2014-2015學(xué)年高二物理配套課件：1.5《電勢差》（人教版選修3-1）

1、5 電 勢 差,1.理解電勢差的概念，知道電勢差與電勢零點的選擇無關(guān)。 2.掌握兩點間電勢差的表達(dá)公式，知道兩點之間電勢差的正負(fù)號與這兩點的電勢高低之間的關(guān)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之間的關(guān)系，會應(yīng)用靜電力做功的公式進(jìn)行相關(guān)的計算。,重點：電勢差的概念及定義式的應(yīng)用。 難點：應(yīng)用電勢差的概念求解靜電力對電荷所做的功。,一、電勢差 1.定義 電場中兩點間電勢的差值叫做_，也叫_。它與電勢 零點的選取無關(guān)。 2.表示 電場中A點的電勢記為A ,B點的電勢記為B ,則A、B間的電勢 差表示成UAB=_或UBA=_。,電勢差,電壓,A-B,B-A,3.矢標(biāo)性 電勢差是標(biāo)

2、量，可以是正值，也可以是負(fù)值。當(dāng)A點電勢比B點電 勢高時，UAB為_；當(dāng)A點電勢比B點電勢低時，UAB為_。 4.單位 國際單位是_。符號為_。,正值,負(fù)值,伏特,V,二、電勢差與電場力做功的關(guān)系 (1)電荷q在電場中從A點移動到B點,A、B兩點間的電勢差為UAB, 則靜電力做的功WAB=_，該公式對任何電場都成立，則 (2)在應(yīng)用電場力做的功與電勢差的關(guān)系式時要注意各物理量的 正負(fù)。若q為負(fù),UAB為負(fù),則靜電力做的功為_功;若q為負(fù),UAB為 正,則靜電力做的功為_功。 (3)電荷在電場中移動時，電場力做的功與兩點間的_有 關(guān)，與電荷在電場中移動的路徑無關(guān)。,正,負(fù),電勢差,qUAB,【判

3、一判】 (1)電勢差與電勢零點的選取有關(guān)。( ) (2)電勢差UAB=B-A。( ) (3)在WAB=qUAB中，WAB是電荷所受的合力所做的功。( ) (4)公式WAB=qUAB適用于任何電場。( ),提示：(1)電勢差如同高度差，與電勢零點位置的選取無關(guān)，故(1)錯誤。 (2)電勢差UAB=A-B，故(2)錯誤。 (3)在WAB=qUAB中，WAB僅是電荷所受的電場力所做的功，不是電荷所受的所有力的合力所做的功，故(3)錯誤。 (4)公式WAB=qUAB對任何電場都成立，UAB為電場中A、B兩點間的電勢差，故(4)正確。,電勢差,1.探究電勢差的概念 (1)請思考：若A、B兩點間的電勢差記

4、為UAB，則B、A兩點間的電勢差記為什么？A、B兩點間的電勢差與B、A兩點間的電勢差有什么關(guān)系？ 提示：B、A兩點間的電勢差記為UBA。A、B兩點間的電勢差 與B、A兩點間的電勢差存在的關(guān)系是UAB=A-B= -(B-A)= -UBA。,(2)試討論：電勢差的正負(fù)表示什么？UAB0表示什么？UAB0說明了什么？ 提示：電勢差的正負(fù)表示電場中兩點電勢的相對高低。若UAB0，則AB。若UAB0說明A點電勢高于電勢零點電勢。,2.對電勢差的理解 (1)電勢差與我們力學(xué)中學(xué)的高度差相似，試結(jié)合下表比較電勢差與高度差。,提示：,(2)試結(jié)合下表比較分析電勢和電勢差的區(qū)別與聯(lián)系。 提示：,有關(guān),無關(guān),電場

