2020春新教材高中物理第10章静电场中的能量第2节电势差课件新人教版必修第三册.ppt
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1、1第第2节电势差节电势差23知识点一电势差知识点一电势差观图助学观图助学如图是等高线的图示,所标数值是地面某个点高出海平面的垂直距离,也就是如图是等高线的图示,所标数值是地面某个点高出海平面的垂直距离,也就是海拔,也称为绝对高度。而地面上某一点高出另一点的垂直距离称为相对高度。海拔,也称为绝对高度。而地面上某一点高出另一点的垂直距离称为相对高度。4(1)选择不同的测量起点时,不同地方的高度和两个地方的高度差会有怎样的变选择不同的测量起点时,不同地方的高度和两个地方的高度差会有怎样的变化?化?(2)同样地,在电场中选择不同的电势零点时,不同位置的电势和两个位置的电同样地,在电场中选择不同的电势零
2、点时,不同位置的电势和两个位置的电势差又会有怎样的变化?势差又会有怎样的变化?51.定义定义:电场中两点间电势的:电场中两点间电势的_叫作电势差,也叫叫作电势差,也叫_。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_。B、A两点之间的电势差为:两点之间的电势差为:UBA_。所以。所以UAB_。3.电势差的正负电势差的正负:电势差是标量,但有正、负。电势差的正、负表示两点电势的高:电势差是标量,但有正、负。电势差的正、负表示两点电势的高低。所以电场中各点间的电势差可依次用低。所以电场中各点间的电势差
3、可依次用_相加。相加。4.电势差的单位电势差的单位:在国际单位制中,电势差与电势的单位相同,均为:在国际单位制中,电势差与电势的单位相同,均为_,符,符号是号是V。差值差值电压电压ABBAUBA代数法代数法伏特伏特6思考判断思考判断(1)电场中两点的电势越高,电势差越大。电场中两点的电势越高,电势差越大。()(2)UAB0说明从说明从A到到B电势降低。电势降低。()(3)电势差有正负值,是矢量。电势差有正负值,是矢量。()(4)电势差与电势一样,是相对量,都与零电势点的选取有关。电势差与电势一样,是相对量,都与零电势点的选取有关。()7观图助学观图助学电荷量为电荷量为q的电荷沿如图所示的曲线由
4、电场中的的电荷沿如图所示的曲线由电场中的A点运动到点运动到B点,已知点,已知A、B两点的电势分别为两点的电势分别为A、B,请思考后回答下列,请思考后回答下列问题。问题。(1)电荷在电荷在A、B两点具有的电势能分别为多少?此过程静电力两点具有的电势能分别为多少?此过程静电力做功做功WAB为多少?为多少?(2)由上述问题可以得出静电力做功与电势差之间有什么样的由上述问题可以得出静电力做功与电势差之间有什么样的关系?关系?知识点二静电力做功与电势差的关系知识点二静电力做功与电势差的关系8EpAEpBqUAB静电力静电力9思考判断思考判断(1)若若UAB0,则电场对电荷,则电场对电荷q做的功做的功WA
5、B0。()(2)UAB越大,越大,WAB越大,越大,WAB与与UAB成正比。成正比。()(3)若电场中两点间的电势差若电场中两点间的电势差UAB1 V,则将单位正电荷从,则将单位正电荷从A点移到点移到B点,静电力点,静电力做功为做功为1 J。()10观图助学观图助学如图所示,是我们在地理上学到的等高线的表示方法,思考,类比到电场中,我们如图所示,是我们在地理上学到的等高线的表示方法,思考,类比到电场中,我们怎么用类似的方法表示电场中电势相等的各点呢?怎么用类似的方法表示电场中电势相等的各点呢?知识点三等势面知识点三等势面111.定义定义:电场中:电场中_的各点构成的面。的各点构成的面。2.等势
6、面的特点等势面的特点(1)在同一等势面上移动电荷时静电力在同一等势面上移动电荷时静电力_。(2)电场线跟等势面电场线跟等势面_,并且由电势,并且由电势_的等势面指向电势的等势面指向电势_的等的等势面。势面。(3)两个不同的等势面永不两个不同的等势面永不_。电势相等电势相等不做功不做功垂直垂直高高低低相交相交12思考判断思考判断(1)电荷在等势面上移动时不受静电力作用,所以不做功。电荷在等势面上移动时不受静电力作用,所以不做功。()(2)等势面上各点的场强相等。等势面上各点的场强相等。()(3)匀强电场中的等势面是相互平行且垂直于电场线的一簇平面。匀强电场中的等势面是相互平行且垂直于电场线的一簇
