1.5電勢差教案

1、適用學科高中物理適用年級高二適用區(qū)域人教版區(qū)域課時時長分鐘2課時知識點電勢差教學目標1. 理解電勢差的概念,知道電勢差與電勢零點的選擇無關.2. 掌握電勢差的表達式,知道電勢差的正、負號與電勢上下之間的對應關系.3. 會用UABAB及UAB進行有關計算.教學重點1、理解掌握電勢差的概念及意義2、應用電勢差的概念求解靜電力對電荷所做的功。教學難點應用電勢差的概念求解靜電力對電荷所做的功。教學過程一、導入本講是第一章靜電場中的重要組成重要組成局部,也是難點局部。我們在第三講學習過了電勢和電勢能之后,知道了電荷在電場中具有能量,也知道了電場力做功與路徑無關等知識。這些知識都為本節(jié)課的內(nèi)容打好了根底,

2、那么電場力做功,本節(jié)課我們來學習電勢能和電勢。根底知識回憶一電場力做功的特點和電勢能1電場力做功與路徑無關電荷在電場中移動時,靜電力做功跟重力做功相似,只與電荷的起始位置和終止位置有關,與電荷經(jīng)過的路徑無關。2電場力做功與電荷電勢能變化的關系電場力對電荷做正功時,電荷電勢能減少；電場力對電荷做負功時,電荷電勢能增加。電勢能增加或減少的數(shù)值等于電場力做功的數(shù)值。3.電場中某點的電勢,等于單位正電荷由該點移動到參考點零電勢點時電場力所做的功電勢用字母表示4表達式：單位：伏特V,且有1V=1J/C二、知識講解一考點解讀一、電勢差對電勢差的理解(1)電勢差：電場中兩點間電勢的差值叫做電勢差,也叫電壓.

3、(2)電場中兩點間的電勢差與零電勢點的選擇無關(填“有關 或 “無關).(3)公式：電場中A點的電勢為A ,B點的電勢為B,那么UABAB,UBABA,可見UABUBA.(4)電勢差是標量,假設UAB為正值,那么A點的電勢比B點的電勢高；假設UAB為負值,那么A點的電勢比B點的電勢低.(5)電勢差的單位和電勢的單位相同,均為伏特,符號是V.二、靜電力做功與電勢差的關系1.公式WABqUAB或UAB.2.公式WABqUAB中W與U的角標要對應,不要造成混亂,因為UABUBA,WABWBA.考點1 對電勢和電勢差的理解1.對電勢差的進一步理解(1)電勢差的客觀性：電勢差雖然可以由UAB表示,但電勢

4、差UAB由電場本身決定,與在這兩點間移動電荷q的電荷量、靜電力做的功WAB均無關.(2)電勢差的絕對性：電場中兩點間的電勢差與零電勢點的選取無關.2.電勢和電勢差的比較概念比較內(nèi)容電勢電勢差U區(qū)別定義電勢能與電荷量比值電場力做功與電荷量比值U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點的選取有關與零電勢點的選取無關聯(lián)系數(shù)值關系UABAB,當B0時,UABA單位相同,均是伏特(V),常用單位還有kV、mV等標矢性都是標量,但均具有正負物理意義均是描述電場能的性質(zhì)的物理量考點2 電場力做功與電勢差的關系1.公式UAB或WABqUAB中符號的處理方法：(1)帶正、負號進

5、行運算：把電荷q的電性和電勢差U的正負代入；功為正,說明靜電力做正功,電荷的電勢能減?。还樨?說明靜電力做負功,電荷的電勢能增大.(2)只將絕對值代入公式運算：計算時,q、U都取絕對值,算出的功也是絕對值,至于靜電力做的是正功還是負功,可以根據(jù)電荷的正、負及電荷移動的方向與電場線方向的關系進行判斷.2.公式WABqUAB適用于任何電場,其中UAB為電場中A、B兩點間的電勢差,WAB僅是電場力做的功,不包括從A到B移動電荷時,其他力所做的功.三 、例題精析例題1【題干】(多項選擇)下面關于電勢、電勢差和電勢能的關系,正確的選項是()A.電荷在某點的電勢能越大,該點的電勢越高B.在電場中的兩點之