5、,能,電場,位置,絕對量,電勢差,伏特,【知識點撥】 電勢差與電場強(qiáng)度、電勢和電勢能的異同點 (1)電場強(qiáng)度、電勢都是由電場本身決定的，與是否放入電荷無關(guān)；而電勢能是由電場和電荷共同決定的。 (2)電場強(qiáng)度是描述電場強(qiáng)弱和方向的物理量，也是反映電場力的性質(zhì)的物理量；而電勢和電勢能是反映電場能的性質(zhì)的物理量。 (3)電勢、電勢能的大小與電勢零點的選取有關(guān)，是相對的；而電勢差的大小與電勢零點的選取無關(guān)。,【探究歸納】 1.電勢差與電勢的關(guān)系 UAB=A-B= -UBA。 2.電勢差是標(biāo)量，其正負(fù)表示電場中兩點電勢的相對高低。,【典例1】如圖所示，如果B板接地(取大地 的電勢為零，則與大地相連的導(dǎo)體

6、的電勢 也為零)，則A板電勢為8 V，M點電勢為 6 V，N點電勢為2 V。 (1)求M、N兩點間的電勢差是多少伏？ (2)如果改為A板接地，問：B點的電勢是多大？M、N兩點的電勢各是多大？ M、N兩點間的電勢差是多少伏？,【思路點撥】 解答本題需要把握以下三點： (1)電勢差的求法。 (2)電勢的求法。 (3)電勢差的值與零電勢面的選取無關(guān)。,【解析】(1)M、N兩點間的電勢差UMN=M-N=4 V (2)若A板接地，則根據(jù)UAB=A-B得，B=-UAB=UBA=-8 V M、N兩點的電勢M=UMA=-2 V,N=UNA=-6 V，UMN=M-N=4 V 答案：(1)4 V (2)-8 V

7、-2 V -6 V 4 V,【變式訓(xùn)練】下面說法正確的是( ) A.電勢差又叫電壓 B.電勢差有正值和負(fù)值之分，是矢量 C.電勢差與電勢一樣，是相對量，與電勢零點的選取有關(guān) D.A、B兩點間的電勢差是恒定的，不隨電勢零點的不同而改變，所以UAB=UBA,【解析】選A。電勢差雖然有正負(fù)，但正負(fù)號表示大小，不表示方向，電勢差不是矢量而是標(biāo)量，B錯誤；電勢是相對的，與電勢零點的選取有關(guān)，電勢差是絕對的，與電勢零點的選取無關(guān)，C錯誤；A、B兩點間的電勢差的關(guān)系UAB=-UBA，D錯誤；電勢差習(xí)慣上又稱為電壓，A正確。,電勢差與靜電力做功的關(guān)系,1.僅在靜電力作用下，電荷q從電場中A點移到B點，試推導(dǎo)靜

8、電力做功與電勢差的關(guān)系。 【思路分析】利用靜電力做功與電勢能變化的關(guān)系WAB=EpA-EpB，電勢能與電勢的關(guān)系 ，可推導(dǎo)出靜電力做功與電勢差的關(guān)系。,提示：電荷q從電場中A點移到B點，由靜電力做功與電勢能變化的關(guān)系可得：WAB=EpA-EpB;由電勢能與電勢的關(guān)系 可得：EpA=qA,EpB=qB;所以WAB=q(A-B),即 WAB=qUAB 或,2.有的同學(xué)說，根據(jù) 可知電場中A、B兩點的電勢差UAB與靜電力做的功WAB成正比，與試探電荷的電荷量q成反比，請分析其正確與否。 提示：不正確。電勢差反映了電場本身 的性質(zhì)，UAB僅由電荷移動的兩位置A、 B決定，與所經(jīng)路徑、WAB、q均無關(guān)，

9、 但可由 計算UAB，而WAB卻由 q、UAB決定。,【知識點撥】 電勢差、電勢能、電勢間的相互關(guān)系 (1)從電場力做功的角度定義電勢差：電荷q在電場中從A點移到B點，電場力所做的功WAB與電荷量q的比值，叫做A、B兩點的電勢差，即 (2)有了電勢差的定義后，選一個電勢零點便可確定某點的電勢。電場中某點的電勢確定后，電荷在該點的電勢能便能確定。當(dāng)該點電勢為零時，電勢能一定為零。,【探究歸納】 1.電勢差與靜電力做功的關(guān)系 或 。 2.UAB僅由電荷移動的兩位置A、B決定，與所經(jīng)路徑、WAB、q均無關(guān)。,【典例2】有一個帶電荷量q=-310-6 C的點電荷，從某電場中的A點移到B點，電荷克服電場

