【課件】電勢(shì)差(課件)（人教版2019必修第三冊(cè)）

第九章靜電場(chǎng)及其應(yīng)用10.2電勢(shì)差目錄contents電勢(shì)差0102等勢(shì)面03典例分析想一想：進(jìn)入1000千伏等電位瞬間什么感覺？想一想：在酷暑下的70米高空開展超特高壓帶電作業(yè)是什么體驗(yàn)？想一想：等電位的獲得？高壓電帶電作業(yè)原理

類比法是將性質(zhì)、特點(diǎn)在某些方面相同或相近的不同事物加以比較，從而引出結(jié)論的方法。

“類比法”是一種科學(xué)的研究方法。1、你知道什么叫“類比”嗎？2、電勢(shì)能和以前學(xué)過的哪種能量相類似？重力勢(shì)能想一想想一想ABmghAhBhAB在地理位置中的A、B兩點(diǎn)2.選取不同的參考平面，從A到B重力做的功是否相等？1.分別選取地面和B所在的平面為參考平面，A、B兩點(diǎn)的高度差是否改變？3.影響重力做功多少的是A、B兩點(diǎn)距離參考平面的高度呢？還是A、B兩點(diǎn)之間高度的差值呢？類比思考

某個(gè)電荷在確定的電場(chǎng)中由A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)，影響靜電力做功多少的因素，是A點(diǎn)或B點(diǎn)的電勢(shì)呢？還是A、B兩點(diǎn)之間電勢(shì)的差值呢？ABFE電勢(shì)差011、定義：電場(chǎng)中兩點(diǎn)間電勢(shì)的差值叫電勢(shì)差，也叫電壓。3、單位：伏特（V）2、公式：設(shè)電場(chǎng)中A點(diǎn)的電勢(shì)為，B點(diǎn)的電勢(shì)為。+FEAB在電場(chǎng)中兩點(diǎn)間？？？0顯然4、重要關(guān)系（1）UAB=-UBA（2）

電荷q從電場(chǎng)中A點(diǎn)移到B點(diǎn)，AB計(jì)算時(shí)必須帶符號(hào)【例題】關(guān)于電勢(shì)差和電場(chǎng)力作功的說(shuō)法中，正確的是（）A.電勢(shì)差的大小由電場(chǎng)力在兩點(diǎn)間移動(dòng)電荷做的功和電荷的電量決定B.電場(chǎng)力在兩點(diǎn)間移動(dòng)電荷做功的多少由兩點(diǎn)間的電勢(shì)差和該電荷的電量決定C.電勢(shì)差是矢量，電場(chǎng)力作的功是標(biāo)量D.在勻強(qiáng)電場(chǎng)中與電場(chǎng)線垂直方向上任意兩點(diǎn)的電勢(shì)差均為零BD（3）UAC=UAB+UBCUAB+UBC=UACUAB=φA-φBUBC=φB-φC（φA-φB）+（φB-φC）=φA-φc故UAC=UAB+UBCABCD0V1V2V3V電勢(shì)差有正值也有負(fù)值，電勢(shì)差的正負(fù)表示什么意義？【例題】①電勢(shì)差UAB是標(biāo)量，有正負(fù)，正負(fù)不表示方向，表示兩點(diǎn)電勢(shì)φ的相對(duì)高低。（正負(fù)也不表示大小）5、理解:ABCD0V1V2V3VUAB=1vφA-φB=1v（φA比φB高1v

）UCA=-2vφc-φA=-2v（φC比φA低2v

）例注：-2v比1v電勢(shì)差相隔得多些（

初中電壓是電勢(shì)差得特殊情況，只有正的特殊情況）②電勢(shì)具有相對(duì)性，與零勢(shì)點(diǎn)的選擇有關(guān)，而電勢(shì)差與零勢(shì)點(diǎn)的選擇無(wú)關(guān)。③電勢(shì)差UAB與q無(wú)關(guān)，與A、B兩點(diǎn)的位置有關(guān)

。④描述電勢(shì)差時(shí)，必須注明所指的兩點(diǎn)的初末位置，UAB表示A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)差。UBA表示B、A兩點(diǎn)的電勢(shì)差。電勢(shì)和電勢(shì)差的比較概念比較內(nèi)容電勢(shì)φ電勢(shì)差U區(qū)別定義電勢(shì)能與電荷量比值φ＝