6、間移動電荷,電場力做功越多,這兩點的電勢差越大C.由于零電勢點的選取是任意的,所以電場中兩點間的電勢差也是不確定的D.電場中A點電勢比B點高1 V,那么電荷量為102 C的正電荷從A移到B電勢能減少了102 J【參考答案】BD【解析】根據(jù)電勢能的公式Epq可知：電場中電勢越高的地方,正電荷在該點具有的電勢能越大,負電荷在該點具有的電勢能越小,故A錯誤；根據(jù)公式：UAB,在電場中的兩點之間移動電荷,電場力做功越多,這兩點的電勢差越大,故B正確；電勢差與零電勢點的選取無關,零電勢點的選取是任意的,但是電場中兩點間的電勢差是確定的,故C錯誤；電場中A點電勢比B點高1 V,那么電荷量為102 C的正電

7、荷從A移到B電場力做功102 J,電勢能減少了102 J,故D正確.【點睛】考查電勢、電勢差和電勢能的關系例題2【題干】有一個帶電荷量q3×106 C的點電荷,從某電場中的A點移到B點,電荷克服靜電力做6×104 J的功,從B點移到C點,靜電力對電荷做9×104 J的功,問：(1)AB、BC、CA間電勢差各為多少？(2)如以B點電勢為零,那么A、C兩點的電勢各為多少？電荷在A、C兩點的電勢能各為多少？【解析】(1)解法一：先求電勢差的絕對值,再判斷正、負.|UAB| V200 V,因負電荷從A移到B克服靜電力做功,必是從高電勢點移到低電勢點,即AB,UAB200

8、V.|UBC| V300 V,因負電荷從B移到C靜電力做正功,必是從低電勢點移到高電勢點,即BC,UBC300 V.UCAUCBUBAUBC(UAB)300 V200 V100 V.解法二：直接取代數(shù)值求.電荷由A移向B克服靜電力做功即靜電力做負功,WAB6×104 J,UAB V200 V.UBC V300 V.UCAUCBUBAUBC(UAB)300 V200 V100 V.(2)假設B0,由UABAB,得AUAB200 V.由UBCBC,得CBUBC0(300) V300 V.電荷在A點的電勢能EpAqA3×106×200 J6×104 J.電荷在

9、C點的電勢能EpCqC3×106×300 J9×104 J.【點睛】電場力做功,與路徑無關,只與兩點間的電勢差有關例題3【題干】在電場中A、B兩點間的電勢差UAB75 V,B、C兩點間的電勢差UBC200 V,那么A、B、C三點的電勢上下關系為()A.ABC B.ACBC.CAB D.CBA【參考答案】C【解析】根據(jù)UAB75 V可得,AB75 V,所以AB75 V；根據(jù)UBC200 V,可得BC200 V,所以CB200 V；比較可知,CAB.【點睛】考查判斷電勢上下四 、課堂運用根底1、【題干】(多項選擇)關于對UAB和WABqUAB的理解,正確的選項是()A

10、.電場中A、B兩點的電勢差和兩點間移動電荷的電荷量q成反比B.在電場中A、B兩點移動不同的電荷,電場力的功WAB和電荷量q成正比C.UAB與q、WAB無關,與是否移動電荷也沒有關系D.WAB與q、UAB無關,與電荷移動的路徑無關【參考答案】BC2.如下列圖為某靜電場等勢面的分布,電荷量為1.6×109 C的正點電荷從A經(jīng)B、C到達D點,那么從A至D,電場力對電荷做的功為()A.4.8×108 JB.4.8×108 JC.8.0×108 JD.8.0×108 J【參考答案】B【解析】UADAD40(10)V30 V.所以WADqUAD1.6

