高中物理人教必修三第10章第2節(jié) 電勢差課件

1、電勢差人教版高中物理 必修3新知導(dǎo)入如圖，測量手指和球的高度時，用地面和桌面不同位置作為測量高度的起點(diǎn)，手指和球的高度的數(shù)值就不相同，但手指和球的高度差卻保持不變。新知導(dǎo)入同理，選擇不同的位置作為電勢零點(diǎn)，電場中某點(diǎn)電勢的數(shù)值也會改變，但電場中某兩點(diǎn)間的電勢的差值卻保持不變。可見，有時電勢的差值比電勢更重要。今天我們就來學(xué)習(xí)電勢的差值電勢差新知講解一、電勢差1.電勢差（1）定義：在電場中，兩點(diǎn)之間電勢的差值叫作電勢差，電勢差也叫作電壓。它與電勢零點(diǎn)的選取無關(guān)。（2）單位：伏特（V）（3）電勢差的表達(dá)式AB設(shè)電場中A點(diǎn)的電勢為A ，B點(diǎn)的電勢為B ，A、B兩點(diǎn)的電勢差記為：UAB A B新知講解

2、B、A兩點(diǎn)的電勢差記為：UBA BAAB顯然：UAB UBA（4）電勢差為標(biāo)量，有正、負(fù)之分，電勢差的正負(fù)表示電場中兩點(diǎn)間的電勢的高低。當(dāng)A點(diǎn)電勢比B點(diǎn)電勢高時，UAB 為正值，UBA 則為負(fù)值。（5）電場中兩點(diǎn)間的電勢差與電勢零點(diǎn)的選取無關(guān)。（6）電場中某點(diǎn)的電勢，就是該點(diǎn)相對于零勢點(diǎn)的電勢差。新知講解二、靜電力做功與電勢差的關(guān)系思考討論：電荷q從電場中A點(diǎn)移到B時，WAB等于電荷在A、B兩點(diǎn)的電勢能之差，那么靜電力做功與電勢差存在著怎樣的關(guān)系呢？推導(dǎo)：由靜電力做功與電勢能變化的關(guān)系可得：WAB EpA EpB由電勢能與電勢的關(guān)系 可得EpAqA；EpBqB所以：WABq(AB)=qUAB新

3、知講解1.靜電力做功與電勢差的關(guān)系WABqUAB 或 2.對公式WABqUAB的理解（1）靜電力做功由電荷量及兩點(diǎn)間電勢差決定，與路徑無關(guān)。（2）應(yīng)用WAB =qUAB與W = qELcosa相比優(yōu)勢之處在電場中把檢驗電荷從A點(diǎn)移動到B點(diǎn)，靜電力所做的功WAB跟被移動的電荷的電荷量q的比值叫作A、B兩點(diǎn)間的電勢差。新知講解不必考慮靜電力的大小和電荷移動路徑。特別是靜電力是變力時，靜電力做功不能用W= EqLcosa來計算，只能用WAB =qUAB來計算。（2）應(yīng)用WABqUAB計算時，相關(guān)物理量用正、負(fù)值代入計算，符號的含義：WAB0，電場力做正功；WAB0，電場力做負(fù)功；UAB0，AB；UA

4、B0，AB。新知講解3.對公式 的理解A、B兩點(diǎn)間的電勢差，數(shù)值上等于單位正電荷由A點(diǎn)移動到B點(diǎn)時,靜電力所做的功WAB但電勢差的大小只與電場中A.B 的位置決定，與q、 WAB無關(guān)。特別提醒！(1)在系統(tǒng)中只有靜電力做功的情況下，電勢能和動能互相轉(zhuǎn)化，總量保持不變。(2)在系統(tǒng)中只有重力和靜電力做功，沒有其他力做功的情況下，電勢能和機(jī)械能互相轉(zhuǎn)化，總量保持不變。新知講解例題：在勻強(qiáng)電場中把電荷量為 2.010 -9 C 的點(diǎn)電荷從 A 點(diǎn)移動到 B 點(diǎn)，靜電力做的功為 1.6 10 -7 J。再把這個電荷從 B 點(diǎn)移動到 C 點(diǎn)，靜電力做的功為4.010 -7 J。（1）A、B、C 三點(diǎn)中，