10、力做610-4 J的功，從B點移到C點，電場力對電荷做910-4 J的功，問： (1)AB、BC、CA間的電勢差各為多少？ (2)若以B點電勢為零，則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？,【思路點撥】 解答本題時應(yīng)把握以下三點： (1)由公式 計算兩點間的電勢差。 (2)電勢能與電勢的關(guān)系為 。 (3)電勢差與電勢的關(guān)系為UAB=A-B。,【解析】(1)方法一： 因負(fù)電荷從A移到B克服電場力做功，必是從高電勢點移向低電勢點， 即：AB，UAB=200 V。 因負(fù)電荷從B移到C電場力做正功，必是從低電勢點移向高電勢點， 即：CB，UBC= -300 V UCA=UCB-

11、UAB= -UBC-UAB= 300 V-200 V =100 V。,方法二：電荷從A移到B克服電場力做功即電場力做負(fù)功， WAB= -610-4 J,(2)若B=0，由UAB=A-B 得：A=UAB=200 V， 由UBC=B-C， 得C=B-UBC=0-(-300 V)=300 V。 電荷在A點的電勢能 EpA=qA= -310-6200 J= -610-4 J 電荷在C點的電勢能 EpC=qC= -310-6300 J= -910-4 J。 答案：(1)200 V -300 V 100 V (2)200 V 300 V -610-4 J -910-4 J,【規(guī)律方法】 有靜電力做功時的功

12、能關(guān)系 1.只有靜電力做功 只發(fā)生電勢能和動能之間的相互轉(zhuǎn)化，電勢能和動能之和保 持不變，它們之間的大小關(guān)系為W電=-E電=Ek。 2.只有靜電力和重力做功 只發(fā)生電勢能、重力勢能和動能之間的相互轉(zhuǎn)化，電勢能、 重力勢能、動能三者之和保持不變，功和能的大小關(guān)系為 W電+WG=-(E電+Ep)=Ek。,3.多個力做功 多種形式的能量參與轉(zhuǎn)化，要根據(jù)不同力做功和不同形式的 能轉(zhuǎn)化的對應(yīng)關(guān)系分析，總功等于動能的變化，其關(guān)系為 W電+W其他=Ek。,【變式訓(xùn)練】關(guān)于電場中的A、B兩點，下列說法正確的是( ) A.根據(jù) 可知，兩點間的電勢差與電場力做的功WAB成正比，與移動電荷的電荷量q成反比 B.把正

13、電荷從A點移到B點，電場力做正功，則有UAB0 C.電勢差的定義式中，UAB與移動電荷的電荷量q無關(guān) D.電場中A、B兩點的電勢差UAB等于把正電荷q從A點移動到B點時電場力做的功,【解析】選B、C。UAB僅由電荷移動的兩位置A、B決定，與WAB、 q均無關(guān)，A錯誤，C正確；根據(jù) 可知，當(dāng)WAB0,q0時， UAB0，B正確；根據(jù) 可知，電場中A、B兩點的電勢差 UAB等于把單位正電荷q從A點移動到B點時電場力做的功，D錯誤。,【溫馨提示】電場力做的功、電勢差、電勢能、電勢是相互聯(lián)系的物理量，它們之間的關(guān)系是考查的重點之一，學(xué)習(xí)中要注意理解把握它們之間的關(guān)系。,【典例】圖中虛線所示為靜電場中的等 勢面1、2、3、4，相鄰的等勢面之間的 電勢差相等，其中等勢面 3 的電勢為 0。一帶正電的點電荷在靜電力的作用 下運(yùn)動，經(jīng)過a、b點時的動能分別為26 eV和5 eV。當(dāng)這一點電荷運(yùn)動到某一位置時其電勢能變?yōu)?8 eV時，它的動能應(yīng)為( ) A.8 eV B.13 eV C.