人教版高中物理必修第三冊第十章靜電場中的能量10-2電勢差課件

第十章靜電場中的能量學(xué)習(xí)目標(biāo)2

電勢差知識點一電勢差1.如果選擇不同的位置作為零電勢點,電場中某點電勢的數(shù)值會改變,那么電場中某兩點之間電勢的差值會變化嗎?答案:不變.2.概念:在電場中,兩點之間電勢的差值叫作

,也叫作

.3.表達(dá)式:設(shè)電場中A點的電勢為φA,B點的電勢為φB,則它們之間的電勢差可以表示為UAB

=

,UBA

=

.

電勢差電壓φA-φBφB-φA

qUAB高無關(guān)位置

知識點二等勢面1.等勢面:在電場中,

相同的各點構(gòu)成的面.2.為什么在同一個等勢面上移動電荷時,靜電力不做功?答案:因為在同一個等勢面上,任何兩點的電勢都相等,即任何兩點之間的電勢差是0,根據(jù)靜電力做功與電勢差的關(guān)系式WAB=qUAB可知,在同一個等勢面上移動電荷時,靜電力不做功.電勢3.等勢面的特點.(1)在同一個等勢面上,任何兩點的電勢

.(2)等勢面一定跟電場線

,即跟電場強度的方向

.(3)電場線總是由電勢

的等勢面指向電勢

的等勢面.都相等垂直垂直高低小試身手判斷下列說法的正誤并和同學(xué)交流(正確的打“√”,錯誤的打“×”).

×√×√××探究一電勢差問題情境如圖所示,在一個電場強度為E的勻強電場中,若選B點的電勢為0,則A點的電勢為φA=8V,C點的電勢為φC=-4V.某個電荷量為q的正電荷從A點移動到B點.1.A、B兩點之間的電勢差UAB是多少?B、A兩點之間的電勢差UBA是多少?UAB和UBA有什么關(guān)系?答案:

A、B兩點之間的電勢差UAB=φA-φB=8V,B、A兩點之間的電勢差UBA=φB-φA=-8V,UAB和UBA的關(guān)系為UAB=-UBA.2.若取C點為零電勢點,則UAB是多少?φA、φB各是多少?答案:UAB=8V,φA=12V,φB=4V.3.選取不同的位置作為零電勢點,電場中某點的電勢會變嗎?某兩點間的電勢差會變嗎?答案:某點的電勢會變,兩點之間的電勢差不變.4.試推導(dǎo)靜電力做的功WAB與A、B兩點之間電勢差UAB的關(guān)系.

過程建構(gòu)1.對電勢差的幾點認(rèn)識.(1)必須明確是哪兩點間的電勢差,如A、B間的電勢差記為UAB,B、A間的電勢差記為UBA,而UAB=-UBA.(2)電場中兩點間的電勢差與零電勢位置的選取無關(guān).(3)電勢差為標(biāo)量,有正、負(fù)之分,電勢差的正負(fù)表示電場中兩點電勢的高低.例如,當(dāng)A點電勢比B

點電勢高時,UAB為正值,UBA則為負(fù)值.2.電勢與電勢差的對比.比較項電勢φ電勢差U概念決定因素由電場和在電場中的位置決定由電場和場內(nèi)兩點位置決定相對性與零電勢位置的選取有關(guān)與零電勢位置的選取無關(guān)聯(lián)系①UAB=φA-φB,當(dāng)φB=0時,UAB=φA;②在國際單位制中的單位均是伏特(V);③二者都是標(biāo)量,且均有正負(fù)之分

【典例1】下列關(guān)于電勢差的說法正確的是 (

)A.兩點間的電勢差等于電荷從其中一點移到另一點時,靜電力所做的功B.1C正電荷從電場中一點移動到另一點,如果靜電力做了1J的功,這兩點間的電勢差就是1VC.在兩點間移動電荷時,靜電力做功的多少跟這兩點間的電勢差無關(guān)D.兩點間的電勢差的大小跟放入這兩點的電荷的電荷量成反比

