1.5電勢差教案

1、適用學(xué)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(diǎn)電勢差教學(xué)目標(biāo)1. 理解電勢差的概念,知道電勢差與電勢零點(diǎn)的選擇無關(guān).2. 掌握電勢差的表達(dá)式,知道電勢差的正、負(fù)號與電勢上下之間的對應(yīng)關(guān)系.3. 會用UABAB及UAB進(jìn)行有關(guān)計算.教學(xué)重點(diǎn)1、理解掌握電勢差的概念及意義2、應(yīng)用電勢差的概念求解靜電力對電荷所做的功。教學(xué)難點(diǎn)應(yīng)用電勢差的概念求解靜電力對電荷所做的功。教學(xué)過程一、導(dǎo)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(diǎn)局部。我們在第三講學(xué)習(xí)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(guān)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(xué)習(xí)電勢能和電勢。根底知識回憶一電場力做功的特點(diǎn)和電勢能1電場力做功與路徑無關(guān)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(guān),與電荷經(jīng)過的路徑無關(guān)。2電場力做功與電荷電勢能變化的關(guān)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(fù)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(diǎn)的電勢,等于單位正電荷由該點(diǎn)移動到參考點(diǎn)零電勢點(diǎn)時電場力所做的功電勢用字母表示4表達(dá)式：單位：伏特V,且有1V=1J/C二、知識講解一考點(diǎn)解讀一、電勢差對電勢差的理解(1)電勢差：電場中兩點(diǎn)間電勢的差值叫做電勢差,也叫電壓.

3、(2)電場中兩點(diǎn)間的電勢差與零電勢點(diǎn)的選擇無關(guān)(填“有關(guān) 或 “無關(guān)).(3)公式：電場中A點(diǎn)的電勢為A ,B點(diǎn)的電勢為B,那么UABAB,UBABA,可見UABUBA.(4)電勢差是標(biāo)量,假設(shè)UAB為正值,那么A點(diǎn)的電勢比B點(diǎn)的電勢高；假設(shè)UAB為負(fù)值,那么A點(diǎn)的電勢比B點(diǎn)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(guān)系1.公式WABqUAB或UAB.2.公式WABqUAB中W與U的角標(biāo)要對應(yīng),不要造成混亂,因為UABUBA,WABWBA.考點(diǎn)1 對電勢和電勢差的理解1.對電勢差的進(jìn)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(diǎn)間移動電荷q的電荷量、靜電力做的功WAB均無關(guān).(2)電勢差的絕對性：電場中兩點(diǎn)間的電勢差與零電勢點(diǎn)的選取無關(guān).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(diǎn)位置決定相對性與零電勢點(diǎn)的選取有關(guān)與零電勢點(diǎn)的選取無關(guān)聯(lián)系數(shù)值關(guān)系UABAB,當(dāng)B0時,UABA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能的性質(zhì)的物理量考點(diǎn)2 電場力做功與電勢差的關(guān)系1.公式UAB或WABqUAB中符號的處理方法：(1)帶正、負(fù)號進(jìn)

5、行運(yùn)算：把電荷q的電性和電勢差U的正負(fù)代入；功為正,說明靜電力做正功,電荷的電勢能減??；功為負(fù),說明靜電力做負(fù)功,電荷的電勢能增大.(2)只將絕對值代入公式運(yùn)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(fù)功,可以根據(jù)電荷的正、負(fù)及電荷移動的方向與電場線方向的關(guān)系進(jìn)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(diǎn)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(guān)于電勢、電勢差和電勢能的關(guān)系,正確的選項是()A.電荷在某點(diǎn)的電勢能越大,該點(diǎn)的電勢越高B.在電場中的兩點(diǎn)之

