《10.2 電勢差》教案、導學案、同步練習

16/16《10.2電勢差》教案【教學目標】1．知道電勢差的概念，知道電勢差與電勢零點的選擇無關。2．掌握兩點間電勢差的表達式，知道兩點之間電勢差的正、負與這兩點電勢高低之間的對應關系。3．知道在電場中移動電荷時靜電力做功與兩點間電勢差的關系，會應用靜電力做功的公式進行計算?！窘虒W重難點】知道在電場中移動電荷時靜電力做功與兩點間電勢差的關系，會應用靜電力做功的公式進行計算。【教學過程】一、新課教學1．電勢差：（又叫電壓）（1）定義：電場中兩點間電勢的差值叫作電勢差，也叫電壓。電荷q在電場力作用下由A點移到另一點B的過程中，電場力做的功WAB與電荷量q的比值，叫A、B兩點之間的電勢差UAB。（2）定義式：U（3）單位：伏特符號：V1V=1J/C（4）物理意義：電勢差的值即為電場力作用下兩點間移動一庫侖的正電荷電場力做的功。例如：UAB=10V，移動1庫侖正電荷電場力做功為10J，移動1庫侖負電荷電場力做功－10J。2．靜電力做功與電勢差的關系教師引導：（1）UAB由什么決定？跟WAB、由電場本身的因素決；與WAB、q（2）WAB跟q、U跟q、UAB注意：應用公式φ=EPq，3．電勢與電勢差的比較：（1）電勢差是電場中兩點間的電勢的差值，U（2）電場中某一點的電勢的大小，與選取的參考點有關；電勢差的大小，與選取的參考點無關。（3）電勢和電勢差都是標量，單位都是伏特，都有正負值：電勢的正負表示該點比參考點的電勢大或小；電勢差的正負表示兩點的電勢的高低?！纠?】在勻強電場中把電荷量為2.0×10－9C的點電荷從A點移動到B點，靜電力做的功為1.6×10－7J。再把這個電荷從B點移動到C點，靜電力做的功為-4.0×10－7J。（1）A、B、C三點中，哪點電勢最高？哪點電勢最低？（2）A、B間，B、C間，A、C間的電勢差各是多大？（3）把電荷量為-1.5×10－9C的點電荷從A移動到C，靜電力做的功是多少？（4）根據(jù)以上結果，定性地畫出電場分布的示意圖，標出A、B、C三點可能的位置?！窘獯稹浚?）A→B，電場力正功，φB→C，電場力負功，φC>∴（2）UAB=U（3）U（4）說明：應用UAB【例2】一個電荷量為1×10－5C的電荷，從電場外某點移到電場內的一點A時，克服電場力做功0.006J，則A點的電勢為600V；如果此電荷從電場外移到電場內的另一點B時，電場力做功0.002J，則B點的電勢為200V，UAB=400V；若有另一電荷量為0.2C的負電荷從A移到B點，電場力做正功，大小為80J。4．等勢面定義：電場中電勢相同的各點構成的面叫做等勢面。教師引導：（1）觀察等勢面與電場線的疏密情況有什么特點？說明什么問題？（2）觀察等勢面與電場線的的方向有什么特點？（3）思考：在等勢面上移動電荷，靜電力做功有什么特點？總結等勢面的特點：（1）等勢面越密的位置，電場強度越大。（2）等勢面與電場線垂直，并且由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面。（3）在等勢面上移動電荷靜電力不做功。展示幾種常見電場的等勢面【練習1】如圖所示，虛線a、b和c是某靜電場中的三個等勢面，它們的電勢分別為φA、φB和A．粒子從K到L的過程中，電場力做負功B．粒子從L到M的過程中，電場力做負功C．粒子從K到L的過程中，電勢能增加D．粒子從L到M的過程中，動能減少【練習2】如圖所示，三個等差等勢面上有a、b、c、d四點，若將一個正電荷由c經a移動到d電場力做正功W1，若由c經b移動到d電場力做正功W2，則（）A．W1>B．W1<WC．W1=D．W1=二、課堂小結1.電勢差：兩點的電勢之差，也叫電壓。2.電勢差的單位：伏特符號V1V=1J/C3.電勢差是標量。4.靜電力做功與電勢差的關系：WU5.電勢差UAB與q、WAB均無關，僅與電場中A、B兩位置有關。故電勢差反映了電場本身的性質。6.電勢的高低與參考點的選取有關，但電勢差與參考點的選取無關。《10.2電勢差》導學案【學習目標】1．知道電勢差的概念，知道電勢差與電勢零點的選擇無關。2．掌握兩點間電勢差的表達式，知道兩點之間電勢差的正、負與這兩點電勢高低之間的對應關系。3．知道在電場中移動電荷時靜電力做功與兩點間電勢差的關系，會應用靜電力做功的公式進行計算。【學習重難點】知道在電場中移動電荷時靜電力做功與兩點間電勢差的關系，會應用靜電力做功的公式進行計算?！