答案:B

答案:D探究二等勢面問題情境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,常用等勢面來表示電勢的高低.如圖是兩種電場的等勢面和電場線.每幅圖中,兩個相鄰的等勢面間的電勢差是相等的.甲點電荷乙?guī)У攘慨惙N電荷的平行板1.為什么等勢面一定跟電場線垂直?在同一等勢面上任何兩點間移動電荷時,靜電力做功有什么特點?答案:反證法:假如電場線與等勢面不垂直,電場強度就有一個沿著等勢面的分量,在等勢面上移動電荷時靜電力就要做功,電荷的電勢能就要發(fā)生變化,這與這個面是等勢面相矛盾.在同一等勢面上移動電荷時,靜電力不做功.2.等勢面和電場線都可以用來描繪電場,請分析等勢面如何描述電場的強弱和方向.答案:等差等勢面密的地方,電場較強;等差等勢面疏的地方,電場較弱;等差等勢面均勻分布的電場是勻強電場;由等差等勢面的疏密可以定性確定電場的強弱.由于沿著電場線的方向,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.過程建構(gòu)1.等勢面的特點.(1)等勢面是為描述電場而假想的面,實際上并不存在.(2)在同一等勢面上移動電荷,靜電力不做功.(3)電場線總是和等勢面垂直,且從電勢較高的等勢面指向電勢較低的等勢面.(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,等差等勢面稀疏.(5)在空間中兩等勢面不相交.2.兩種常見電場的等勢面.(1)等量異種電荷電場的等勢面:左右對稱,過兩點電荷連線中點的中垂面是一個等勢面,該電場的等勢面如圖甲中虛線所示.乙甲(2)等量同種電荷電場的等勢面:左右對稱,以正電荷為例,如圖乙中虛線所示.【典例3】某書中有如圖所示的圖,用來表示橫截面是“<”形導(dǎo)體右側(cè)的電場線和等勢面,其中a、b是同一條實線上的兩點,c是另一條實線上的一點,d是導(dǎo)體尖角右側(cè)表面附近的一點.下列說法正確的是(

)A.實線表示電場線B.離d點最近的導(dǎo)體表面電荷密度最大C.“<”形導(dǎo)體右側(cè)表面附近電場強度方向均相同D.電荷從a點到c點再到b點靜電力做功一定為0解析:電場線從正電荷或無限遠(yuǎn)出發(fā),終止于無限遠(yuǎn)或負(fù)電荷,可知題圖中的實線是等勢線,選項A錯誤;等勢線越密的地方電場強度越大,d點的電場強度較小,可知離d點最近的導(dǎo)體表面電荷密度最小,選項B錯誤;電場強度方向與等勢線垂直,由題圖可知,“<”形導(dǎo)體右側(cè)表面附近電場強度方向不一定相同,選項C錯誤;a、b兩點在同一條等勢線上,a、c兩點的電勢差和b、c兩點的電勢差相等,電荷從a點到c點再到b點靜電力做功一定為0,選項D正確.答案:D課堂評價答案:ABC1.(多選)下列各物理量中,與試探電荷無關(guān)的量是 (

)A.電場強度E B.電勢φC.電勢差U

D.靜電力做的功答案:C2.在電場中把電荷量為2.0×10-9C的正電荷從A點移到B點,靜電力做功1.5×10-7J,則A、B兩點電勢差為(

)A.3×10-16V

B.30VC.75V D.7.5×10-16V3.(2022·全國乙卷)(多選)如圖,兩對等量異號點電荷+q、-q(q>0)固定于正方形的4個頂點上.L、N是該正方形兩條對角線與其內(nèi)切圓的交點,O為內(nèi)切圓的圓心,M為切點.則()A.L和N兩點處的電場方向相互垂直B.M點的電場方向平行于該點處的切線,方向向左C.將一帶正電的點電荷從M點移動到O點,靜電力做正功D.將一帶正電的點電荷從L點移動到N點,靜電力做功為0解析:兩個正電荷在N點產(chǎn)生的電場方向由N指向O,N點處于兩負(fù)電荷連線的中垂線上,則兩負(fù)電荷在N點產(chǎn)生的電場方向由N指向O,即N點的合電場方向由N指向O,同理可知,兩個負(fù)電荷在L處產(chǎn)生的電場方向由O指向L,L點處于兩正電荷連線的中垂線上,則兩正電荷在L處產(chǎn)生的電場方向由O指向L,即L處的合電場方向由O指向L,由于正方形兩對角線垂直平分,因此L和N兩點處的電場方向相互垂直,選項A正確;正方形底邊的一對等量異號電荷在M點產(chǎn)生的電場方向向左,而正方形上方的一對等量異號電荷在M點產(chǎn)生的電場方向向右,由于M點離上方一對等量異號電荷距離較遠(yuǎn),因此M點的電場方向向左,選項B正確;由題圖可知,M和O點位于兩等量異號電荷的等勢線上,即M和O點電勢相等,所以將一帶正電的點電荷從M點移動到O點,靜電力做功為0,選項C錯誤;由題圖可知,L點的電勢低于N點電勢,則將一帶