6、間移動電荷,電場力做功越多,這兩點(diǎn)的電勢差越大C.由于零電勢點(diǎn)的選取是任意的,所以電場中兩點(diǎn)間的電勢差也是不確定的D.電場中A點(diǎn)電勢比B點(diǎn)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(diǎn)具有的電勢能越大,負(fù)電荷在該點(diǎn)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(diǎn)之間移動電荷,電場力做功越多,這兩點(diǎn)的電勢差越大,故B正確；電勢差與零電勢點(diǎn)的選取無關(guān),零電勢點(diǎn)的選取是任意的,但是電場中兩點(diǎn)間的電勢差是確定的,故C錯誤；電場中A點(diǎn)電勢比B點(diǎn)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(diǎn)睛】考查電勢、電勢差和電勢能的關(guān)系例題2【題干】有一個帶電荷量q3×106 C的點(diǎn)電荷,從某電場中的A點(diǎn)移到B點(diǎn),電荷克服靜電力做6×104 J的功,從B點(diǎn)移到C點(diǎn),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(diǎn)電勢為零,那么A、C兩點(diǎn)的電勢各為多少？電荷在A、C兩點(diǎn)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(fù).|UAB| V200 V,因負(fù)電荷從A移到B克服靜電力做功,必是從高電勢點(diǎn)移到低電勢點(diǎn),即AB,UAB200

8、V.|UBC| V300 V,因負(fù)電荷從B移到C靜電力做正功,必是從低電勢點(diǎn)移到高電勢點(diǎn),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(fù)功,WAB6×104 J,UAB V200 V.UBC V300 V.UCAUCBUBAUBC(UAB)300 V200 V100 V.(2)假設(shè)B0,由UABAB,得AUAB200 V.由UBCBC,得CBUBC0(300) V300 V.電荷在A點(diǎn)的電勢能EpAqA3×106×200 J6×104 J.電荷在

9、C點(diǎn)的電勢能EpCqC3×106×300 J9×104 J.【點(diǎn)睛】電場力做功,與路徑無關(guān),只與兩點(diǎn)間的電勢差有關(guān)例題3【題干】在電場中A、B兩點(diǎn)間的電勢差UAB75 V,B、C兩點(diǎn)間的電勢差UBC200 V,那么A、B、C三點(diǎn)的電勢上下關(guān)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(diǎn)睛】考查判斷電勢上下四 、課堂運(yùn)用根底1、【題干】(多項選擇)關(guān)于對UAB和WABqUAB的理解,正確的選項是()A

10、.電場中A、B兩點(diǎn)的電勢差和兩點(diǎn)間移動電荷的電荷量q成反比B.在電場中A、B兩點(diǎn)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(guān),與是否移動電荷也沒有關(guān)系D.WAB與q、UAB無關(guān),與電荷移動的路徑無關(guān)【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(diǎn)電荷從A經(jīng)B、C到達(dá)D點(diǎn),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(diǎn),電荷量q2.0×109 C,在靜電場中由a點(diǎn)移動到b點(diǎn).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(diǎn)的動能增加了8.0×105 J,那么a、b兩點(diǎn)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(shè)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(diǎn)間的

12、電勢差為Uab1×104 V,應(yīng)選A.穩(wěn)固1、【題干】對于電場中A、B兩點(diǎn),以下說法中正確的選項是()A.電勢差的定義式UAB,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B.A、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,那么有UAB0D.電場中A、B兩點(diǎn)間的電勢差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【參考答案】B【解析】根據(jù)電勢差的定義,電場中兩點(diǎn)間的電勢差等于將單位正電荷從一點(diǎn)移到另一點(diǎn)時靜電力所做的功,僅由電場及兩點(diǎn)的位置決定,與移動的電荷量及做功的多少無關(guān),故應(yīng)選B.2.【題干】一個點(diǎn)電

