高中物理第一章靜電場(chǎng)第5講電勢(shì)能電勢(shì)與電勢(shì)差省公開課一等獎(jiǎng)新課獲獎(jiǎng)?wù)n件

第一章靜電場(chǎng)第5講電勢(shì)能、電勢(shì)與電勢(shì)差1/401.知道靜電力做功特點(diǎn)，掌握靜電力做功與電勢(shì)能改變關(guān)系.2.了解電勢(shì)能、電勢(shì)概念，知道參考點(diǎn)選取標(biāo)準(zhǔn).3.會(huì)用UAB＝φA－φB及UAB＝

進(jìn)行相關(guān)計(jì)算.目標(biāo)定位2/40二、電勢(shì)與電勢(shì)差三、電場(chǎng)力做功與電勢(shì)差關(guān)系對(duì)點(diǎn)檢測(cè)自查自糾欄目索引一、靜電力做功、電勢(shì)能及其關(guān)系四、等勢(shì)面3/401.靜電力做功特點(diǎn)答案一、靜電力做功、電勢(shì)能及其關(guān)系知識(shí)梳理如圖1所表示，在勻強(qiáng)電場(chǎng)中不論q經(jīng)由什么路徑從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)，靜電力做功都

.說明靜電力做功與電荷

位置和

位置相關(guān)，與電荷經(jīng)過路徑

(填“相關(guān)”或“無關(guān)”).能夠證實(shí)，對(duì)于非勻強(qiáng)電場(chǎng)也是

.圖1相等起始終止無關(guān)適用4/40答案2.電勢(shì)能(1)概念：電荷在

中含有勢(shì)能.用Ep表示.(2)靜電力做功與電勢(shì)能改變關(guān)系：電場(chǎng)力做功等于電勢(shì)能

.表示式：WAB＝

.靜電力做正功，電勢(shì)能

；靜電力做負(fù)功，電勢(shì)能

.(3)電勢(shì)能大小：電荷在某點(diǎn)電勢(shì)能，等于把它從這點(diǎn)移動(dòng)到

時(shí)電場(chǎng)力做功.靜電場(chǎng)降低許EpA－EpB降低增加零勢(shì)能位置5/40(1)在電場(chǎng)中確定兩點(diǎn)移動(dòng)等量正、負(fù)電荷時(shí)，靜電力做功和電勢(shì)能改變有何差異？答案【深度思索】答案靜電力做功絕對(duì)值相等，正負(fù)不一樣，電勢(shì)能改變量相等，增減情況相反.(2)電勢(shì)能是標(biāo)量還是矢量？它有正負(fù)之分嗎？若有，其正負(fù)號(hào)表示什么？答案電勢(shì)能是標(biāo)量，有正負(fù)、無方向.電勢(shì)能為正值表示電勢(shì)能大于零勢(shì)能點(diǎn)電勢(shì)能，電勢(shì)能為負(fù)值表示電勢(shì)能小于零勢(shì)能點(diǎn)電勢(shì)能.6/40例1將帶電荷量為6×10－6C負(fù)電荷從電場(chǎng)中A點(diǎn)移到B點(diǎn)，克服電場(chǎng)力做了3×10－5J功，再從B移到C，電場(chǎng)力做了1.2×10－5J功，則：(1)電荷從A移到B，再從B移到C過程中電勢(shì)能共改變了多少？典例精析解析答案解析WAC＝WAB＋WBC＝(－3×10－5＋1.2×10－5)J＝－1.8×10－5J.可見電勢(shì)能增加了1.8×10－5J.答案看法析7/40(2)假如要求A點(diǎn)電勢(shì)能為零，則該電荷在B點(diǎn)和C點(diǎn)電勢(shì)能分別為多少？解析答案解析假如要求A點(diǎn)電勢(shì)能為零，由公式得該電荷在B點(diǎn)電勢(shì)能為EpB＝EpA－WAB＝0－WAB＝3×10－5J.同理，C點(diǎn)電勢(shì)能為EpC＝EpA－WAC＝0－WAC＝1.8×10－5J.答案看法析8/40(3)假如要求B點(diǎn)電勢(shì)能為零，則該電荷在A點(diǎn)和C點(diǎn)電勢(shì)能分別為多少？解析答案總結(jié)提升解析假如要求B點(diǎn)電勢(shì)能為零，則該電荷在A點(diǎn)電勢(shì)能為：EpA′＝EpB′＋WAB＝0＋WAB＝－3×10－5J.C點(diǎn)電勢(shì)能為EpC′＝EpB′－WBC＝0－WBC＝－1.2×10－5J.答案看法析9/40總結(jié)提升(1)電勢(shì)能系統(tǒng)性：電勢(shì)能由電場(chǎng)和電荷共同決定，但我們習(xí)慣說成電場(chǎng)中電荷所含有勢(shì)能.(2)電勢(shì)能相對(duì)性：電勢(shì)能是一個(gè)相對(duì)量，其數(shù)值與零勢(shì)能點(diǎn)選取相關(guān).10/40例2在電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E勻強(qiáng)電場(chǎng)中，一質(zhì)量為m、帶電荷量為＋q物體從A點(diǎn)開始以某一初速度沿電場(chǎng)反方向做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，其加速度大小為