緦W習過程】一、新課學習1．電勢差：（又叫電壓）（1）定義：電荷q在電場力作用下由A點移到另一點B的過程中，電場力做的功WAB與電荷量q的比值，叫A、B兩點之間的電勢差UAB。即：UAB=或UBA=，顯然UAB=-UBA（2）定義式：（3）電勢和電勢差單位都是，符號，都有正負值，但都是量。a.電勢的正負表示該點比電勢零點的電勢高或低；b.電勢差的正負表示電場中兩點電勢的高低。（4）物理意義：電勢差的值即為電場力作用下兩點間移動一庫侖的正電荷電場力做的功。2．靜電力做功與電勢差的關系（1）推導：電荷q在電場力作用下由A點移到另一點B的過程中，電場力做的功WAB與兩點間電勢差UAB關系：（2）關系式：或【思考】UAB由什么決定？由WAB、q決定嗎？所以電勢差反映了3．應用UABWAB>0，電場力做功；WAB<UAB>0，表示φAφB；UAB<0，表示4．電勢與電勢差的比較：（1）電勢差是電場中兩點間的電勢的差值，U（2）電場中某一點的電勢的大小，與選取的參考點；電勢差的大小，與選取的參考點。（3）電勢和電勢差都是量，單位都是伏特，都有正負值：電勢的正負表示該點比參考點的電勢；電勢差的正負表示兩點的電勢的。【例1】在勻強電場中把電荷量為2.0×10－9C的點電荷從A點移動到B點，靜電力做的功為1.6×10－7J。再把這個電荷從B點移動到C點，靜電力做的功為-4.0×10－7J。（1）A、B、C三點中，哪點電勢最高？哪點電勢最低？（2）A、B間，B、C間，A、C間的電勢差各是多大？（3）把電荷量為-1.5×10－9C的點電荷從A移動到C，靜電力做的功是多少？（4）根據(jù)以上結果，定性地畫出電場分布的示意圖，標出A、B、C三點可能的位置?！纠?】一個電荷量為1×10－5C的電荷，從電場外某點移到電場內的一點A時，克服電場力做功0.006J，則A點的電勢為V；如果此電荷從電場外移到電場內的另一點B時，電場力做功0.002J，則B點的電勢為V，UAB=V；若有另一電荷量為0.2C的負電荷從A移到B點，電場力做正功，大小為J。4．等勢面定義：電場中電勢的各點構成的叫做等勢面。教師引導：（1）觀察等勢面與電場線的疏密情況有什么特點？說明什么問題？（2）觀察等勢面與電場線的的方向有什么特點？（3）思考：在等勢面上移動電荷，靜電力做功有什么特點？總結等勢面的特點：（1）等勢面越的位置，電場強度越大。（2）等勢面與電場線，并且由電勢的等勢面指向電勢的等勢面。（3）在等勢面上移動電荷靜電力。展示幾種常見電場的等勢面【練習1】如圖所示，虛線a、b和c是某靜電場中的三個等勢面，它們的電勢分別為φA、φB和φA．粒子從K到L的過程中，電場力做負功B．粒子從L到M的過程中，電場力做負功C．粒子從K到L的過程中，電勢能增加D．粒子從L到M的過程中，動能減少【練習2】如圖所示，三個等差等勢面上有a、b、c、d四點，若將一個正電荷由c經a移動到d電場力做正功W1，若由c經b移動到d電場力做正功W2，則（）A．W1>WB．W1<C．W1=D．W1=三、訓練測試1．如圖所示，將一帶正電的點電荷沿電場線方向從A點移動到B點，下列說法正確的是()A．靜電力做正功，電勢能增加B．靜電力做負功，電勢能增加C．靜電力做正功，電勢能減少D．靜電力做負功，電勢能減少2．如圖所示，在場強為E的勻強電場中，a、b兩點間的距離為L，ab連線與電場方向的夾角為θ，則a、b兩點間的電勢差為（）A．ELsinθB．ELcosθC．ELD．E3．如圖所示，是一個點電荷電場的電場線（箭頭線）和等勢面（虛線），兩等勢面之間的電勢差大小為2V，有一個帶電荷量為q=–1.0×10–8C的電荷，從A點沿不規(guī)則曲線路徑移到B點，電場力做功為（）A．2.0×10–8JB．–2.0×10–8JC．1.60×10–7JD．–4.0×10–8J4．思考判斷（正確的打“√”，錯誤的打“×”）（1）電場中A、B兩點的電勢差，不僅與A、B兩點的位置有關，還與零勢能面的選取有關。（）（2）電場中任意兩點的電勢差，均與是否放入試探電荷無關。（）（3）若UAB>0，說明φA>φB，但無法判斷φA、φB的正負。（）（4）若電場中兩點間的電勢差UAB＝1V，則將單位電荷從A點移到B點，電場力做功為1J。（）（5）將電荷量為q的電荷從A點移到B點與將－q從B點移到A點電場力所做的功相同。（）《10.2電勢差》同步練習基礎鞏固1.