13、荷,從靜電場中的A點(diǎn)移到B點(diǎn)的過程中,電場力做功為零,那么()A.A、B兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度一定相等B.作用于該點(diǎn)電荷的電場力與其移動方向總是垂直的C.A、B兩點(diǎn)的電勢差為零D.點(diǎn)電荷一定沿直線從A點(diǎn)移到B點(diǎn)【參考答案】C【解析】由公式WABqUAB可知,假設(shè)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(diǎn)電荷,從電場中的A點(diǎn)移到B點(diǎn)時,克服靜電力做功6×104 J,從B點(diǎn)移到C點(diǎn)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(shè)以B點(diǎn)為電勢零點(diǎn),那么A、C兩點(diǎn)的電勢各為多少？點(diǎn)電荷在A、C兩點(diǎn)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(shè)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(shè)B0,那么A200 V,C300 VA點(diǎn)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(fù)電荷從電場中的A點(diǎn)移動到B點(diǎn),克服電場力做了3×105 J的功,再將該電荷從B點(diǎn)移動到C點(diǎn),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(diǎn)移動到B點(diǎn)再從B點(diǎn)移動到C點(diǎn)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(diǎn)移動到B點(diǎn)再從B點(diǎn)移動到C點(diǎn)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(fù)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(diǎn)都在以點(diǎn)電荷Q為圓心的某同心圓弧上,將一試探電荷從A點(diǎn)分別移到B、C、D各點(diǎn)時,電場力做功大小比較()A.WABWACB.WADWABC.WACWADD.WABWAC【參考答案】CD【解析】點(diǎn)電荷的等勢面為同心球面,故B、C、D三點(diǎn)位于同一等勢面上,故UABUACUAD,將同一試探電荷從A點(diǎn)分別移到B、C、D各點(diǎn),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(fù)點(diǎn)電荷只在電場力作用下先后經(jīng)過場中的M、N兩點(diǎn),過N點(diǎn)的虛線是電場中的一條等

17、勢線,那么( )A. M點(diǎn)的電場強(qiáng)度小于N點(diǎn)的電場強(qiáng)度B. M點(diǎn)的電勢低于N點(diǎn)的電勢C. 負(fù)點(diǎn)電荷在M點(diǎn)的電勢能小于在N點(diǎn)的電勢能D. 負(fù)點(diǎn)電荷在M點(diǎn)的動能小于在N點(diǎn)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(qiáng)弱順著電場線的方向電勢降低負(fù)電荷從低等勢面運(yùn)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(yùn)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(diǎn)電場線密,電場強(qiáng), A錯誤；順著電場線的方向電勢降低,由圖可見M點(diǎn)在高等勢面,B錯誤；負(fù)電荷從低等勢面運(yùn)動到高等勢面,電場力做正功,電勢能減少,也就是說負(fù)電荷在高等勢面的電勢能小,M點(diǎn)

18、電勢高,負(fù)電荷在M點(diǎn)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(yùn)動的和不變電勢能小的地方動能大,也就是說在M點(diǎn)的動能大,D錯誤課堂小結(jié)今天這節(jié)課我們學(xué)了電勢差的知識,要重點(diǎn)理解電勢差的概念,掌握電場力做功和電勢差的關(guān)系,會用電勢差和電場力做功的公式進(jìn)行相關(guān)計算。同時通過這節(jié)課的學(xué)習(xí)也為我們下一節(jié)課學(xué)習(xí)做了鋪墊。總結(jié)升華1 電勢差電場中兩點(diǎn)間電勢的差值叫做電勢差,選擇不同的位置作為電勢零點(diǎn),電場中某點(diǎn)的電勢會改變,但電場中兩點(diǎn)間電勢差不會改變,電場中兩點(diǎn)電勢差不具備相對性,是絕對的。2電勢差表達(dá)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(guān)系或課后作業(yè)根底