11、15;109×(30)J4.8×108 J.3.【題干】一個帶正電的質(zhì)點,電荷量q2.0×109 C,在靜電場中由a點移動到b點.在這個過程中,除電場力外,其他外力做的功為6.0×105 J,質(zhì)點的動能增加了8.0×105 J,那么a、b兩點間的電勢差Uab為()A.1×104 V B.1×104 VC.4×104 V D.7×104 V【參考答案】A【解析】設電場力做功為W,由動能定理知：W6.0×105 J8.0×105 J,可求得W2.0×105 J,因此a、b兩點間的

12、電勢差為Uab1×104 V,應選A.穩(wěn)固1、【題干】對于電場中A、B兩點,以下說法中正確的選項是()A.電勢差的定義式UAB,說明兩點間的電勢差UAB與電場力做功WAB成正比,與移動電荷的電荷量q成反比B.A、B兩點間的電勢差UAB與移動電荷的電荷量q無關C.把負電荷從A點移到B點電場力做正功,那么有UAB0D.電場中A、B兩點間的電勢差UAB等于把正電荷q從A點移動到B點時靜電力做的功【參考答案】B【解析】根據(jù)電勢差的定義,電場中兩點間的電勢差等于將單位正電荷從一點移到另一點時靜電力所做的功,僅由電場及兩點的位置決定,與移動的電荷量及做功的多少無關,故應選B.2.【題干】一個點電

13、荷,從靜電場中的A點移到B點的過程中,電場力做功為零,那么()A.A、B兩點的電場強度一定相等B.作用于該點電荷的電場力與其移動方向總是垂直的C.A、B兩點的電勢差為零D.點電荷一定沿直線從A點移到B點【參考答案】C【解析】由公式WABqUAB可知,假設WAB0,那么一定是UAB0.選項C正確.3.【題干】有一帶電荷量q3×106 C的點電荷,從電場中的A點移到B點時,克服靜電力做功6×104 J,從B點移到C點時靜電力做功9×104 J。求：(1)AB、BC、CA間電勢差各為多少？(2)假設以B點為電勢零點,那么A、C兩點的電勢各為多少？點電荷在A、C兩點的電勢

14、能各為多少？【參考答案】(1)200 V 300 V 100 V (2)200 V 300 V 6×104 J 9×104 J【解析】(1)設AB、BC、CA 間電勢差分別為UAB、UBC、UCA那么 UAB V200 V UBC V300 V UCAUAC(UABUBC)100 V(2)UABAB200 V,UBCBC300 V假設B0,那么A200 V,C300 VA點電勢能EAAq200×(3×106) J6×104 J同理ECCq300×(3×106) J9×104 J。拔高1、【題干】將一電荷量為3

15、15;106 C的負電荷從電場中的A點移動到B點,克服電場力做了3×105 J的功,再將該電荷從B點移動到C點,電場力做了1.2×105 J的功,那么A、C間的電勢差為多少？電荷從A點移動到B點再從B點移動到C點的過程中,電勢能變化了多少？【參考答案】6 V增加了1.8×105 J【解析】AB間的電勢差為：UAB V10 VBC間的電勢差為：UBC V4 V所以有：UACUABUBC(104) V6 V；電荷從A點移動到B點再從B點移動到C點的過程中,電勢能的變化等于電場力做的功,即：EpWABWBC(3×1051.2×105) J1.8

16、15;105 J電場力做負功,電荷的電勢能增大,增加量為1.8×105 J.2.【題干】如下列圖,B、C、D三點都在以點電荷Q為圓心的某同心圓弧上,將一試探電荷從A點分別移到B、C、D各點時,電場力做功大小比較()A.WABWACB.WADWABC.WACWADD.WABWAC【參考答案】CD【解析】點電荷的等勢面為同心球面,故B、C、D三點位于同一等勢面上,故UABUACUAD,將同一試探電荷從A點分別移到B、C、D各點,由功的計算公式WqU可得電場力做功相同.3、【題干】某靜電場的電場線分布如下列圖,一負點電荷只在電場力作用下先后經(jīng)過場中的M、N兩點,過N點的虛線是電場中的一條等

