高考物理 核心要點(diǎn)突破系列 第13章 第五節(jié)《電勢(shì)差》《電勢(shì)》課件 新人教版選修31.ppt

第五節(jié)電勢(shì)差電勢(shì) 目標(biāo)概覽 重點(diǎn)難點(diǎn) 1 重點(diǎn) 電勢(shì)差與電勢(shì)的概念 電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能改變的關(guān)系 2 難點(diǎn) 對(duì)電勢(shì)差與電勢(shì)概念的理解 學(xué)法指導(dǎo) 類比高度差 高度 重力勢(shì)能 理解電勢(shì)差 電勢(shì) 電勢(shì)能 第五節(jié)電勢(shì)差電勢(shì) 課堂互動(dòng)講練 隨堂達(dá)標(biāo)自測(cè) 課時(shí)活頁(yè)訓(xùn)練 基礎(chǔ)知識(shí)梳理 核心要點(diǎn)突破 基礎(chǔ)知識(shí)梳理 一 電勢(shì)差1 定義 電荷q在電場(chǎng)中由一點(diǎn)a移動(dòng)到另一點(diǎn)b時(shí) 所做的功wab與電荷量q的比值wab q 叫做a b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差 也叫 用uab表示 2 公式 uab 3 單位 簡(jiǎn)稱 符號(hào)是 電場(chǎng)力 電壓 伏特 伏 v 4 物理意義 電場(chǎng)中a b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差 在數(shù)值上等于 由a點(diǎn)移動(dòng)到b點(diǎn)時(shí)電場(chǎng)力所做的功wab 5 特點(diǎn) 電場(chǎng)力所做的功wab跟移動(dòng)電荷的 無(wú)關(guān) 只跟 有關(guān) 電勢(shì)差uab跟移動(dòng)電荷的 無(wú)關(guān) 跟 無(wú)關(guān) 它反映了 的性質(zhì) 單位正電荷 路徑 兩點(diǎn)間電勢(shì)差 電荷量 電荷的電性 電場(chǎng) 二 電勢(shì)1 定義 電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)是指該點(diǎn)與 之間的電勢(shì)差 用 表示 2 物理意義 電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì) 等于 由該點(diǎn)移動(dòng)到參考點(diǎn) 零電勢(shì)點(diǎn) 時(shí) 所做的功 3 電勢(shì)與電勢(shì)差的關(guān)系 電場(chǎng)中兩點(diǎn)之間的電勢(shì)差等于這兩點(diǎn)的 uab 4 電勢(shì)與電場(chǎng)線的關(guān)系 沿著電場(chǎng)線的方向電勢(shì) 電場(chǎng)力 電勢(shì)之差 a b 越來(lái)越低 提示 1 電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)與參考面的選取有關(guān) 兩點(diǎn)的電勢(shì)差與參考面的選取有關(guān)嗎 2 一點(diǎn)電荷在a點(diǎn)的電勢(shì)能是 2 10 2j 移動(dòng)到b點(diǎn)時(shí)的電勢(shì)能是 4 10 2j 電勢(shì)是升高還是降低了 思考 提示 1 無(wú)關(guān) 2 若點(diǎn)電荷是正電荷 電勢(shì)降低 若是負(fù)電荷 電勢(shì)升高 三 電勢(shì)能1 定義 電荷在 中具有的能叫做電勢(shì)能 2 電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系 在電場(chǎng)中移動(dòng)電荷 如果電場(chǎng)力做正功 則電勢(shì)能 轉(zhuǎn)化為其他形式的能 如果電場(chǎng)力做負(fù)功 則電勢(shì)能 形式的能轉(zhuǎn)化為 電場(chǎng) 減小 電勢(shì)能 增加 其他 電勢(shì)能 核心要點(diǎn)突破 一 電勢(shì) 電勢(shì)能的大小 正負(fù)的判定方法1 根據(jù)場(chǎng)源電荷判定 離場(chǎng)源正電荷越近 電勢(shì)越高 檢驗(yàn)正電荷的電勢(shì)能越大 檢驗(yàn)負(fù)電荷的電勢(shì)能越小 2 根據(jù)電場(chǎng)線判斷 順著電場(chǎng)線的方向 電勢(shì)逐漸降低 檢驗(yàn)正電荷的電勢(shì)能減小 檢驗(yàn)負(fù)電荷的電勢(shì)能增加 逆著電場(chǎng)線的方向 