1.5电势差(精品).ppt

导入新课导入新课 参照物不同，物体的参照物不同，物体的 运动状态也不同运动状态也不同第一章第一章 静电场静电场1.5 1.5 电势差电势差电势差电势差教学目标教学目标1.1.知识与能力知识与能力 知道知道零势能点的选取不同电场中某点的电零势能点的选取不同电场中某点的电势能就不同但是两点间的电势差不变势能就不同但是两点间的电势差不变。电势差电势差的概念及公式。的概念及公式。电势差的求法电势差的求法。2.2.过程与方法过程与方法 通过定义求电势差注意通过定义求电势差注意初始位置初始位置和和终止位终止位置置的区分。的区分。通过练习知道通过练习知道电势差与电势能的关系电势差与电势能的关系。3.3.情感态度与价值观情感态度与价值观 根据题意灵活的选择零势能点，解答问题。根据题意灵活的选择零势能点，解答问题。教学重难点教学重难点教学重点：教学重点：教学难点：教学难点：电势差电势差电势差与电场力做功电势差与电场力做功电势差的应用电势差的应用 把电场中某点的电势能归为零，将这一点把电场中某点的电势能归为零，将这一点作为参照物，才能确定电荷在电场中其他点的作为参照物，才能确定电荷在电场中其他点的电势能。电势能。电荷在某点的电势能，等于静电力把它从电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该点移动到零势能位置时做的功。该点移动到零势能位置时做的功。电场中某点的电势能的决定方法：电场中某点的电势能的决定方法：但是零势能点的选取发生变化呢？但是零势能点的选取发生变化呢？内容解析内容解析一、电势差一、电势差 用不同的位置作为测量高度的起点，同一地用不同的位置作为测量高度的起点，同一地方的高度的数值就不同，但两个地方的高度差保方的高度的数值就不同，但两个地方的高度差保持不变。持不变。在重力场中，同一物体从在重力场中，同一物体从A点移动到点移动到B点，点，重力做功与路径无关，至于重力做功与路径无关，至于A、B两点的高度差有两点的高度差有关。关。，其中，其中 为为A、B两两点的电势差。点的电势差。例例参照物不同，但楼的高度是一定的参照物不同，但楼的高度是一定的同样的道理在电场中：同样的道理在电场中：选择不同的位置作为电势零点，电场中某点选择不同的位置作为电势零点，电场中某点电势的数值也会改变，但电场中某两点间的电荷电势的数值也会改变，但电场中某两点间的电荷的电势差却保持不变。的电势差却保持不变。电势差电势差定义：定义：电场中两点间电势的差值叫做电场中两点间电势的差值叫做电势差电势差，也叫也叫电压电压。表达式：表达式：单位：单位：瓦特瓦特 v标量：标量：电势差是标量，正负表示相比较两点的电势差是标量，正负表示相比较两点的电势高低电势高低 电荷电荷q在电场中从在电场中从A点移动到点移动到B点时，静电点时，静电力做的功力做的功WAB等于电荷在等于电荷在A、B两点的电势能两点的电势能之差。由此可以推导出静电力做的功与电势之差。由此可以推导出静电力做的功与电势差的关系差的关系:即：即：或：或：知道了电场中两点的电势差，就可以很方知道了电场中两点的电势差，就可以很方便的计算在这两点间移动的电荷的静电力做的便的计算在这两点间移动的电荷的静电力做的功，而不必考虑静电力和电荷移动的路径。功，而不必考虑静电力和电荷移动的路径。例题例题 将一个电荷量为将一个电荷量为-210-8C的点电荷，从零势点的点电荷，从零势点S移到移到M点要克服电场力做功点要克服电场力做功410-8J,则则M点的电点的电势势 =_;若将该电荷从若将该电荷从M点一到点一到N点，电场点，电场力做功力做功1410-8J,则则N点的电势点的电势 =_;MN两点两点的电势差为的电势差为UMN_。