17、勢線,那么( )A. M點的電場強度小于N點的電場強度B. M點的電勢低于N點的電勢C. 負點電荷在M點的電勢能小于在N點的電勢能D. 負點電荷在M點的動能小于在N點的動能【參考答案】C【解析】試題分析：電場線的疏密反映了電場的強弱順著電場線的方向電勢降低負電荷從低等勢面運動到高等勢面,電場力做正功,電勢能減少只有電場力做功時,電荷總能量不變,即電勢能和運動的和不變電勢能小的地方動能大,動能大從電場線分布可見M點電場線密,電場強, A錯誤；順著電場線的方向電勢降低,由圖可見M點在高等勢面,B錯誤；負電荷從低等勢面運動到高等勢面,電場力做正功,電勢能減少,也就是說負電荷在高等勢面的電勢能小,M點

18、電勢高,負電荷在M點的電勢能少,C正確；只有電場力做功時,電荷總能量不變,即電勢能和運動的和不變電勢能小的地方動能大,也就是說在M點的動能大,D錯誤課堂小結今天這節(jié)課我們學了電勢差的知識,要重點理解電勢差的概念,掌握電場力做功和電勢差的關系,會用電勢差和電場力做功的公式進行相關計算。同時通過這節(jié)課的學習也為我們下一節(jié)課學習做了鋪墊。總結升華1 電勢差電場中兩點間電勢的差值叫做電勢差,選擇不同的位置作為電勢零點,電場中某點的電勢會改變,但電場中兩點間電勢差不會改變,電場中兩點電勢差不具備相對性,是絕對的。2電勢差表達式A、B間電勢差；B、A間電勢差,顯然。3靜電力做功與電勢差的關系或課后作業(yè)根底

19、1、【題干】一個點電荷,從靜電場中的A點移到B點的過程中,電場力做功為零,那么()A.A、B兩點的電場強度一定相等B.作用于該點電荷的電場力與其移動方向總是垂直的C.A、B兩點的電勢差為零D.點電荷一定沿直線從A點移到B點【參考答案】C【解析】由公式WABqUAB可知,假設WAB0,那么一定是UAB0.選項C正確.2.在點電荷Q形成的電場中有一點A,當一個電荷量為q的檢驗電荷從電場的無限遠處被移到電場中的A點時,靜電力做的功為W,那么檢驗電荷在A點的電勢能及電場中A點到無限遠的電勢差分別為()A.EpAW,UAOB.EpAW,UAOC.EpAW,UAOD.EpAW,UAO【參考答案】A【解析】

20、依題意,q的檢驗電荷從電場的無限遠處被移到電場中的A點時,靜電力做的功為W,那么電荷的電勢能減小W,無限遠處電荷的電勢能為零,那么電荷在A點的電勢能為EpAW,A到無限遠的電勢差為UAOUOA.3.正點電荷電場中有A、B兩點,將一電荷量q3.2×1019 C的試探電荷從電場中的A點移至B點,電場力做功W6.4×1020 J,那么A、B兩點間的電勢差U等于()A.0.5 V B.0.2 V C.5 V D.2 V【參考答案】B穩(wěn)固【解析】A、B兩點間的電勢差U V0.2 V,應選B.1、【題干】如下列圖,兩個固定的等量異種電荷,在它們連線的垂直平分線上有 a、b、 c 三點,