電場(chǎng)力做功與電荷量比值U＝?jīng)Q定因素由電場(chǎng)和在電場(chǎng)中的位置決定由電場(chǎng)和場(chǎng)內(nèi)兩點(diǎn)位置決定相對(duì)性與零電勢(shì)點(diǎn)的選取有關(guān)與零電勢(shì)點(diǎn)的選取無(wú)關(guān)聯(lián)系數(shù)值關(guān)系UAB＝φA－φB；當(dāng)φB＝0時(shí)，UAB＝φA單位相同，均是伏特(V)，常用單位還有kV、mV等標(biāo)矢性都是標(biāo)量，但均具有正負(fù)物理意義均是描述電場(chǎng)的能的性質(zhì)的物理量【例題】有一個(gè)帶電荷量q=-3×10-6C的點(diǎn)電荷，從某電場(chǎng)中的A點(diǎn)移到B點(diǎn)，電荷克服電場(chǎng)力做6×10-4J的功，從B點(diǎn)移到C點(diǎn)，電場(chǎng)力對(duì)電荷做9×10-4J的功，問:(1)AB、BC、CA間電勢(shì)差各為多少?(2)如以B點(diǎn)電勢(shì)為零，則A、C兩點(diǎn)的電勢(shì)各為多少?電荷在A、C兩點(diǎn)的電勢(shì)能各為多少?

例2.在電場(chǎng)中把電量為2.0×10-9C的正電荷從A移到B點(diǎn)，電場(chǎng)力做功1.5×10-7J，再把這個(gè)正電荷從B點(diǎn)移到C點(diǎn)，電荷克服電場(chǎng)力做功4.0×10-7J.問:（1）A，B，C三點(diǎn)中哪點(diǎn)電勢(shì)最高?哪點(diǎn)電勢(shì)最低?（2）求AB間、BC間和AC間的電勢(shì)差.（3）把－1.5×10-9C電荷從A移到C點(diǎn)，電場(chǎng)力做多少功？（4）根據(jù)以上結(jié)果，定性地畫出電場(chǎng)分布示意圖，標(biāo)出A，B，C三點(diǎn)可能的位置。解析：(1)正電荷從A移到B點(diǎn)，電場(chǎng)力做正功，所以A點(diǎn)電勢(shì)比B點(diǎn)高。正電荷從B移到C點(diǎn)，電場(chǎng)力做負(fù)功，所以C點(diǎn)電勢(shì)比B點(diǎn)高。但C、B間的電勢(shì)差的絕對(duì)值比A、B的電勢(shì)差的絕對(duì)值高，所以C點(diǎn)電勢(shì)最高，A點(diǎn)次之，B點(diǎn)最低。(2)A、B的電勢(shì)差：＝[（1.5×10－7）／（2.0×10－9）]V＝75VB、C的電勢(shì)差：UBC=WBC/q=-200VA、C的電勢(shì)差：UAC=UAB+UBC=75V-200V=-125V(3)把電荷q’＝－1.5×10－9C從A移到C點(diǎn)，靜電力做功：WAC＝q’UAC＝（－1.5×10－9C

）×（－125）J＝1.875×10－7JBCAE(4)電場(chǎng)分布示意圖和A，B，C三點(diǎn)可能的位置如圖

靜電力做功的計(jì)算方法(1)應(yīng)用功的定義式求解勻強(qiáng)電場(chǎng)中靜電力做的功：W＝qExcosθ。注意：此法只適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)。(2)根據(jù)電勢(shì)能的變化與靜電力做功的關(guān)系計(jì)算：靜電力做了多少功，就有多少電勢(shì)能和其他形式的能發(fā)生相互轉(zhuǎn)化。(3)應(yīng)用公式WAB＝qUAB計(jì)算，可求變力做功。符號(hào)規(guī)定：所移動(dòng)的電荷若為正電荷，q取正值；若為負(fù)電荷，q取負(fù)值；若移動(dòng)過程的始點(diǎn)電勢(shì)φA高于終點(diǎn)電勢(shì)φB，UAB取正值；若始點(diǎn)電勢(shì)φA低于終點(diǎn)電勢(shì)φB，UAB取負(fù)值。