答案：答案：-2V 5V 7V 用三种不同的方法解答用三种不同的方法解答【方法一方法一】严格按各量的数值正负代入公式求解：严格按各量的数值正负代入公式求解：由由 得：得：而而 ,其中其中由由 得：得：而而 ,即：即：则：则：【方法二方法二】不考虑各量的正负，只是把各量数值代入公不考虑各量的正负，只是把各量数值代入公式求解，然后用其他方法判断出要求两的正负式求解，然后用其他方法判断出要求两的正负:电场力做负功电场力做负功,负电荷负电荷q电场力方向和位移方向电场力方向和位移方向大致相反大致相反,则场强方向与位移方向大致相同则场强方向与位移方向大致相同,故故,而而 ,则则由由 得：得：同理同理:得得:【方法三方法三】求求N点的电势时把电荷从点的电势时把电荷从S点移到点移到M点再到点再到N点是一个全过程点是一个全过程:由由 得：得：而而动画：电势动画：电势 电势差电势差课堂小结课堂小结电势差电势差电场中两点间电势的差值叫做电势差，也叫电压。电场中两点间电势的差值叫做电势差，也叫电压。电势差可表示为：电势差可表示为：1.下列说法正确的是：（下列说法正确的是：（）。）。课堂练习课堂练习CD A.电势差的定义式电势差的定义式U=W/q，说明两点间的电，说明两点间的电势差势差U与电场力做功与电场力做功W成正比，与试探电荷的电荷成正比，与试探电荷的电荷量量q成反比；成反比；B.两点间的电势差等于将正电荷从一点移动到两点间的电势差等于将正电荷从一点移动到另一点时电场力做的功；另一点时电场力做的功；C.将将1C的正电荷从一点移到另一点，电场力做的正电荷从一点移到另一点，电场力做1J的功，这两点间的电势差为的功，这两点间的电势差为1V；D.电荷在电场中，从一点移到另一点，电场电荷在电场中，从一点移到另一点，电场力做功与路径无关。力做功与路径无关。A.甲粒子经过甲粒子经过c点时与乙粒子经过点时与乙粒子经过d点时动能相等；点时动能相等；B.甲乙两粒子带异种电荷；甲乙两粒子带异种电荷；C.两粒子经过两粒子经过b点是有相同的动能；点是有相同的动能；D.甲粒子经过甲粒子经过c点时的电势能小于点时的电势能小于 乙粒子经过乙粒子经过d点时的电势能。点时的电势能。2.如图所示，在点电荷形成的电场中，已如图所示，在点电荷形成的电场中，已知知a、b零点在同一等势面上，零点在同一等势面上，c、d来那个店在来那个店在同一等势面上，取过同一等势面上，取过a、b两点的等势面电势为两点的等势面电势为零。甲乙两个粒子经过零。甲乙两个粒子经过a点时动能相同，甲粒点时动能相同，甲粒子的运动轨迹为子的运动轨迹为acb，乙粒子的运动轨迹为，乙粒子的运动轨迹为adb，由此可以判断（，由此可以判断（）。）。BCD 3.匀强电场中，在同一条电场线上有相匀强电场中，在同一条电场线上有相距距10cm的的a、b两点，在两点，在810-3N的外力作用的外力作用下，下，410-6C的正电荷朝外力方向匀速的从的正电荷朝外力方向匀速的从a移动到移动到b，则，则a、b两点间的电势差为两点间的电势差为_V,该电场线方向是从该电场线方向是从_指向指向_。-2102ba 4.将带电量为将带电量为610-6C的负电荷从电场中的的负电荷从电场中的A点移动到点移动到B点，克服电场力做功为点，克服电场力做功为310-5J,再将电再将电荷从荷从B点移动到点移动到C 点，电场力做功点，电场力做功1.210-5J,则则AC点电势差为点电势差为_V。3 5.一个质量为一个质量为m，电荷量为，电荷量为-q的带电粒的带电粒子，以初速度子，以初速度v0进入一个电场强度为进入一个电场强度为E的匀的匀强电场的强电场的O点，且点，且v0方向与方向与E的方向平行，的方向平行，如图所示，重力忽略不计如图所示，重力忽略不计,到到A点时速度恰点时速度恰好为零，则好为零，则OA间电势差是多少？间电势差是多少？