5、哪點(diǎn)電勢最高？哪點(diǎn)電勢最低？（2）A、B 間 ，B、C 間 ，A、C 間的電勢差各是多大？（3）把電荷量為1.510 -9 C 的點(diǎn)電荷從A 點(diǎn)移動到C 點(diǎn)，靜電力做的功是多少？新知講解（4）根據(jù)以上結(jié)果，定性地畫出電場分布的示意圖，標(biāo)出A、B、C 三點(diǎn)可能的位置。解 :（1）電荷從 A 點(diǎn)移動到 B 點(diǎn)，靜電力做正功，所以 A 點(diǎn)電勢比 B 點(diǎn)電勢高。電荷從 B 點(diǎn)移動到 C 點(diǎn)，靜電力做負(fù)功，所以 C 點(diǎn)電勢比 B 點(diǎn)電勢高。但 C、B 之間電勢差的絕對值比 A、B 之間電勢差的絕對值大，所以 C 點(diǎn)電勢最高，A 點(diǎn)電勢次之，B 點(diǎn)電勢最低。（2）根據(jù)靜電力做的功與電勢差的關(guān)系，A、B 間

6、的電勢差。新知講解A 點(diǎn)電勢比 B 點(diǎn)電勢高 80 V。同樣，根據(jù)靜電力做的功與電勢差的關(guān)系，B、C 間的電勢差。C點(diǎn)電勢比 B 點(diǎn)電勢高 200 V。A、C 間的電勢差UAC UAB UBC 80V200V 120V新知講解（3） 電荷量 q1.510 -9 C 的點(diǎn)電荷，從 A 點(diǎn)移動到C點(diǎn)時，靜電力做的功為WAC qUAC（1.510 -9 ）（120） J 1.810 -7 J即靜電力做正功 1.8 10 -7 J。（4） 電場分布示意圖和 A、 B、C 三點(diǎn)可能的位置如圖所示。C A BE新知講解三、等勢面如圖所示，在地圖中，常用等高線來表示地勢的高低。與此相似，在電場的圖示中常用等

7、勢面來表示電勢的高低。水平面110m120m130m100m新知講解1.等勢面（1）定義：在電場中，電勢相同的各點(diǎn)構(gòu)成的面叫作等勢面。（2）同一個等勢面上移動電荷時，靜電力不做功。這是因為在同一個等勢面上，任何兩點(diǎn)的電勢都相等。所以，在同一個等勢面上移動電荷時，靜電力不做功。思考討論：等勢面與電場線的功能相似也是用來形象地描繪電場的，那么，等勢面與電場線有什么關(guān)系呢？新知講解2.等勢面與電場線的關(guān)系（1）電場線跟等勢面垂直，并且由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面。在同一個等勢面上移動電荷時，靜電力不做功，所以等勢面一定跟電場線垂直，即跟電場強(qiáng)度的方向垂直。這是因為，假如不垂直，電場強(qiáng)度就有一個

8、沿著等勢面的分量，在等勢面上移動電荷時靜電力就要做功，這與這個面是等勢面矛盾。另外，沿著電場線的方向，電勢越來越低，所以電場線由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面。新知講解（2）在電場線密集的地方，等差等勢面密集;在電場線稀疏的地方，等差等勢面也稀疏，但等勢面不相交。3.等勢面的應(yīng)用由等差等勢面的疏密程度判斷電場的強(qiáng)弱。由等勢面判斷電場中各點(diǎn)電勢的高低。由等勢面判斷在電場中移動電荷時靜電力做功的情況。根據(jù)等勢面的分布確定電場線的分布。新知講解4.幾種電場的等勢面和電場線點(diǎn)電荷的等勢面：以點(diǎn)電荷為球心的一簇球面。勻強(qiáng)電場的電場線平行等距，密疏相同；勻強(qiáng)電場的等勢面平行等距，密疏相同。新知講解等量異