7、平面。()(4)等势面上,不仅各点电势相同,电场强度也一定相同。等势面上,不仅各点电势相同,电场强度也一定相同。()13观察探究观察探究电场中电场中A、B、C、D四点的电势如图所示。四点的电势如图所示。(1)A、C及及A、B间的电势差各为多少?哪个较大?间的电势差各为多少?哪个较大?(2)若取若取D点电势为零,则点电势为零,则A、B、C三点的电势为多少?三点的电势为多少?A、C及及A、B间的电势差间的电势差各为多少?通过以上计算说明电势、电势差各具有什么特点?各为多少?通过以上计算说明电势、电势差各具有什么特点?核心要点核心要点对电势差与电势的理解对电势差与电势的理解14答案答案(1)UACA
8、C15 V,UABAB10 V,UACUAB。(2)UADAD18 V,若,若D0,A18 V;同理,;同理,B8 V,C3 V,UACAC15 V,UABAB10 V。电场中某点电势大小与所选取的。电场中某点电势大小与所选取的电势零点有关,而两点间的电势差与所选取的零电势点无关。电势零点有关,而两点间的电势差与所选取的零电势点无关。15探究归纳探究归纳电势差与电势的对比电势差与电势的对比16联联系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,且均具有正负都是标量,且均具有正负物理意义物理意义均是描述电场的能的性质的物理
9、量均是描述电场的能的性质的物理量17试题案例试题案例例例1 (多选多选)关于电势差关于电势差UAB和电势和电势A、B的理解,正确的是的理解,正确的是()A.UAB表示表示B点相对于点相对于A点的电势差,即点的电势差,即UABBAB.UAB和和UBA是不同的,它们有关系是不同的,它们有关系UABUBAC.A、B都可以有正、负,所以电势是矢量都可以有正、负,所以电势是矢量D.电势零点的规定是任意的,但人们通常规定大地或无穷远处为电势零点电势零点的规定是任意的,但人们通常规定大地或无穷远处为电势零点18解析解析UAB表示表示A点相对于点相对于B点的电势差,点的电势差,UABAB,A错误;错误;UBA
10、表示表示B点相点相对于对于A点的电势差,点的电势差,UBABA,故,故UABUBA,B正确;电势是标量,正负正确;电势是标量,正负号是相对于零电势点而言的,正号表示高于零电势点,负号表示低于零电势点,号是相对于零电势点而言的,正号表示高于零电势点,负号表示低于零电势点,C错误;零电势点理论上是可以任意选取的,但通常取无穷远处或大地为零电势错误;零电势点理论上是可以任意选取的,但通常取无穷远处或大地为零电势点,点,D正确。正确。答案答案BD19例例2 有一带电荷量有一带电荷量q3106 C的点电荷,从电场中的的点电荷,从电场中的A点移到点移到B点时,克服静点时,克服静电力做功电力做功6104 J
11、,从,从B点移到点移到C点时,静电力做功点时,静电力做功9104 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,则点电势为零,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?各为多少?20UCACA100 V。(2)若若B0,则,则A200 V,C300 VEpAAq200(3106) J6104 J。EpCCq300(3106) J9104 J。答案答案(1)200 V300 V100 V(2)200 V300 V6104 J9104 J2122针对训练针对训练1 在电场中在电场中A、B
12、两点间的电势差两点间的电势差UAB75 V,B、C两点间的电势差为两点间的电势差为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()A.ABC B.ACBC.CAB D.CBA解析解析根据根据UAB75 V,可得,可得,AB75 V,所以,所以AB75 V;根据;根据UBC200 V可得可得BC200 V,所以,所以CB200 V,比较可知,比较可知,CAB。答案答案C23针对训练针对训练2 如图所示,如果如图所示,如果B板接地板接地(取大地的电势为零,则与大地取大地的电势为零,则与大地相连的导体的电势也为零相连的导体的电势也为零),则,则A板电势为板电势为8 V,