，物體運(yùn)動(dòng)距離l到B時(shí)速度變?yōu)榱?以下說法正確是(

)解析答案返回總結(jié)提升A.物體克服電場(chǎng)力做功qElB.物體電勢(shì)能降低了qElC.物體電勢(shì)能增加了qElD.若選A點(diǎn)電勢(shì)能為零，則物體在B點(diǎn)電勢(shì)能為qEl11/40解析物體所受電場(chǎng)力方向與運(yùn)動(dòng)方向相反，所以電場(chǎng)力做負(fù)功即克服電場(chǎng)力做功W＝qEl，選項(xiàng)A正確；因?yàn)殡妶?chǎng)力做功等于電勢(shì)能降低許，電場(chǎng)力做負(fù)功，所以電勢(shì)能增加了qEl，選項(xiàng)B錯(cuò)誤，選項(xiàng)C正確；由WAB＝EpA－EpB可知，當(dāng)選A點(diǎn)電勢(shì)能為零時(shí)，EpB＝－WAB＝qEl，選項(xiàng)D正確.答案ACD總結(jié)提升12/40總結(jié)提升(1)在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，電場(chǎng)力做功為W＝qEd，其中d為沿電場(chǎng)線方向位移.(2)功是能量轉(zhuǎn)化量度，但要了解并區(qū)分電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能改變關(guān)系、合外力做功與動(dòng)能改變關(guān)系(動(dòng)能定理)，即搞清功與能改變對(duì)應(yīng)關(guān)系.返回13/401.電勢(shì)(1)概念：電荷在電場(chǎng)中某一點(diǎn)

與它

比值.(2)定義式和單位：φ＝

，單位是

，符號(hào)是

.(3)相對(duì)性：電勢(shì)也是相正確，常取離場(chǎng)源電荷

電勢(shì)為零，或

電勢(shì)為零，電勢(shì)能夠是正值，也能夠是

值，沒有方向，所以是標(biāo)量.答案知識(shí)梳理二、電勢(shì)與電勢(shì)差電勢(shì)能電荷量伏特V無限遠(yuǎn)處大地負(fù)14/402.電勢(shì)差(1)定義：電場(chǎng)中兩點(diǎn)間電勢(shì)之差.也叫

.(2)電場(chǎng)中兩點(diǎn)間電勢(shì)差與零電勢(shì)點(diǎn)選擇

(填“相關(guān)”

或

“無關(guān)”).(3)公式：電場(chǎng)中A點(diǎn)電勢(shì)為φA

，B點(diǎn)電勢(shì)為φB，則UAB＝

，UBA＝

，可見UAB＝

.答案電壓無關(guān)φA－φBφB－φA－UBA15/40(4)若選取某點(diǎn)電勢(shì)為零，比如φB＝0，則A點(diǎn)電勢(shì)φA等于A點(diǎn)與B點(diǎn)電勢(shì)UAB，即φA＝UAB.(5)電勢(shì)差是

，UAB為正值，說明A點(diǎn)電勢(shì)比B點(diǎn)電勢(shì)

；UAB為負(fù)值，說明A點(diǎn)電勢(shì)比B點(diǎn)電勢(shì)

.(6)電勢(shì)差單位和電勢(shì)單位相同，均為

，符號(hào)是

.答案高標(biāo)量低伏特V16/40選取不一樣零電勢(shì)點(diǎn)，電場(chǎng)中某點(diǎn)電勢(shì)會(huì)改變嗎？?jī)牲c(diǎn)之間電勢(shì)差會(huì)改變嗎？答案【深度思索】答案該點(diǎn)電勢(shì)會(huì)改變；兩點(diǎn)之間電勢(shì)差不變.17/40例3假如分別將q1＝1.0×10－8C和q2＝－2.0×10－8C兩電荷從無限遠(yuǎn)移到電場(chǎng)中A點(diǎn)和B點(diǎn)，靜電力做功分別為W1＝－1.2×10－4J和W2＝1.6×10－4J，那么(1)q1在A點(diǎn)電勢(shì)能和q2在B點(diǎn)電勢(shì)能分別是多少？典例精析解析答案解析電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能降低；電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加.無限遠(yuǎn)處電勢(shì)為零，電荷在無限遠(yuǎn)處電勢(shì)能也為零，即φ∞＝0，Ep∞＝0.由W∞A＝Ep∞－EpA，得：EpA＝Ep∞－W∞A＝0－(－1.2×10－4J)＝1.2×10－4J.同理，得EpB＝Ep∞－W∞B＝0－1.6×10－4J＝－1.6×10－4J.答案1.2×10－4J－1.6×10－4J18/40(2)A點(diǎn)和B點(diǎn)電勢(shì)分別是多少？A、B間電勢(shì)差UAB為多少？解析答案答案1.2×104V

