(310 6) J 610 4 J EpCCq300(310 6) J 910 4 J。 答案答案(1)200 V300 V100 V (2)200 V300 V610 4 J91
12、0 4 J 上例中上例中,若规定若规定 A 点电势为零点电势为零,则则 B、C 两点的电势各为多少?电荷在两点的电势各为多少?电荷在 B、C 两点两点 的电势能各为多少?的电势能各为多少? 解析解析若若A0,则,则B200 V,C100 V EpBBq(200)(310 6) J 610 4 J EpCCq100(310 6)J 310 4 J。 答案答案200 V100 V610 4J 310 4J 利用公式利用公式 UABWAB q 计算电势差的两种方法计算电势差的两种方法 方法一方法一:各物理量均带正各物理量均带正、负号运算负号运算,但代表的意义不同但代表的意义不同。WAB的正的正、负号
13、表示正负号表示正、 负功;负功;q 的正、负号表示电性;的正、负号表示电性;UAB的正、负号反映的正、负号反映A、B的高低。计算时的高低。计算时 W 与与 U 的的 角标要对应,即角标要对应,即 WABqUAB,WBAqUBA。 方法二方法二:绝对值代入法绝对值代入法。WAB、q、UAB均代入绝对值均代入绝对值,然后再结合题意判断电势的然后再结合题意判断电势的 高低。高低。 跟进训练跟进训练 训练角度训练角度 1:对电势差的认识:对电势差的认识 1下列说法正确的是下列说法正确的是() A电场中两点间电势的差值叫作电势差,也叫作电压电场中两点间电势的差值叫作电势差,也叫作电压 B电势差与电势一样
14、,是相对量,与零电势点的选取有关电势差与电势一样,是相对量,与零电势点的选取有关 CUAB表示表示 B 点与点与 A 点之间的电势差,即点之间的电势差,即 UABBA DA、B 两点间的电势差是恒定的两点间的电势差是恒定的,不随零电势点的改变而改变不随零电势点的改变而改变, ,所以所以 UABUBA A电场中两点间电势的差值叫作电势差电场中两点间电势的差值叫作电势差,也叫作电压也叫作电压,A 正确正确;电势差的大小与电势差的大小与 零电势点的选取无关,零电势点的选取无关,B 错误;电势差可以反映出两点电势的高低,错误;电势差可以反映出两点电势的高低,UABAB UBA,而电压只是电势差的大小,
15、而电压只是电势差的大小,C、D 错误。错误。 训练角度训练角度 2:电势差与电势的关系:电势差与电势的关系 2在某电场中,在某电场中,A、B 两点间的电势差两点间的电势差 UAB60 V,B、C 两点间的电势差两点间的电势差 UBC 50 V,则,则 A、B、C 三点电势高低关系是三点电势高低关系是() AABCBACB CACBDCBA C因为因为 UABAB60 V0,所以,所以AB,又,又 UBCBC50 V0,所以,所以 B0,所以所以AC,故故ACB,C 正正 确。确。 等势面的理解和应用等势面的理解和应用 (教师用书独具教师用书独具)教材教材 P34“思考与讨论思考与讨论”答案提示
16、:答案提示: 重力势能重力势能 Epmgh,电势能电势能 Epq,两种势能对比两种势能对比,m 与与 q,h 与与(都有相对性都有相对性) 两种势能都是标量,正、负可表示大小。两种势能都是标量,正、负可表示大小。 正电荷正电荷:由由 Epq可知可知,电势电势越高越高,电势能电势能 Ep越大越大;负电荷负电荷:由由 Epq可知可知, 电势电势越高,电势能越高,电势能 Ep越小。越小。 当电荷从同一等势面上的当电荷从同一等势面上的 A 点移到点移到 B 点时,电荷的电势能是否变化?静电力做功点时,电荷的电势能是否变化?静电力做功 情况如何?等势面与电场线垂直吗?情况如何?等势面与电场线垂直吗? 提
17、示:提示:电势能不变,静电力做功为零,等势面与电场线垂直。电势能不变,静电力做功为零,等势面与电场线垂直。 1等势面的特点等势面的特点 (1)在等势面上任意两点间移动电荷,电场力不做功。在等势面上任意两点间移动电荷,电场力不做功。 (2)在空间中两等势面不相交。在空间中两等势面不相交。 (3)电场线总是和等势面垂直,且从电势较高的等势面指向电势较低的等势面。电场线总是和等势面垂直,且从电势较高的等势面指向电势较低的等势面。 (4)在电场线密集的地方,等差等势面密集;在电场线稀疏的地方,等差等势面稀在电场线密集的地方,等差等势面密集;在电场线稀疏的地方,等差等势面稀 疏。疏。 (5)等势面是为描
18、述电场的性质而假想的面。等势面是为描述电场的性质而假想的面。 (6)等势面的分布与零电势点的选取无关。等势面的分布与零电势点的选取无关。 2几种常见电场的等势面几种常见电场的等势面 3电场线与等势面的区别与联系电场线与等势面的区别与联系 电场线电场线等势面等势面 物理物理形象描述电场强度的强弱和方向形象描述电场强度的强弱和方向形象描述电场中各点电势的高低形象描述电场中各点电势的高低 意义意义 图线图线 特点特点 带箭头的不闭合的曲线带箭头的不闭合的曲线, 两电场线不两电场线不 相交相交 可以闭合可以闭合,也可以不闭合也可以不闭合,不同等势不同等势 面不相交面不相交 描述描述 电场电场 曲线上某
19、一点的切线方向为场强方曲线上某一点的切线方向为场强方 向,疏密表示场强大小向,疏密表示场强大小 等势面的垂线方向为场强方向等势面的垂线方向为场强方向, 等差等差 等势面的疏密表示场强大小等势面的疏密表示场强大小 做功做功 情况情况 电荷沿电场线移动时静电力必做功电荷沿电场线移动时静电力必做功电荷沿等势面移动时静电力不做功电荷沿等势面移动时静电力不做功 联系联系 (1)沿电场线方向电势降低沿电场线方向电势降低 (2)电场线与等势面垂直电场线与等势面垂直 【例【例 2】(多选多选)如图所示如图所示,一带电粒子在两个固定的等量正点电荷的电场中运动一带电粒子在两个固定的等量正点电荷的电场中运动, 图中
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