電勢(shì)差【知識(shí)精講+拓展提升】 高二物理 備課精研課件 （人教版2019必修第三冊(cè)）

第2節(jié)電勢(shì)差第十章靜電場(chǎng)中的能量課標(biāo)定位1、理解電勢(shì)差的概念及表達(dá)式；2、知道靜電力做功與電勢(shì)差的關(guān)系；3、了解等勢(shì)面的意義；4、知道電勢(shì)差和電勢(shì)、等勢(shì)面的關(guān)系。素養(yǎng)闡釋1、物理觀念：電勢(shì)差、等勢(shì)面2、科學(xué)思維：靜電力做功跟電勢(shì)差的關(guān)系式，能通過(guò)UAB=WAB/q理解電勢(shì)差。運(yùn)用類比的思維方式，深化理解電勢(shì)差、等勢(shì)面等抽象概念如果我們要從6樓走到8樓，影響我們做功多少的因素是這兩層樓的高度差還是樓的高度呢？引入描述一個(gè)點(diǎn)的電勢(shì)時(shí)我們要選取零電勢(shì)點(diǎn)，零電勢(shì)點(diǎn)的選取會(huì)影響電勢(shì)的差值嗎？ABCD0V1V2V3VE0V1V2V-1V一、電勢(shì)差1、定義：在電場(chǎng)中，我們將電場(chǎng)中兩點(diǎn)電勢(shì)之間的差值叫做電勢(shì)差，也叫電壓UAB=A－BUBA=B－A顯然：UAB=－UBA2、單位：伏特V思考：電勢(shì)的差值與零電勢(shì)點(diǎn)的選取有關(guān)嗎？已知?jiǎng)驈?qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E=200N/C，A、B與C的距離l1和l2分別為100cm和40cm，求A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)。EC

AB

情況一：以C為零電勢(shì)點(diǎn)情況二：以B為零電勢(shì)點(diǎn)φA=

200V

電勢(shì)為0φB=

80V

UAB=φA－φB

=

200V-80V=120V

電勢(shì)為0UAB=φA－

φB

=

120V-0V=120V

3、電勢(shì)的差值與零電勢(shì)點(diǎn)的選取無(wú)關(guān)。4、電勢(shì)差是標(biāo)量。它的正負(fù)表示什么呢？因?yàn)椋篣AB=A－BUAB＞0A＞BUAB＜0A＜B電勢(shì)差可以是正值也可以是負(fù)值，正負(fù)表示兩點(diǎn)電勢(shì)的高低。在描述電勢(shì)差時(shí)，一定要明確好是哪兩點(diǎn)之間的電勢(shì)差??！【課堂反饋1】（多選）關(guān)于電勢(shì)差的說(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二、靜電力做功與電勢(shì)差的關(guān)系即或WAB＝EpA－EpB

推導(dǎo)：

電荷q從電場(chǎng)中A點(diǎn)移到B點(diǎn)AB1、UAB由什么決定？跟WAB、q有關(guān)嗎？由電場(chǎng)本身的因素決定，與WAB、q無(wú)關(guān)

是比值定義式2、上式對(duì)任何電場(chǎng)都成立。

UAB是描述電場(chǎng)能的性質(zhì)的物理量。計(jì)算時(shí)需要加正負(fù)號(hào)，注意腳標(biāo)！思考【例2】在勻強(qiáng)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1.6×10-7J，再把這個(gè)正電荷從B點(diǎn)移到C點(diǎn)，電場(chǎng)力做功為-4.0×10-7J.問(wèn):（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A、B間，B、C間，A、C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)分布的示意圖，標(biāo)出A、B、C三點(diǎn)可能的位置。解：（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：UAB=WAB/q＝[(1.6×10－7)／(2.0×10－9)]V＝80V

B、C的電勢(shì)差：UBC=WBC/q=-200VA、C的電勢(shì)差：UAC=UAB+UBC

=80V-200V=-120V（3）把電荷q’＝－1.5×10－9C從A移到C點(diǎn)，靜電力做功：WAC＝q’UAC＝(－1.5×10－9)×(－120)J＝1.8×10－7JBCAE（4）電場(chǎng)分布示意圖和A，B，C三點(diǎn)可能的位置如圖“可能”說(shuō)明還有其他位置符合要求，這些位置在哪里呢？以A→B為例，設(shè)A不動(dòng)，再找出一個(gè)B點(diǎn)可能的位置B′，標(biāo)在圖中。