0.8×104V

0.4×104V19/40(3)在q1、q2未移入電場(chǎng)前，A點(diǎn)和B點(diǎn)電勢(shì)分別是多少？解析答案總結(jié)提升解析A點(diǎn)和B點(diǎn)電勢(shì)是由電場(chǎng)本身決定，跟A點(diǎn)和B點(diǎn)是否有電荷存在無關(guān)，所以q未移入電場(chǎng)前，A點(diǎn)電勢(shì)仍為1.2×104V，B點(diǎn)電勢(shì)仍為0.8×104V.答案1.2×104V

0.8×104V返回20/40總結(jié)提升(1)電勢(shì)和電勢(shì)能含有相對(duì)性，與零電勢(shì)點(diǎn)選取相關(guān)，電勢(shì)差與零電勢(shì)點(diǎn)選取無關(guān).(2)φ＝

是電勢(shì)定義式.電場(chǎng)中某點(diǎn)處φ大小是由電場(chǎng)本身決定，與在該點(diǎn)處是否放入試探電荷、電荷電性、電荷量均無關(guān).(3)由φ＝

求電勢(shì)時(shí)，可將各物理量“＋”、“－”直接代入計(jì)算，這么更方便.返回21/401.關(guān)系：WAB＝

，UAB＝

.2.適用范圍：

電場(chǎng).答案三、電場(chǎng)力做功與電勢(shì)差關(guān)系知識(shí)梳理qUAB任意22/40例4在電場(chǎng)中把一個(gè)電荷量為－6×10－8C點(diǎn)電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，電場(chǎng)力做功為－3×10－5J，將此電荷從B點(diǎn)移到C點(diǎn)，電場(chǎng)力做功4.5×10－5J，求A點(diǎn)與C點(diǎn)間電勢(shì)差.典例精析解析答案返回總結(jié)提升23/40解析求解電勢(shì)差可有兩種方法：一個(gè)是電場(chǎng)力所做功與電荷量比值，另一個(gè)是兩點(diǎn)電勢(shì)差值.法一把電荷從A移到C電場(chǎng)力做功WAC＝WAB＋WBC＝(－3×10－5＋4.5×10－5)J＝1.5×10－5J.則A、C間電勢(shì)差解析答案24/40總結(jié)提升則UAC＝UAB＋UBC＝(500－750)V＝－250V.答案－250V25/40總結(jié)提升(1)電場(chǎng)力做功與路徑無關(guān)，只與始、末兩點(diǎn)位置相關(guān)，故WAC＝WAB＋WBC.(2)在利用公式UAB＝

進(jìn)行相關(guān)計(jì)算時(shí)，有兩種處理方案，方案一：各物理量均帶正、負(fù)號(hào)運(yùn)算，但代表意義不一樣.WAB正、負(fù)號(hào)表示正、負(fù)功；q正、負(fù)號(hào)表示電性；UAB正、負(fù)號(hào)反應(yīng)φA、φB高低.計(jì)算時(shí)W與U角標(biāo)要對(duì)應(yīng)，即WAB＝qUAB，WBA＝qUBA.方案二：絕對(duì)值代入法.WAB、q、UAB均代入絕對(duì)值，然后再結(jié)合題意判斷電勢(shì)高低.返回26/40四、等勢(shì)面1.定義：電場(chǎng)中

各點(diǎn)組成面.2.等勢(shì)面特點(diǎn)(1)等勢(shì)面一定跟電場(chǎng)線

，即跟電場(chǎng)強(qiáng)度方向垂直.(2)在同一等勢(shì)面內(nèi)任意兩點(diǎn)間移動(dòng)電荷時(shí)，電場(chǎng)力

功.(3)電場(chǎng)線總是由

等勢(shì)面指向

等勢(shì)面，兩個(gè)不一樣等勢(shì)面

.答案知識(shí)梳理電勢(shì)相等垂直不做電勢(shì)高電勢(shì)低永不相交27/403.幾個(gè)常見電場(chǎng)等勢(shì)面(如圖2所表示)圖228/40分析上面幾個(gè)常見電場(chǎng)等勢(shì)面特點(diǎn)，我們是否能夠依據(jù)等勢(shì)面分布情況比較各點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大??？答案【深度思索】答案能夠.在電場(chǎng)線密集(稀疏)地方，等差等勢(shì)面也密集(稀疏).所以由等差等勢(shì)面疏密，能夠定性地比較各點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小.29/40例5位于A、B處兩個(gè)帶有不等量負(fù)電點(diǎn)電荷在平面內(nèi)電勢(shì)分布如圖3所表示，圖中實(shí)線表示等勢(shì)線，則(