19、1、【題干】一個點(diǎn)電荷,從靜電場中的A點(diǎn)移到B點(diǎn)的過程中,電場力做功為零,那么()A.A、B兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度一定相等B.作用于該點(diǎn)電荷的電場力與其移動方向總是垂直的C.A、B兩點(diǎn)的電勢差為零D.點(diǎn)電荷一定沿直線從A點(diǎn)移到B點(diǎn)【參考答案】C【解析】由公式WABqUAB可知,假設(shè)WAB0,那么一定是UAB0.選項C正確.2.在點(diǎn)電荷Q形成的電場中有一點(diǎn)A,當(dāng)一個電荷量為q的檢驗電荷從電場的無限遠(yuǎn)處被移到電場中的A點(diǎn)時,靜電力做的功為W,那么檢驗電荷在A點(diǎn)的電勢能及電場中A點(diǎn)到無限遠(yuǎn)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(yuǎn)處被移到電場中的A點(diǎn)時,靜電力做的功為W,那么電荷的電勢能減小W,無限遠(yuǎn)處電荷的電勢能為零,那么電荷在A點(diǎn)的電勢能為EpAW,A到無限遠(yuǎn)的電勢差為UAOUOA.3.正點(diǎn)電荷電場中有A、B兩點(diǎn),將一電荷量q3.2×1019 C的試探電荷從電場中的A點(diǎn)移至B點(diǎn),電場力做功W6.4×1020 J,那么A、B兩點(diǎn)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(diǎn)間的電勢差U V0.2 V,應(yīng)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(diǎn),

21、那么以下選項正確的選項是( )A. a 點(diǎn)電勢比 b 點(diǎn)高B. a、b 兩點(diǎn)場強(qiáng)方向不同C. a、b、c 三點(diǎn)與無窮遠(yuǎn)處電勢相等D. 一帶電粒子不計重力在 a 點(diǎn)無初速釋放, 那么它將在 a、b 連線上運(yùn)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(diǎn)電勢相等,均為0,與無窮遠(yuǎn)處電勢相等,選項A錯誤,C正確；a、b、c三點(diǎn)的場強(qiáng)方向均相同,均為水平向右,選項B錯誤；因a點(diǎn)場強(qiáng)方向水平向右,那么一帶電粒子不計重力在 a 點(diǎn)無初速釋放, 那么它不會沿著 a、b 連線上運(yùn)動,選項D錯誤；應(yīng)選C.點(diǎn)睛：此題關(guān)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(diǎn)的電勢為零,場強(qiáng)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(diǎn)的電勢高于b點(diǎn)的電勢Bc點(diǎn)的電場強(qiáng)度大于d點(diǎn)的電場強(qiáng)度C假設(shè)將一正試探電荷由a點(diǎn)移到b點(diǎn),電場力做負(fù)功D假設(shè)將一負(fù)試探電荷由c點(diǎn)移到d點(diǎn),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(qiáng)大,故B錯；假設(shè)將一正試探電荷由a點(diǎn)移到b點(diǎn),是逆著電場線移動,所以電場力做負(fù)功,C對；假設(shè)將一負(fù)試探電荷由c點(diǎn)移到d點(diǎn),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(diǎn)移到b點(diǎn)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(qiáng)度的方向一定由b沿直線指向aB.a、b兩點(diǎn)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(qiáng)度的方向與運(yùn)動路徑無關(guān),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(fù)電荷從B點(diǎn)移至A點(diǎn)時,克服電場力做功2×106 J,將該電荷從A點(diǎn)移至C點(diǎn),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(diǎn),一個點(diǎn)電荷在A點(diǎn)的電勢能為1.2×108 J,在B點(diǎn)的電勢能為0.80×108 J.A、B兩點(diǎn)在同一條電場線上,如圖2所示,該點(diǎn)電荷的電荷量大小為1.0×109 C,那么()圖2A.該電荷為負(fù)電荷B.該電荷為正電荷C.A、B兩點(diǎn)的電勢差UAB4.0 VD.把該點(diǎn)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(diǎn)的電勢能大于B點(diǎn)的電勢能,將該點(diǎn)電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)電場力做正功,所以該電荷一定為負(fù)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(diǎn)移到B點(diǎn),電場力做功為6.0×103 J,那么()A.A、B兩點(diǎn)間的電勢差是1.2×105 VB.A、B兩點(diǎn)間的電勢差是3.0×1010 VC.假設(shè)在A、B兩點(diǎn)間移動2.5×108 C的電荷,電場力將做3.0×103 J的功D.假設(shè)在A、B兩點(diǎn)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(diǎn)間的電勢差UAB V1.2×105 V.故A正確,B錯誤；在A、B兩點(diǎn)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