高二物理電勢(shì)電勢(shì)差和電勢(shì)能

1、學(xué)習(xí)必備歡迎下載科目關(guān)鍵詞 年級(jí)物理教案 /電勢(shì)、電勢(shì)差和電勢(shì)能高二文件jan24.doc標(biāo)題高二物理電勢(shì)、電勢(shì)差和電勢(shì)能內(nèi)容高二物理電勢(shì)、電勢(shì)差和電勢(shì)能【教學(xué)結(jié)構(gòu)】電勢(shì)能、電勢(shì)、電勢(shì)差三個(gè)物理量聯(lián)系密切，表示電場(chǎng)的能的性質(zhì)。三個(gè)概念均很重要，但需要突出電勢(shì)差概念的理解和應(yīng)用。一、電勢(shì)能1.電場(chǎng)力的功W=F·SS 應(yīng)是沿電場(chǎng)線方向位移， 根據(jù) F、S的方向決定電場(chǎng)力做正功、 負(fù)功。電場(chǎng)力做功與路徑無(wú)關(guān)，與重力功比較理解上述內(nèi)容2.電勢(shì)能：電荷在電場(chǎng)中具有的勢(shì)能， 和重力勢(shì)能一樣要確定0 勢(shì)能的位置。比 0 電勢(shì)能高的電勢(shì)能為正，比零電勢(shì)能低的電勢(shì)能為負(fù)。電勢(shì)能用 表示，單位焦耳（ J

2、）3.電勢(shì)能與電場(chǎng)力的功的關(guān)系， W= =2 1，電場(chǎng)力做正功電勢(shì)能減少，電場(chǎng)力做負(fù)功電勢(shì)能增加。與重力功和重力勢(shì)能變化的關(guān)系進(jìn)行比較。二、電勢(shì)1.電勢(shì)定義：U=。圖 1 所示為正點(diǎn)電荷的電場(chǎng)，q為距 Q 無(wú)窮遠(yuǎn)處，此處電勢(shì)能為零， 把電量不同的正電荷 q1、 q2、q3從無(wú)窮遠(yuǎn)處 A 點(diǎn)移到電場(chǎng)中B 點(diǎn)，電場(chǎng)力做負(fù)功為W 1、W2、W3，所以電荷在B 點(diǎn)電勢(shì)能應(yīng)為 1、2、3，雖然q 不同， 不同，但它們比值，1 ,2,相同，用此理解，電勢(shì)的概q1q2q3念為單位電量電荷在B 處所具有的電勢(shì)能，或理解為1 庫(kù)侖的電荷從B 到 A電場(chǎng)力做的功。2.電勢(shì)是標(biāo)量，單位：伏特簡(jiǎn)稱伏，用V 表示， 1

3、V=1JC。從上面過(guò)程分析可知，在離場(chǎng)源無(wú)窮遠(yuǎn)處電勢(shì)為 0。(1)正電荷電場(chǎng)中，處處電勢(shì)為正，負(fù)電荷電場(chǎng)中，處處電勢(shì)為負(fù)。 (2)沿電力線方向，電勢(shì)降低。3.電勢(shì)能與電勢(shì)的關(guān)系， =q，對(duì)照電場(chǎng)力和電場(chǎng)強(qiáng)度的聯(lián)系和區(qū)別進(jìn)行比較。判 斷 q 在正、負(fù)點(diǎn)電荷電場(chǎng)中的電勢(shì)能的正負(fù)，分 q 為正、負(fù)電荷兩種情況考慮。4.等勢(shì)面：電場(chǎng)中電勢(shì)相等的點(diǎn)構(gòu)成的面(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，與在同一水平面上移動(dòng)的物體重力不做功的道理一樣(2)等勢(shì)面一定與電場(chǎng)線垂直(3)勻強(qiáng)電場(chǎng)中的等勢(shì)面是與電場(chǎng)線垂直的一族平面。思考點(diǎn)電荷電場(chǎng)等勢(shì)面情況(4)處于靜電平衡的導(dǎo)體是等勢(shì)體。等勢(shì)體不是電勢(shì)為