A

BE小軍同學(xué)：

A

B

B′E

A

B

B′E小蘭同學(xué)：WAB=WAB′問(wèn)題關(guān)鍵：A→B：A→B′：WABWAB′PKWAB′=WAB+WBB′WBB′=0關(guān)鍵小蘭同學(xué)觀點(diǎn)正確三、等勢(shì)面

A在此面上移動(dòng)電荷時(shí)

B

B′W

=0∴U=0VE

B

B′

B

B′又W

=qU∴此面上各點(diǎn)間電勢(shì)相等等勢(shì)面定義：在電場(chǎng)中，電勢(shì)相同的各點(diǎn)構(gòu)成的面。等勢(shì)面與電場(chǎng)線關(guān)系：（2）電場(chǎng)線跟等勢(shì)面垂直，且由高電勢(shì)指向低電勢(shì)。（1）在等勢(shì)面上移動(dòng)電荷時(shí)，靜電力不做功。用來(lái)形象地描述電場(chǎng)（1）在同一等勢(shì)面上的任意兩點(diǎn)間移動(dòng)電荷，電場(chǎng)力不做功（2）電場(chǎng)線（或E）⊥等勢(shì)面，且由高電勢(shì)指向低電勢(shì)的等勢(shì)面等勢(shì)面的特點(diǎn)（4）等勢(shì)面密處場(chǎng)強(qiáng)大、電場(chǎng)線密，等勢(shì)面疏處場(chǎng)強(qiáng)小、電場(chǎng)線疏（3）不同等勢(shì)面在空間不相交、不相切（5）沿電場(chǎng)方向電勢(shì)降低最快（6）勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)均勻變化。20100在地圖上，常用等高線表示地勢(shì)的高低。幾種典型電場(chǎng)的等勢(shì)面：1、正點(diǎn)電荷以點(diǎn)電荷為球心的一簇球面2.負(fù)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)：3.等量異種點(diǎn)電荷電場(chǎng)4.等量同種點(diǎn)電荷電場(chǎng)5.形狀不規(guī)則的帶電導(dǎo)體附近6.勻強(qiáng)電場(chǎng)中的等勢(shì)面垂直于電場(chǎng)線的一簇平面【課堂反饋2】例1、在下圖中，某電場(chǎng)的等勢(shì)面用實(shí)線表示，各等勢(shì)面的電勢(shì)分別為10V、6V和－2V，則UAB＝________，UBC＝________，UCA＝________.012V-12V解：由圖可知，A、B處在同一個(gè)等勢(shì)面上，則有φA=φB,故UAB=0BC間的電勢(shì)差為UBC=10V-（-2V）=12VCA間的電勢(shì)差為UCA=（-2V）-10V=-12V做題長(zhǎng)見(jiàn)識(shí)(P34T2)

在研究微觀粒子時(shí)常用電子伏特（eV）做能量的單位。1eV等于一個(gè)電子經(jīng)過(guò)1V電壓加速后所增加的動(dòng)能。請(qǐng)推導(dǎo)電子伏特與焦耳的換算關(guān)系。能量還有一個(gè)單位：eV1eV=1.6×10-19J課堂小結(jié)一、電勢(shì)差：電場(chǎng)中兩點(diǎn)間電勢(shì)的差值，叫電勢(shì)差，也叫電壓。電勢(shì)差是標(biāo)量，正負(fù)表示兩點(diǎn)間電勢(shì)的高低。二、電場(chǎng)力做功與電勢(shì)差的關(guān)系：三、等勢(shì)面：電場(chǎng)中電勢(shì)相同的各點(diǎn)構(gòu)成的面叫做等勢(shì)面電場(chǎng)線⊥等勢(shì)面，且由電勢(shì)高的等勢(shì)面指向電勢(shì)低的等勢(shì)面或【課堂檢測(cè)1】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(guò)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【課堂檢測(cè)2】在如圖所示的電場(chǎng)中，把點(diǎn)電荷q=+2×10-11C，由A點(diǎn)移到B點(diǎn)，電場(chǎng)力做功WAB=4×10-11J。A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差UAB等于多少？B、A兩點(diǎn)間的電勢(shì)差UBA等于多少？解：