-解：解：带电粒子由带电粒子由O运动到运动到A，电，电场力做负功，动能减小。场力做负功，动能减小。根据动能定理：根据动能定理：根据电场力做功：根据电场力做功：计算得：计算得：6.质量为质量为m电荷量为电荷量为q的点电荷，在静电的点电荷，在静电力作用下以恒定的速率力作用下以恒定的速率v沿圆弧从沿圆弧从A点移动到点移动到B点，其运动方向改变的角度为点，其运动方向改变的角度为，AB的弧的弧长为长为s，则，则AB两点间的电势差是多少？两点间的电势差是多少？AB 弧中点的电场强度弧中点的电场强度E是多少？是多少？解：电荷以恒定的速率运动，则电场解：电荷以恒定的速率运动，则电场力不做功，电荷在同一等势面上运动，力不做功，电荷在同一等势面上运动，AB两点间的电势差为零。两点间的电势差为零。AB只受电场力作用，做匀速圆周运动。只受电场力作用，做匀速圆周运动。解得：解得：7.如图所示，如图所示，Q为固定的正点电荷，为固定的正点电荷，A、B在在Q的正上方，与的正上方，与Q相距分别为相距分别为0.25h和和h，将，将一带点液滴从点由静止释放，运动到一带点液滴从点由静止释放，运动到B点时速点时速度恰好为零，若此液滴在度恰好为零，若此液滴在A点处的加速度大小点处的加速度大小为为3g，试求：，试求：A、B两点间的电势差。两点间的电势差。+解：对带点液滴整个过程的分解：对带点液滴整个过程的分析可知，在析可知，在A点电场力大于重力，液点电场力大于重力，液滴向上加速，随着向上升高，电场滴向上加速，随着向上升高，电场力逐渐减小，重力大于电场力，加力逐渐减小，重力大于电场力，加速度向下，液滴减速，到速度向下，液滴减速，到B点恰好为点恰好为零；整个过程只受电场力和重力作零；整个过程只受电场力和重力作用，运用动能定理列式：用，运用动能定理列式：解得：解得：高考链接高考链接B 1.（2003年年 全国）图中虚线为静电场中的等全国）图中虚线为静电场中的等势面，势面，1、2、3、4，相邻的等势面间的电势差相，相邻的等势面间的电势差相等，其中等势面等，其中等势面3的电势差为零，一带正电的点电的电势差为零，一带正电的点电荷在静电力的作用下运动，讲过荷在静电力的作用下运动，讲过a、b点时的动能点时的动能分别为分别为26eV和和5eV，当这一点电荷运动到某一位，当这一点电荷运动到某一位置时，其电势能变为置时，其电势能变为-8eV，它的动能应为（，它的动能应为（）。）。A.8eV B.13eV C.20eV D.34eV 设相邻等势面之间的电势差大小为设相邻等势面之间的电势差大小为U，正电，正电荷从荷从a运动到运动到b动能减少，已知动能减少，已知b点电势高于点电势高于a点，点，则则Ua=-2U,Ub=U,设正电荷的电荷量为设正电荷的电荷量为q，则正电，则正电荷在荷在a、b点的电势能点的电势能EPa=-2qU、EPb=qU,根据能根据能量守恒定律量守恒定律Eka+Epa=Ekb+Epb，代入数据得，代入数据得qU=7eV。设电荷运动到。设电荷运动到c点时，其动能电势能分点时，其动能电势能分别是别是Ekc、Epc，根据能量守恒定律，根据能量守恒定律Eka+Epa=Ekc+Epc，26eV+（-14eV）=Ekc+（-8）eV得：得：Ekc=20eV。点拨点拨 2.（2006年年 江苏江苏)如图所示，平行板电容器如图所示，平行板电容器两极板间有场强为两极板间有场强为E的匀强电场，且带正电的极的匀强电场，且带正电的极板接地，一质量为板接地，一质量为m带你和两为带你和两为+q的带电粒子的带电粒子从从x轴上坐标为轴上坐标为x0处由静止释放。处由静止释放。（1）求该粒子在）求该粒子在x0处的电势能处的电势能 。（2）试从牛顿定律出发，证明该带）试从牛顿定律出发，证明该带电粒子在极板间运动过程中，其动电粒子在极板间运动过程中，其动能与电势能之和保持不变。