4、零三、 電勢(shì)差學(xué)習(xí)必備歡迎下載1.電勢(shì)差的定義：電場(chǎng)中兩點(diǎn)間的電勢(shì)的差值。 又叫電壓。單位：伏特 符號(hào)：UUAB =UAUBUA UB 時(shí)，UAB0 為正， UAUB 時(shí)， UAB 0 為負(fù)2.電場(chǎng)力的功： W=U AB q，當(dāng) UA UB 時(shí) q 為正電荷電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減少，與UAbq相等。q為負(fù)電荷時(shí)電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加，與qUUAq Ubq 相符。3.電勢(shì)差的物理意義：電勢(shì)差的值即為電場(chǎng)力作用下兩點(diǎn)間移動(dòng)一庫(kù)侖正電荷電場(chǎng)力做的功。例如： UAB=10V，移動(dòng) 1 庫(kù)侖正電荷電場(chǎng)力做功10J，1 庫(kù)侖負(fù)電荷電場(chǎng)力做功 10J。4.電子伏特，是能量單位， 1 電子伏特（國(guó)際符號(hào)是

5、eV）就是在電壓為 1V 的兩點(diǎn)間移動(dòng)電子時(shí)電場(chǎng)力做的功。 1eV=1.6×1019J5.在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，場(chǎng)強(qiáng)與電勢(shì)差的關(guān)系：E= U AB ， d 為 AB 兩點(diǎn)沿電力線方d向的距離。(1)沿場(chǎng)強(qiáng)方向電勢(shì)降低最快的方向(2)場(chǎng)強(qiáng)單位 1V m=1N c(3)在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，電場(chǎng)強(qiáng)度可理解為，場(chǎng)強(qiáng)在數(shù)值上等于沿場(chǎng)強(qiáng)方向每單位距離上降低的電勢(shì)。(4)注意場(chǎng)強(qiáng)公式適用條件： E= F 為定義式，普遍適用。 E=K Q2 ，只適用于在qr真空中點(diǎn)電荷產(chǎn)生電場(chǎng)的情況，E=U AB ，只適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)。d【解題點(diǎn)要】例一、下列說(shuō)法正確的是（）A. 電場(chǎng)中順著電場(chǎng)線移動(dòng)電荷，電場(chǎng)力做功，電荷電勢(shì)能減

6、少B. 在電場(chǎng)中逆著電場(chǎng)線移動(dòng)電荷，電場(chǎng)力做功，電荷電勢(shì)能減少C.在電場(chǎng)中順著電場(chǎng)線移動(dòng)正電荷，電場(chǎng)力做正功，電荷電勢(shì)能減少D.在電場(chǎng)中逆著電場(chǎng)線移動(dòng)負(fù)電荷，電場(chǎng)力做負(fù)功，電荷電勢(shì)能增加解析：根據(jù)我們學(xué)過(guò)電場(chǎng)知識(shí)可知順著電場(chǎng)線移動(dòng)正電荷， 電場(chǎng)力做正功，電荷電勢(shì)減少， 移動(dòng)負(fù)電荷， 電場(chǎng)力做負(fù)功電荷電勢(shì)能增加； 逆著電場(chǎng)線移動(dòng)正電荷，電場(chǎng)力做負(fù)功電荷電勢(shì)能增加， 移動(dòng)負(fù)電荷電場(chǎng)力做正功， 電荷電勢(shì)能減少。選項(xiàng) A ，不知移動(dòng)電荷正、負(fù)，無(wú)法判斷電場(chǎng)力做功正、負(fù)，結(jié)論不正確，不能選 A，同樣道理不能 B。沿電場(chǎng)線移動(dòng)正電荷，電場(chǎng)力做正功，電荷電勢(shì)能一定減小，故選項(xiàng) C 正確，選項(xiàng) D，電場(chǎng)力做負(fù)