13、M点电势为点电势为6 V,N点电势为点电势为2 V。(1)求求M、N两点间的电势差是多少伏?两点间的电势差是多少伏?(2)如果改为如果改为A板接地,问:板接地,问:B点的电势是多大?点的电势是多大?M、N两点的电势两点的电势各是多大?各是多大?M、N两点间的电势差是多少伏?两点间的电势差是多少伏?24解析解析(1)M、N两点间的电势差两点间的电势差UMNMN4 V。(2)若若A板接地,则根据板接地,则根据UABAB得,得,BUABUBA8 VM、N两点的电势两点的电势MUMA2 V,NUNA6 V,UMNMN4 V。答案答案(1)4 V(2)8 V2 V6 V4 V25观察探究观察探究在如图所
14、示的电场中有在如图所示的电场中有A、B两点,若选取无穷远处为零电势点,两点,若选取无穷远处为零电势点,A、B两点的电势分别为两点的电势分别为A、B。(1)A、B两点的电势差两点的电势差UAB是多少?若把某电荷是多少?若把某电荷q从从A移到移到B,电荷,电荷的电势能变化了多少?的电势能变化了多少?(2)根据静电力做功与电势能变化的关系,求静电力对该电荷做的根据静电力做功与电势能变化的关系,求静电力对该电荷做的功。功。核心要点核心要点静电力做功与电势差、电势能的关系静电力做功与电势差、电势能的关系26答案答案(1)UABAB电势能的变化量为电势能的变化量为EpEpBEpAq(BA)(2)WABEp
15、AEpBqAqBq(AB)qUAB27探究归纳探究归纳28(3)WAB、UAB、q均可正可负,但代表的意义不同。均可正可负,但代表的意义不同。WAB取正号,表示静电力做正取正号,表示静电力做正功;功;UAB取正号,表示取正号,表示AB,q取正号,表示试探电荷为正电荷。取正号,表示试探电荷为正电荷。WAB取负号,取负号,表示静电力做负功;表示静电力做负功;UAB取负号,表示取负号,表示AB;q取负号,表示试探电荷为负电取负号,表示试探电荷为负电荷。荷。(4)WABqUAB中,静电力做的功中,静电力做的功WAB与移动电荷与移动电荷q的路径无关,只与初、末位置的路径无关,只与初、末位置的电势差有关。
16、的电势差有关。292.静电力做功的四种求法静电力做功的四种求法四种求法四种求法表达式表达式注意问题注意问题功的定义功的定义WFdqEd(1)适用于匀强电场适用于匀强电场(2)d表示沿电场线方向的距离表示沿电场线方向的距离功能关系功能关系WABEpAEpBEp(1)既适用于匀强电场也适用于非匀既适用于匀强电场也适用于非匀强电场强电场(2)既适用于只受静电力的情况,也既适用于只受静电力的情况,也适用于受多种力的情况适用于受多种力的情况电势差法电势差法WABqUAB动能定理动能定理W静电力静电力W其他力其他力Ek303.带电体只在静电力作用下的能量转化规律带电体只在静电力作用下的能量转化规律(1)从
17、动能定理角度考虑,带电体动能的变化量等于静电力对它做的功。从动能定理角度考虑,带电体动能的变化量等于静电力对它做的功。(2)从静电力做功与带电体的电势能变化的关系考虑,带电体的电势能的减少量从静电力做功与带电体的电势能变化的关系考虑,带电体的电势能的减少量等于静电力对它做的功。等于静电力对它做的功。(3)从能量守恒角度考虑,带电体动能的增加量等于它的电势能的减少量。从能量守恒角度考虑,带电体动能的增加量等于它的电势能的减少量。31试题案例试题案例例例3 如图所示,电场中如图所示,电场中A、B两点电势差为两点电势差为30 V,一个电荷量为,一个电荷量为5108 C的正点电荷由的正点电荷由A运动到
18、运动到B,静电力对点电荷做了多少功?,静电力对点电荷做了多少功?B、C两点间的电势差大小为两点间的电势差大小为15 V,该点电荷从,该点电荷从B运动到运动到C,静电力,静电力对点电荷做了多少功?对点电荷做了多少功?解析解析方法一根据静电力做功与电势差的关系得方法一根据静电力做功与电势差的关系得WABqUAB510830 J1.5106 J。WBCqUBC5108(15) J7.5107 J。32方法二正点电荷从方法二正点电荷从A运动到运动到B时,是顺着电场线方向移动的,所以静电力做正时,是顺着电场线方向移动的,所以静电力做正功,其大小功,其大小W1qU11.5106 J。正点电荷从正点电荷从B
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