9、種點(diǎn)電荷的等勢面等勢面和電場線等量同種點(diǎn)電荷的等勢面等勢面和電場線帶電導(dǎo)體周圍的等勢面和電場線新知講解5.等勢面的特點(diǎn)（1）在同一等勢面上任兩點(diǎn)間移動電荷，電場力不做功。（2）電場線和等勢面垂直，并且由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面。等勢面可以是封閉的，也可以是不封閉的。（3）如果導(dǎo)體處于靜電平衡狀態(tài)，則該導(dǎo)體上各點(diǎn)電勢相等。（4）在電場線密集的地方，等差等勢面密集;在電場線稀疏的地方，等差等勢面也稀疏，但等勢面不相交。任意兩個等勢面都不相交。課堂練習(xí)1.關(guān)于靜電場的等勢面，下列說法正確的是（）A電場線與等勢面處處相互垂直 B兩個電勢不同的等勢面可能相交 C同一等勢面上各點(diǎn)電場強(qiáng)度一定相等

10、D將一負(fù)的試探電荷從電勢較高的等勢面移至電勢較低的等勢面，電場力做正功 A課堂練習(xí)2.下列說法正確的是（）A電場強(qiáng)度E和電勢差U只依賴于電場的性質(zhì) B電場強(qiáng)度E和電勢差U只與試探電荷大小有關(guān) C電場強(qiáng)度E和電勢差U與試探電荷和電場的性質(zhì)都有關(guān) D電場強(qiáng)度E和電勢差U與試探電荷和電場的性質(zhì)都無關(guān) A課堂練習(xí)3.對于電場中A、B兩點(diǎn)，下列說法中正確的是（）A電勢差的定義式UAB=WAB/q ，說明兩點(diǎn)間的電勢差UAB與電場力做功WAB成正比，與移動電荷的電荷量q成反比 BA、B兩點(diǎn)間的電勢差UAB與移動電荷的電荷量q無關(guān) C把負(fù)電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)電場力做正功，則有UAB0 D電場中A、B兩點(diǎn)間的電

11、勢差UAB等于把正電荷q從A點(diǎn)移動到B點(diǎn)時靜電力做的功。B課堂練習(xí)4.如圖所示的靜電場中，實(shí)線表示電場線，虛線表示等勢面。則（）Ab、c兩點(diǎn)的電勢相等 Ba、b兩點(diǎn)的電勢相等 Cb、c兩點(diǎn)的場強(qiáng)相等 Da、b兩點(diǎn)的場強(qiáng)相等 A拓展提高1.在電場中把2.010-9C的正電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，電場力做功1.210-7J，則A和B間的電勢差是，再把這個電荷從B點(diǎn)移到C點(diǎn)，克服電場力做功3.510-7J，則B和C之間的電勢差是，A和C之間的電勢差是60V-175V -115V拓展提高2.如圖所示，實(shí)線表示一點(diǎn)電荷周圍的電場線，虛線表示該電場的兩條等勢線，兩條等勢線到電荷的距離分別為R和2R，A、B分別為

12、兩條等勢線上的點(diǎn)。則下列說法中正確的是（）A此點(diǎn)電荷為負(fù)電荷 B將一正的試探電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)過程中電勢能增加 CA、B兩點(diǎn)的電勢高低關(guān)系為AB DA、B兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小關(guān)系為EA=2EB C拓展提高3如圖所示，是一個點(diǎn)電荷電場的電場線（箭頭線）和等勢面（虛線），兩等勢面之間的電勢差大小為2V，有一個帶電荷量為q=-1.010-8 C的電荷，從A點(diǎn)沿不規(guī)則曲線路徑移到B點(diǎn)，電場力做功為（）A2.010-8 J B-2.010-8 J C1.6010-7 J D-4.010-8 JBEEEEBA課堂總結(jié)1.電勢差：在電場中，兩點(diǎn)之間電勢的差值叫作電勢差。4.在電場中，電勢相同的各點(diǎn)構(gòu)成的面叫作等勢面。5.等勢面與電場線的關(guān)系：電場線跟等勢面垂直，并且由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面。3.靜電力做功與電勢差的關(guān)系： WABqUAB 或 2.電勢差的表達(dá)式：UAB A B UBA BA 板書設(shè)計一