)典例精析解析答案A.a點(diǎn)和b點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度相同B.正電荷從c點(diǎn)移到d點(diǎn)，電場(chǎng)力做正功C.負(fù)電荷從a點(diǎn)移到c點(diǎn)，電場(chǎng)力做正功D.正電荷在e點(diǎn)電勢(shì)能大于在f點(diǎn)電勢(shì)能圖3總結(jié)提升返回30/40解析a、b兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向不一樣，A錯(cuò).c點(diǎn)電勢(shì)低于d點(diǎn)，正電荷從c點(diǎn)移到d點(diǎn)，即正電荷向高電勢(shì)處移動(dòng)，電場(chǎng)力做負(fù)功，B錯(cuò).a點(diǎn)電勢(shì)低于c點(diǎn)，從a到c，負(fù)電荷向高電勢(shì)處移動(dòng)，電場(chǎng)力做正功，C對(duì).因e和f等勢(shì)，故電荷在兩點(diǎn)電勢(shì)能相等.D錯(cuò).答案C總結(jié)提升返回31/40總結(jié)提升等勢(shì)面應(yīng)用(1)利用等勢(shì)面和電場(chǎng)線垂直以及沿電場(chǎng)線電勢(shì)降低特點(diǎn)可判斷電場(chǎng)線方向.(2)利用等勢(shì)面密集程度能夠比較場(chǎng)強(qiáng)大小，密大疏小.(3)在等勢(shì)面上移動(dòng)電荷時(shí)，或者帶電粒子從一個(gè)等勢(shì)面運(yùn)動(dòng)又返回到這個(gè)等勢(shì)面上時(shí)，電場(chǎng)力均不做功.返回32/401.(電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能改變關(guān)系)如圖4所表示，A、B、C為電場(chǎng)中同一電場(chǎng)線上三點(diǎn).設(shè)電荷在電場(chǎng)中只受電場(chǎng)力作用，則以下說法中正確是(

)A.若在

C

點(diǎn)無初速度地釋放正電荷，則正電荷向

B

運(yùn)動(dòng)，電勢(shì)能降低B.若在

C

點(diǎn)無初速度地釋放正電荷，則正電荷向

A

運(yùn)動(dòng)，電勢(shì)能增加C.若在

C

點(diǎn)無初速度地釋放負(fù)電荷，則負(fù)電荷向

A

運(yùn)動(dòng)，電勢(shì)能增加D.若在

C

點(diǎn)無初速度地釋放負(fù)電荷，則負(fù)電荷向

B

運(yùn)動(dòng)，電勢(shì)能降低解析答案對(duì)點(diǎn)檢測(cè)1234圖433/40解析若在C點(diǎn)無初速度地釋放正電荷，正電荷所受電場(chǎng)力向右，則正電荷向B運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能降低；若在C點(diǎn)無初速度地釋放負(fù)電荷，負(fù)電荷所受電場(chǎng)力向左，則負(fù)電荷向A運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能降低.答案A123434/40解析答案12342．(等勢(shì)面了解)關(guān)于靜電場(chǎng)等勢(shì)面，以下說法正確是(

)A．兩個(gè)電勢(shì)不一樣等勢(shì)面可能相交B．電場(chǎng)線與等勢(shì)面處處相互垂直C．同一等勢(shì)面上各點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度一定相等D．將一負(fù)試探電荷從電勢(shì)較高等勢(shì)面移至電勢(shì)較低等勢(shì)面，電場(chǎng)力做正功解析若兩個(gè)不一樣等勢(shì)面相交，則在交點(diǎn)處存在兩個(gè)不一樣電勢(shì)數(shù)值，與事實(shí)不符，A錯(cuò)；電場(chǎng)線一定與等勢(shì)面垂直，B對(duì)；同一等勢(shì)面上電勢(shì)相同，但電場(chǎng)強(qiáng)度不一定相同，C錯(cuò)；將一負(fù)電荷從電勢(shì)較高等勢(shì)面移至電勢(shì)較低等勢(shì)面，電場(chǎng)力做負(fù)功，故D錯(cuò)．B35/403.(等勢(shì)面應(yīng)用)(多項(xiàng)選擇)如圖5所表示，實(shí)線表示一簇關(guān)于x軸對(duì)稱等勢(shì)面，在軸上有A、B兩點(diǎn)，則(

)解析答案12