(4)由動(dòng)能定理求解靜電力做的功：W電＋W其他＝ΔEk。即若已知?jiǎng)幽艿母淖兞亢推渌ψ龉Φ那闆r，就可由上述式子求解靜電力做的功?？傊?，力電相結(jié)合的問題，只要對(duì)靜電力的性質(zhì)分析正確(是恒力、變力)，根據(jù)受力情況判斷出帶電粒子的運(yùn)動(dòng)情況后，此題就轉(zhuǎn)化為運(yùn)動(dòng)和力的問題，選擇適當(dāng)?shù)墓胶鸵?guī)律即可解決。

靜電力做功的四種求法四種求法表達(dá)式注意問題功的定義W＝Fd＝qEd(1)適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)(2)d表示沿電場(chǎng)線方向的距離功能關(guān)系WAB＝EpA－EpB＝－ΔEp

(1)既適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)也適用于非勻強(qiáng)電場(chǎng)(2)既適用于只受電場(chǎng)力的情況，也適用于受多種力的情況電勢(shì)差法WAB＝qUAB動(dòng)能定理W靜電力＋W其他力＝ΔEk(1)小球由A到B的過程中靜電力做的功；(2)A、C兩點(diǎn)間的電勢(shì)差。等勢(shì)面021、定義：電場(chǎng)中電勢(shì)相同的各點(diǎn)構(gòu)成的面，叫等勢(shì)面類比等高線2、等勢(shì)面的特點(diǎn)：（3）電場(chǎng)線與等勢(shì)面處處垂直（即跟電場(chǎng)強(qiáng)度方向垂直）。（4）任意兩個(gè)等勢(shì)面在空間不能相交、不相切（6）同一副圖中一定是等差等勢(shì)面（兩相鄰等勢(shì)面間的電勢(shì)差相等），否則無(wú)意義。同一電場(chǎng)中，等差等勢(shì)面的疏密反映了電場(chǎng)的強(qiáng)弱，等勢(shì)面越密的地方，電場(chǎng)線也越密，電場(chǎng)強(qiáng)度E越大；反之則弱。（2）在同一等勢(shì)面的任意兩點(diǎn)間移動(dòng)電荷，電場(chǎng)力不做功。（5）電場(chǎng)線總是由電勢(shì)高的等勢(shì)面指向電勢(shì)低的等勢(shì)面。等勢(shì)面（1）同一等勢(shì)面上，任何兩點(diǎn)的電勢(shì)都相等3.常見電場(chǎng)等勢(shì)面分布圖，每幅圖中，兩個(gè)相鄰的等勢(shì)面間的電勢(shì)之差是相等的。（要求會(huì)畫）（1）點(diǎn)電荷電場(chǎng)中的等勢(shì)面：以點(diǎn)電荷為球心的一簇球面。如圖所示。做一做：請(qǐng)根據(jù)正點(diǎn)電荷電場(chǎng)線分布，畫出等勢(shì)面。E

等高線φ降低正點(diǎn)電荷的等勢(shì)面深井的等高線孤立負(fù)點(diǎn)電荷等差等勢(shì)面不等間距同心球面BACφ降低負(fù)點(diǎn)電荷的等勢(shì)面（2）等量異種點(diǎn)電荷電場(chǎng)中的等勢(shì)面：是兩簇對(duì)稱曲面。如圖所示。①等量異種電荷在連線上從正電荷到負(fù)電荷電勢(shì)逐漸降低，中點(diǎn)的電勢(shì)為零。②等量異種電荷的中垂線是等勢(shì)面且電勢(shì)為零。（中垂線是等勢(shì)面，以為可以無(wú)限延伸，故該等勢(shì)面電勢(shì)可以規(guī)定為φ