能与电势能之和保持不变。+-解：解：该粒子由左极板到该粒子由左极板到x0处处电场力做功电场力做功 ,（2）在）在x轴上任取两点轴上任取两点x1，x2，速度分别为，速度分别为v1，v2由功能关系：由功能关系：联立两式得：联立两式得：联立得：联立得：即：即：点拨点拨 电荷在电场中某点所具有的电势能是由点电电荷在电场中某点所具有的电势能是由点电荷和该点电势荷和该点电势 共同决定的。正电荷的电势能的正共同决定的。正电荷的电势能的正负跟该点电势的正负相同，负电荷电势能的正负负跟该点电势的正负相同，负电荷电势能的正负跟该点电势的正负相反。本题中，由于平行板的跟该点电势的正负相反。本题中，由于平行板的正极板接地，其电势为零，坐标为正极板接地，其电势为零，坐标为x0点的电势应为点的电势应为负值。由于坐标负值。由于坐标x0点的电势未知，因此，计算正电点的电势未知，因此，计算正电荷荷q在该处所具有的电势能时，必须通过功能关系在该处所具有的电势能时，必须通过功能关系求出该点与零势能点的电势差（也就是该点的电求出该点与零势能点的电势差（也就是该点的电势）。势）。3.（2004年年 北京）静电透镜是利用静电场北京）静电透镜是利用静电场使电子束会聚或发散的一种装置，其中某部使电子束会聚或发散的一种装置，其中某部分静电场的分布如图所示，虚线表示这个静电场分静电场的分布如图所示，虚线表示这个静电场在在xOy平面内的一簇等势线，等势线的形状相对平面内的一簇等势线，等势线的形状相对于于x轴轴y轴对称。等势线的电势沿轴对称。等势线的电势沿x轴正向增加，且轴正向增加，且相邻等势线的电势差相等。一个电子经过相邻等势线的电势差相等。一个电子经过p点（其点（其横坐标为横坐标为-x0）时，速度与）时，速度与Ox轴平行。适当控制条轴平行。适当控制条件，使该电子通过电场区域时仅在件，使该电子通过电场区域时仅在Ox上方运动。上方运动。在通过电场区域过程中，该电子沿在通过电场区域过程中，该电子沿y方向的分速度方向的分速度vy随位置坐标随位置坐标x变化的示意图是图中的（变化的示意图是图中的（）。）。DABCD 在在x轴负方向，电子所受哦电场力右偏下，则轴负方向，电子所受哦电场力右偏下，则电子竖直速度沿与轴负方向不断增加，达到电子竖直速度沿与轴负方向不断增加，达到O点点时竖直速度达到最大。到达时竖直速度达到最大。到达x轴正方向，电子所受轴正方向，电子所受电场力右偏上，则竖直速度沿电场力右偏上，则竖直速度沿y轴负方向不断减小，轴负方向不断减小，又由于在又由于在x轴负方向的电子运动处电场线比轴负方向的电子运动处电场线比x轴正轴正方向的电子运动处电场线密，则加速度应相应较方向的电子运动处电场线密，则加速度应相应较大，则在大，则在x轴负方向的速度经过相同的水平距离，轴负方向的速度经过相同的水平距离，不能减小到零，所以不能减小到零，所以D选项正确。选项正确。点拨点拨教材习题答案教材习题答案 1.答：答：静电力做负功静电力做负功,电势能增加电势能增加 。2.答：一个电子电荷量答：一个电子电荷量 。电子增加的动能等于静电力做的功，因为。电子增加的动能等于静电力做的功，因为 所以所以 。3.答：因为电场线总是由电势高的等势面指答：因为电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面，所以，由课本图向电势低的等势面，所以，由课本图1.5-2可知：可知：（1）B点的电势高于点的电势高于A点的电势，把负电点的电势，把负电荷荷A移到移到B静电力做正功，电势能减少，负电静电力做正功，电势能减少，负电荷在荷在A点的电势能较大。点的电势能较大。（2）负电荷从）负电荷从B移动到移动到A时，静电力做正功。时，静电力做正功。（3）UAB0,UBA0。