7、功是錯(cuò)的，結(jié)論是錯(cuò)的，不能選 D，答案： C本題解答過(guò)程中所用的知識(shí)可做為一條原則記下，考慮問(wèn)題時(shí)會(huì)比較方便例二、電子在電場(chǎng)中由電勢(shì)高處運(yùn)動(dòng)到電勢(shì)低處的過(guò)程中，下列說(shuō)法中正確的是（）A. 電子動(dòng)能一定越來(lái)越小B. 電子電勢(shì)能一定越來(lái)越大C. 電子速度一定越來(lái)越大D.電子電勢(shì)能可能越來(lái)越小解析：根據(jù)題意和選項(xiàng)，解答本題需要力學(xué)知識(shí)，電場(chǎng)知識(shí)的結(jié)合才能準(zhǔn)確選擇，從高電勢(shì)處運(yùn)動(dòng)到低電勢(shì)處，是順電場(chǎng)線方向運(yùn)動(dòng)， 電子所受電場(chǎng)力與學(xué)習(xí)必備歡迎下載運(yùn)動(dòng)方向反向，電場(chǎng)力對(duì)電子做負(fù)功，根據(jù)動(dòng)能定理，電子動(dòng)能應(yīng)減小，A 選項(xiàng)正確，同量電子電勢(shì)能增加，B 選項(xiàng)正確， C、D 選項(xiàng)錯(cuò)誤。答案應(yīng)為AB從本題可以看出：

8、 (1)前面學(xué)過(guò)力學(xué)規(guī)律在解答電場(chǎng)問(wèn)題必須能準(zhǔn)確使用(2) 電場(chǎng)力對(duì)電子做負(fù)功，使電子動(dòng)能減少，轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能，符合能量轉(zhuǎn)化原理。例三、圖一表示等量異種電荷 p 和 Q 形成的電場(chǎng)內(nèi)的一簇等勢(shì)面，求(1) p、 Q 各帶何種電荷？(2) 把 q=107C 的正點(diǎn)電荷從 A 移到 B，電場(chǎng)力做多少功？(3) 把 q 從 B 移到 C 電場(chǎng)力做多少功？(4) 把 q 從 C 勻速回到 A 電場(chǎng)力做多少功？(5) q 從 A 出發(fā)經(jīng)過(guò) B 和 C 回到 A 的過(guò)程中電場(chǎng)力對(duì)電荷做的總功為多少？解析：沿 Qp 方向電勢(shì)降低方向，可見(jiàn)電場(chǎng)線應(yīng)是由 Q 指向 p，電場(chǎng)線應(yīng)是從正電荷出發(fā)，結(jié)束于負(fù)電荷，所以，

9、 Q 帶正電， p 帶負(fù)電， A 、B 所示在等勢(shì)面分別為 30V 、 10V ，UAB =30（ 10） =40V，W AB=UAB · q=40× 10 6J。 q從B到CWBC =20×10 7=2×10 6J。電荷 q 從 C 到 A 時(shí)，UCA =30V 30V= 60V， W CA= 60×107= 6×10 6J。q 從 A 經(jīng) B、C 又回到 A ，從上面計(jì)算看，電場(chǎng)力做功總和為 0J。注意：如果 A 、B、C 三點(diǎn)不離開各自的等勢(shì)面，無(wú)論如何變化位置，本題計(jì)算結(jié)果都不會(huì)改變。例四、如圖二所示的一簇平等線為求知方向的勻

10、強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線。沿與平行線成 60°角的方向，把 1C 負(fù)電荷以 A 點(diǎn)移到 B 點(diǎn)，電場(chǎng)力做了 2J 的功。AB 間距離為 2cm， 問(wèn)(1)勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)多大？方向如何？(2)若 B 點(diǎn)電勢(shì)為 1V，則 A 點(diǎn)電勢(shì)是多大？(3)電子處于 B 點(diǎn)時(shí)，它具有的電勢(shì)能是多少電子伏？它從A點(diǎn)移到 B點(diǎn)，電勢(shì)能增加多少電子伏？解析：電場(chǎng)力做正功，有時(shí)也說(shuō)電場(chǎng)力做功，電場(chǎng)力做負(fù)功也說(shuō)成克服電場(chǎng)力做功，或非電場(chǎng)力做功，本題中電場(chǎng)力做2 J 的功即是 2J 的正功。另： 1 C=106C,1 J=10 6J。 (1)W=U AB· qABW210 6U ABU= q110 62V，A