21、那么以下選項正確的選項是( )A. a 點電勢比 b 點高B. a、b 兩點場強方向不同C. a、b、c 三點與無窮遠處電勢相等D. 一帶電粒子不計重力在 a 點無初速釋放, 那么它將在 a、b 連線上運動【參考答案】C【解析】根據(jù)等量異種電荷的電場分布規(guī)律可知,a、b、c三點電勢相等,均為0,與無窮遠處電勢相等,選項A錯誤,C正確；a、b、c三點的場強方向均相同,均為水平向右,選項B錯誤；因a點場強方向水平向右,那么一帶電粒子不計重力在 a 點無初速釋放, 那么它不會沿著 a、b 連線上運動,選項D錯誤；應選C.點睛：此題關鍵是要搞清等量異種電荷的電場分布情況；知道在兩電荷連線的垂直平分線上

22、各點的電勢為零,場強與兩電荷連線方向平行.2.【題干】某電場的電場線分布如下列圖,以下說法正確的選項是( )Aa點的電勢高于b點的電勢Bc點的電場強度大于d點的電場強度C假設將一正試探電荷由a點移到b點,電場力做負功D假設將一負試探電荷由c點移到d點,電勢能增加【參考答案】C【解析】沿電場線方向電勢降低,故A錯；電場線密集的地方場強大,故B錯；假設將一正試探電荷由a點移到b點,是逆著電場線移動,所以電場力做負功,C對；假設將一負試探電荷由c點移到d點,電場力做正功,所以電勢能減少,D錯3.【題干】在靜電場中,一個電子由a點移到b點時靜電力做功為5 eV(1 eV1.6×1019 J)

23、,那么以下說法中正確的選項是()A.電場強度的方向一定由b沿直線指向aB.a、b兩點間電勢差Uab5 VC.電子的電勢能減少5 eVD.電子的電勢能減少5 J【參考答案】C【解析】電場強度的方向與運動路徑無關,A錯；Uab5 V,B錯；靜電力做5 eV的正功,電勢能減少5 eV8×1019 J,C對,D錯.4.【題干】在電場中將一帶電荷量q1×109 C的負電荷從B點移至A點時,克服電場力做功2×106 J,將該電荷從A點移至C點,那么需克服電場力做功3×106 J,那么BC間的電勢差大小為()A.5 000 V B.3 000 VC.2 000 V D

24、.1 000 V【參考答案】A【解析】電荷由B移到C,電場力做功為WBCWBAWAC2×106 J3×106 J5×106 J由U得：UBC V5 000 V所以BC間的電勢差大小為5 000 V.拔高1、【題干】電場中有A、B兩點,一個點電荷在A點的電勢能為1.2×108 J,在B點的電勢能為0.80×108 J.A、B兩點在同一條電場線上,如圖2所示,該點電荷的電荷量大小為1.0×109 C,那么()圖2A.該電荷為負電荷B.該電荷為正電荷C.A、B兩點的電勢差UAB4.0 VD.把該點電荷從A移到B,電場力做功為WAB0.40&

25、#215;108 J【參考答案】AD【解析】A點的電勢能大于B點的電勢能,將該點電荷從A點移到B點電場力做正功,所以該電荷一定為負電荷,且WABEpAEpB1.2×108 J0.80×108 J0.40×108 J,故A、D正確,B錯誤；UAB V4.0 V,故C項錯誤.2.【題干】如果在某電場中將5.0×108 C的電荷由A點移到B點,電場力做功為6.0×103 J,那么()A.A、B兩點間的電勢差是1.2×105 VB.A、B兩點間的電勢差是3.0×1010 VC.假設在A、B兩點間移動2.5×108 C的電荷,電場力將做3.0×103 J的功D.假設在A、B兩點間移動1.0×107 C的電荷,電場力將做3.0×1017 J的功【參考答案】AC【解析】A、B兩點間的電勢差UAB V1.2×105 V.故A正確,B錯誤；在A、B兩點間移動2.5×108 C的電荷時,A、B間的電勢差不變.那么電場力做功為WABqUAB2.5