電勢(shì)逐漸升高 檢驗(yàn)正電荷的電勢(shì)能增加 檢驗(yàn)負(fù)電荷的電勢(shì)能減小 3 根據(jù)電場(chǎng)力做功來(lái)判斷 電場(chǎng)力對(duì)正電荷做正功時(shí) 電荷電勢(shì)能減少 電勢(shì)降低 做負(fù)功時(shí) 電荷電勢(shì)能增加 電勢(shì)升高 對(duì)負(fù)電荷做正功時(shí)電勢(shì)升高 做負(fù)功電勢(shì)降低 電場(chǎng)力對(duì)任何電荷做正功電勢(shì)能都減少 做負(fù)功電勢(shì)能都增加 特別提醒1 電勢(shì)的高低是相對(duì)的 在討論電勢(shì)大小時(shí) 首先必須選定某一位置的電勢(shì)為零 否則討論是無(wú)意義的 2 零電勢(shì)點(diǎn)的選取是任意的 通常取無(wú)窮遠(yuǎn)為零電勢(shì)點(diǎn) 所以在正點(diǎn)電荷的電場(chǎng)中各點(diǎn)的電勢(shì)均大于零 負(fù)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)中各點(diǎn)的電勢(shì)均小于零 二 正確理解電場(chǎng)力做功1 電場(chǎng)力做功的特點(diǎn)在電場(chǎng)中兩點(diǎn)間移動(dòng)電荷 電場(chǎng)力所做的功與路徑無(wú)關(guān) 只取決于電量q和兩點(diǎn)間的電勢(shì)差 2 電場(chǎng)力做功量度電勢(shì)能的變化 1 電場(chǎng)力做功的過(guò)程就是電勢(shì)能和其他形式能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程 電場(chǎng)力做多少功 就有多少電勢(shì)能和其他形式能量相互轉(zhuǎn)化 2 電勢(shì)能的變化要靠電場(chǎng)力做功來(lái)實(shí)現(xiàn) 3 應(yīng)用公式wab quab計(jì)算電場(chǎng)力做功應(yīng)注意的問(wèn)題 1 該公式適用于任何靜電場(chǎng) 而不只是適用于勻強(qiáng)電場(chǎng) 2 公式中的三個(gè)量均有正 負(fù)之分 計(jì)算時(shí)w和u的下標(biāo)要對(duì)應(yīng) 將q uab帶正負(fù)號(hào)代入公式進(jìn)行計(jì)算 wab quab之值若為正 則表示電場(chǎng)力做正功 反之則做負(fù)功 3 為計(jì)算方便 也可以對(duì)公式中的物理量w uab q都只取絕對(duì)值代入公式進(jìn)行計(jì)算 然后根據(jù)電場(chǎng)力方向與位移 速度 方向的夾角來(lái)判斷功的正 負(fù) 特別提醒1 wab wba uab uba 2 w qu和w qe d都能計(jì)算電場(chǎng)力所做的功 但兩個(gè)公式的定義和適用條件不同 后者僅適用于勻強(qiáng)電場(chǎng) 并且d是沿電場(chǎng)線方向的位移 即使應(yīng)用在電場(chǎng)中把一個(gè)電荷量為6 10 6c的負(fù)電荷從a點(diǎn)移到b點(diǎn) 克服電場(chǎng)力做功3 10 5j 再將電荷從b點(diǎn)移到c點(diǎn) 電場(chǎng)力做功1 2 10 5j 求a與b b與c a與c間的電勢(shì)差 解析 電荷從a移到b時(shí) 克服電場(chǎng)力做功 表示電場(chǎng)力做負(fù)功 相當(dāng)于在重力場(chǎng)中把物體舉高克服重力做功 因此wab 3 10 5j 電荷從b移到c wbc 1 2 10 5j 根據(jù)電荷移動(dòng)時(shí)電場(chǎng)力的功和電勢(shì)差的關(guān)系得 答案 5v 2v3v 三 等量點(diǎn)電荷電場(chǎng)的電勢(shì)分布特點(diǎn)1 等量正點(diǎn)電荷的電場(chǎng) 如圖13 5 1甲 在連線上的各點(diǎn) 中點(diǎn)o的電勢(shì)最低 在中垂線上各點(diǎn) o點(diǎn)的電勢(shì)卻最高 從中點(diǎn)沿中垂線向兩側(cè) 電勢(shì)逐漸降低 連線上a a 和中垂線上b b 對(duì)稱等勢(shì) 圖13 5 1 2 等量負(fù)點(diǎn)電荷的電場(chǎng) 連線上的各點(diǎn) 中點(diǎn)o的電勢(shì)最高 中垂線上各點(diǎn) o點(diǎn)的電勢(shì)最低 從中點(diǎn)沿中垂線向兩側(cè) 電勢(shì)逐漸升高 連線上和中垂線上關(guān)于中點(diǎn)的對(duì)稱點(diǎn)等勢(shì) 3 等量異種點(diǎn)電荷的電場(chǎng) 