如圖所示,MN是電場中某一條電場線上的兩點,若負電荷由M移到N時,電荷克服靜電力做功,下列說法不正確的是()A.M點和N點之間一定有電勢差B.M點的電場強度一定大于N點的電場強度C.電場線的方向從M指向ND.M點的電勢高于N點的電勢解析負電荷從M移到N時,電荷克服靜電力做功,則負電荷所受的靜電力的方向是從N到M,則電場線的方向為由M指向N。判斷知選項A、C、D正確,B錯誤。答案B2.一個點電荷,從靜電場中的a點移到b點的過程中,靜電力做功為零,則()A.a、b兩點的電場強度一定相等B.作用于該點電荷的靜電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點解析由公式Wab=qUab可知,若Wab=0,則一定是Uab=0。選項C正確。答案C3.一個電荷量為q=2.0×10-9C的帶正電的質點在靜電場中由a點移動到b點過程中,除靜電力外,其他力做的功為6.0×10-5J,質點的動能增加了8.0×10-5J,則a、b兩點間的電勢差Uab為()A.1×104V B.-1×104VC.4×104V D.-7×104V解析設此過程中靜電力對點電荷做的功為Wab,由動能定理可知W外+Wab=ΔEk,即Wab=ΔEk-W外=2.0×10-5J,則a、b兩點間的電勢差為Uab=Wabq=1.0×10答案A4.在某電場中,A、B兩點間的電勢差UAB=60V,B、C兩點間的電勢差UBC=-50V,則A、B、C三點電勢高低關系是()A.φA>φB>φC B.φA<φC<φBC.φA>φC>φB D.φC>φB>φA解析因為UAB=φA-φB=60V>0,所以φA>φB,又UBC=φB-φC=-50V<0,所以φB<φC,又UAC=UAB+UBC=60V+(-50V)=10V>0,所以φA>φC,故φA>φC>φB。正確選項為C。答案C5.(多選)如果在某電場中將電荷量為5.0×10-4C的正電荷,僅在靜電力作用下由A點移到B點,靜電力做功為2.0×10-3J,則()A.電荷在B點的動能比在A點的動能小2.0×10-3JB.電荷在B點的電勢能比在A點的電勢能小2.0×10-3JC.A、B兩點間電勢差為-4VD.若在A、B兩點間移動一個q=1.0×10-4C的負電荷,電荷將克服靜電力做4.0×10-4J的功解析由A點移到B點,靜電力做正功,動能增加,電勢能減少,選項A錯誤,B正確;A、B兩點間電勢差UAB=4V,選項C錯誤;在A、B兩點間移動一個q=1.0×10-4C的負電荷,靜電力做功W=qU=-1.0×10-4×4J=-4.0×10-4J,選項D正確。答案BD6.如圖所示,有向線段表示電場中的一條電場線,質量為m、電荷量為-q的帶電粒子僅在靜電力作用下沿電場線向右運動,經過A點時速度為v0,一段時間后到達與A相距為d的B點,速度減為0。下列判斷正確的是()A.A點電勢一定高于B點電勢,可以求出A點電勢B.A點電勢一定高于B點電勢,A、B兩點間的電勢差UAB=mC.粒子在A點的電勢能一定大于在B點的電勢能,從A到B過程中靜電力做的功為1D.粒子在A點受到的靜電力一定等于在B點受到的靜電力解析由A點到B點,粒子的速度減小,則粒子受的靜電力向左,因粒子帶負電,故電場線方向向右,A點電勢一定高于B點電勢,由動能定理得qUAB=12mv02,則A、B兩點間的電勢差UAB=mv022q,但求不出A點的電勢,A錯誤,B正確;帶負電的粒子在電勢低的地方電勢能大,故粒子在A點的電勢能一定小于在B點的電勢能,從A答案B能力提升1.三個點電荷電場的電場線分布如圖所示,圖中a、b兩點處的電場強度大小分別為Ea、Eb,電勢分別為φa、φb,則()A.Ea>Eb,φa>φbB.Ea<Eb,φa<φbC.Ea>Eb,φa<φbD.Ea<Eb,φa>φb解析由題圖可知,a點附近的電場線比b點附近的電場線密,所以Ea>Eb,電場線由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面,a點所在等勢面的電勢一定低于b點所在的等勢面的電勢,即φb>φa,故選項C對。答案C2.(多選)如圖所示,虛線a、b和c是某靜電場中的三個等勢面,它們的電勢分別為φa、φb和φc,且φa>φb>φc。一帶正電的粒子射入該電場中,其運動軌跡如圖中KLMN所示,可知()A.粒子從K到L的過程中,靜電力做負功B.粒子從L到M的過程中,靜電力做負功C.粒子從K到L的過程中,電勢能增加D.粒子從L