11、點(diǎn)電勢(shì)比 B 點(diǎn)電勢(shì)低 2V 。E=d=2×10d2× sin30° =1×102m。d應(yīng)為沿電場(chǎng)線方向的距離，E=22 102 V1 102m其方向沿斜線向下。(2)UAB =UAUBUA =UB+UAB=12=1V(3) B=eUb=1e V ， =B 112e V。電子帶負(fù)電在處電勢(shì)能為負(fù)。處電勢(shì)為 1 ，電子帶負(fù)電，電勢(shì)能應(yīng)為正。本題要求：概念，規(guī)定必須清楚，如題中給出間移動(dòng) d 不是 2cm，應(yīng)是沿電場(chǎng)線間的距離，故不能直接用2cm，但公式中的2cm。又如電勢(shì)，電勢(shì)能的正負(fù)必須清楚。學(xué)習(xí)必備歡迎下載例五、如圖三所示，平行金屬板AB 相距 2cm

12、，接在電壓為12V 的電池組上，電池組中心接地，試求：(1)AB 板電勢(shì)各是多少伏？ AB 間場(chǎng)強(qiáng)多大？(2)如果在距 A 板 0.5cm 處插入一塊接地的金屬板 C，則 A 、B 板的電勢(shì)各為多大？ AC 與 BC 間場(chǎng)強(qiáng)各多大？解析 (1)圖中為接地符號(hào)，一般的接地處的電勢(shì)為零，電源中心接地中心處電勢(shì)為零， C 板接地，C 板電勢(shì)為零，電池組左側(cè)部分正極比零電勢(shì)高6V，為 +6V，左側(cè)負(fù)極比中心處低6V，電勢(shì)為 6V， A 板電勢(shì)為 6V， B 板電勢(shì)為 6V。EA=U AC63d10.510 212.10 VmEB=62102410 Vm15.【課余思考】1.什么是電勢(shì)？電勢(shì)、電勢(shì)能在數(shù)

13、值上等于什么？2.什么是電勢(shì)差？ UAB =22V，是什么意思？【同步練習(xí)】1.一個(gè)點(diǎn)電荷，從靜電場(chǎng)的a 點(diǎn)移到b 點(diǎn)，其電勢(shì)變化為零，則（）A. a、b 兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)一定相等B. 該點(diǎn)電荷一定沿等勢(shì)面移動(dòng)C.作用于該點(diǎn)電荷的電場(chǎng)力與其移動(dòng)方向總是垂直的 D. a、b 兩點(diǎn)的電勢(shì)一定相等2.如圖四所示，為電場(chǎng)中心一條電場(chǎng)線，一個(gè)點(diǎn)電荷由靜止開始，在電場(chǎng)力作用下，從 A 點(diǎn)移到 B 點(diǎn)，下面論述正確的是（）A. A 處場(chǎng)強(qiáng)大于B 處場(chǎng)強(qiáng)；B. 點(diǎn)電荷在 A 處電勢(shì)能大于在B 處電勢(shì)能；C. 點(diǎn)電荷帶負(fù)電；D. 由 A 到 B 點(diǎn)電荷受到電場(chǎng)力越來(lái)越小。如圖五所示， 1、q2 是等量異號(hào)點(diǎn)電荷， p

14、Q 是兩個(gè)3.q點(diǎn)電荷連線的垂直平分線，則(1) 將電量為 q 的正電荷，從無(wú)窮遠(yuǎn)處沿 p Q 連線移到B 點(diǎn)時(shí)，電場(chǎng)力對(duì)點(diǎn)電荷 q 做的功為，電荷 q 在移動(dòng)過(guò)程中，其電勢(shì)能。(2)電荷 q 在 A 、 B、 C 三點(diǎn)具有電勢(shì)能相比，電勢(shì)能最大；電勢(shì)能最??；電能為零。34.圖六所示的勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)為10 NC，ab=dc=4cm， bc=ad=3cm，則下述計(jì)算結(jié)果正確的是（）A.a b 之間電勢(shì)差為 40VB.a c 之間電勢(shì)差為 50VC.將 q= 5× 10 3 C 的點(diǎn)電荷沿矩形路徑 a b c d學(xué)習(xí)必備歡迎下載移動(dòng)一周，電場(chǎng)力做功為零3D.將 q=5×10 C 的