如圖13 5 1乙 在連線上 從正電荷到負(fù)電荷 電勢(shì)逐漸降低 沿中垂線移動(dòng)電荷 電場(chǎng)力不做功 故中垂線上各點(diǎn)電勢(shì)相等 四 四個(gè)物理量綜合比較表 把一個(gè)q 3 10 6c的正電荷由電場(chǎng)中的a點(diǎn)移到b點(diǎn) 克服電場(chǎng)力做功4 5 10 5j 由b點(diǎn)再移到c點(diǎn) 電場(chǎng)力做功為1 8 10 4j 則電場(chǎng)中a b c三點(diǎn)電熱高低關(guān)系是怎樣的 課堂互動(dòng)講練 答案 b a c a b為電場(chǎng)中的兩點(diǎn) 且a點(diǎn)電勢(shì)高于b點(diǎn)電勢(shì) 則可知 a 把負(fù)電荷從a點(diǎn)移到b點(diǎn)電場(chǎng)力做負(fù)功 電勢(shì)能增加b 把正電荷從a點(diǎn)移到b點(diǎn)電場(chǎng)力做正功 電勢(shì)能減少c 無(wú)論移動(dòng)的是正電荷還是負(fù)電荷 電荷的電勢(shì)能都要減少d 無(wú)論是否有電荷移動(dòng) a點(diǎn)的電勢(shì)能總是大于b點(diǎn)的電勢(shì)能 解析 正電荷在電勢(shì)越高的地方具有的電勢(shì)能越大 而負(fù)電荷在電勢(shì)越高的地方具有的電勢(shì)能越小 由此可知正電荷從a點(diǎn)移到b點(diǎn)電勢(shì)能減少 負(fù)電荷從a點(diǎn)移到b點(diǎn)電勢(shì)能增加 無(wú)論移動(dòng)的是正電荷還是負(fù)電荷 電場(chǎng)力做正功電勢(shì)能減少 電場(chǎng)力做負(fù)功電勢(shì)能增加 因此a b都是正確的 c錯(cuò)誤 對(duì)于d選項(xiàng) 我們首先要清楚 在電場(chǎng)中某點(diǎn)放入電荷 這個(gè)電荷就具有電勢(shì)能 電勢(shì)能是由放入電場(chǎng)的電荷和電場(chǎng)共同決定的 不明確放在a b兩點(diǎn)的電荷性質(zhì) 就不能比較其電勢(shì)能的高低 若a b兩點(diǎn)不放入電荷 單就電場(chǎng)中的某點(diǎn) 不存在電勢(shì)能問(wèn)題 因此d選項(xiàng)錯(cuò)誤 故正確選項(xiàng)為a b 答案 ab 思維升華 根據(jù)電場(chǎng)力做功判斷電勢(shì)能變化的方法是最基本的方法 必須牢牢掌握 如圖13 5 2所示 電子在一條電場(chǎng)線上從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn) 電勢(shì)能增加 試確定a與b兩點(diǎn)電勢(shì)高低 圖13 5 2 解析 可用下面三種方法來(lái)分析 法一 利用電場(chǎng)線方向來(lái)判斷由于電勢(shì)能增加 電場(chǎng)力一定做負(fù)功 即電場(chǎng)力方向和電荷運(yùn)動(dòng)方向相反 從b指向a 而負(fù)電荷電場(chǎng)力的方向和場(chǎng)強(qiáng)方向相反 所以場(chǎng)強(qiáng)方向是從a指向b 因此電場(chǎng)線的方向是從a指向b 因?yàn)檠刂妶?chǎng)的方向電勢(shì)越來(lái)越低 故a點(diǎn)電勢(shì)比b點(diǎn)電勢(shì)高 法二 利用電場(chǎng)力做功公式來(lái)判斷由于電勢(shì)能增加 電場(chǎng)力一定做負(fù)功 即wab為負(fù)值 而q是負(fù)電荷 即q為負(fù)值 根據(jù)wab quab q a b 則 a b 0 故 a b 法三 利用電勢(shì)公式來(lái)判斷由 q 可知 對(duì)正電荷 q為正值 在電勢(shì)越高的地方電勢(shì)能越大 對(duì)負(fù)電荷 q為負(fù)值 在電勢(shì)越高的地方電勢(shì)能越小 本題已知條件是負(fù)電荷在a點(diǎn)電勢(shì)能較小 故a點(diǎn)電勢(shì)高 答案 a b 思維升華 判斷電勢(shì)高低的方法很多 但最根本的是在于理解電勢(shì)和電勢(shì)能的概念 如圖13 5 3所示 質(zhì)量為m 帶電量為 q的物體 可在水平軌道ox上運(yùn)動(dòng) o端有一與軌道垂直的墻壁 軌道處于勻強(qiáng)電場(chǎng)中 場(chǎng)強(qiáng)大小為e 方向沿ox方向 如圖所示 小物體以初速度v0從距o端為x0處沿ox軌道運(yùn)動(dòng) 運(yùn)動(dòng)時(shí)受到大小不變的摩擦力ff作用 且ff eq 設(shè)小物體與墻壁碰撞時(shí)不損失機(jī)械能 且電量保持不變