∞=0

）等量異種電荷等差等勢(shì)面AoBCDφ降低高峰與深井的等高線等量異種電荷的等勢(shì)面（3）等量同種點(diǎn)電荷電場(chǎng)中的等勢(shì)面：是兩簇對(duì)稱曲面。如圖所示。①等量同種電荷（正電荷）在連線上電勢(shì)先降低后升高，中點(diǎn)的電勢(shì)最低。②等量同種電荷（正電荷）在中垂線上中點(diǎn)的電勢(shì)最高，越往兩邊越低。底部連在一起的兩座山峰等量同種電荷等差等勢(shì)面φ降低ABCoφ降低D等量同種電荷的等勢(shì)面（4）形狀不規(guī)則的帶電導(dǎo)體附近的電場(chǎng)線及等勢(shì)面。如圖甲所示。（5）勻強(qiáng)電場(chǎng)中的等勢(shì)面是垂直于電場(chǎng)線的一簇平行平面。如圖乙所示。特點(diǎn)：不規(guī)則球面，處于靜電平衡的導(dǎo)體是一個(gè)等勢(shì)體，表面是一個(gè)等勢(shì)面。4．等勢(shì)面的應(yīng)用（1）由等勢(shì)面可以判斷電場(chǎng)中各點(diǎn)電勢(shì)的高低。（2）由等勢(shì)面可以判斷電荷在電場(chǎng)中移動(dòng)時(shí)靜電力做功的情況。即：WAB=EPA-EPB=q(φ

A

—φ

B)（3）由等勢(shì)面可以判斷電荷在電場(chǎng)中各點(diǎn)電勢(shì)能大小的情況（4）由于等勢(shì)面和電場(chǎng)線垂直，已知等勢(shì)面的形狀分布，可以繪制電場(chǎng)線，從而確定電場(chǎng)的大體分布。典例分析031、關(guān)于等勢(shì)面，正確的說(shuō)法是（

）

A．電荷在等勢(shì)面上移動(dòng)時(shí)不受電場(chǎng)力作用，所以不做功

B．等勢(shì)面上各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小相等

C．等勢(shì)面一定跟電場(chǎng)線垂直

D．兩等勢(shì)面不能相交CD小試牛刀2、如圖所示為某電場(chǎng)中的等勢(shì)面,則UAC=_________,UBC=____________,UCA=____________,UAB=____________.4V4V-

4V0小試牛刀3、孤立點(diǎn)電荷電場(chǎng)中的一簇等勢(shì)面如圖所示中虛線所示，其電勢(shì)分別為φ1、φ2、φ3，a、b、c是某電場(chǎng)線與這簇等勢(shì)面的交點(diǎn)，且ab=bc.現(xiàn)將一正電荷由a移到b，電場(chǎng)力做正功W1；再由b移至c，電場(chǎng)力做正功W2,則（

）A.W1=W2，φ1＜φ2＜φ3B.W1=W2，φ1＞φ2＞φ3C.W1＞W(wǎng)2，φ1＞φ2＞φ3D.W1＜W2，φ1＞φ2＞φ3C小試牛刀4、如圖，虛線a、b、c勢(shì)某靜電場(chǎng)中的三個(gè)等勢(shì)面，它們的電勢(shì)a最大，c最小，一帶正電的粒子射入電場(chǎng)中，其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖實(shí)線KLMN所示，由圖可知（）粒子從K到L的過程中，電場(chǎng)力做負(fù)功粒子從L到M的過程中，電場(chǎng)力做負(fù)功粒子從K到L的過程中，電勢(shì)能增加粒子從L到N的過程中，動(dòng)能減少KNMLabcAC小試牛刀5、圖示虛線為靜電場(chǎng)中的等勢(shì)面1、2、3、4，相鄰的等勢(shì)面之間的電勢(shì)差相等，其中等勢(shì)面3的電勢(shì)為0。一帶正電的點(diǎn)電荷僅在靜電力的作用下運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過a、b點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能分別為26eV和5eV。當(dāng)這一點(diǎn)電荷運(yùn)動(dòng)到某一位置，其電勢(shì)能變?yōu)椋?eV時(shí)，它的動(dòng)能應(yīng)為(

)A.8eVB.13eVC.20eVD.34eVC小試牛刀6、（多選）等間距虛線a、b、c、d表示勻強(qiáng)電場(chǎng)中的四個(gè)等勢(shì)面。兩帶電粒子M、N沿著a、d等勢(shì)面射入電場(chǎng)，運(yùn)動(dòng)軌跡分別如圖中MPN和NQM所示。已知M帶正電，不計(jì)粒子重力，則（

）A．N帶負(fù)電B．等勢(shì)面a的電勢(shì)低于等勢(shì)面b的電勢(shì)C．運(yùn)動(dòng)過程中，帶電