物理選修31人教全國(guó)版全程導(dǎo)學(xué)筆記課件第一章靜電場(chǎng)5

5電勢(shì)差第一章

靜電場(chǎng)[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.理解電勢(shì)差的概念，知道電勢(shì)差與電勢(shì)零點(diǎn)的選取無關(guān).2.掌握電勢(shì)差的表達(dá)式，知道電勢(shì)差的正、負(fù)號(hào)與電勢(shì)高低之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系.3.會(huì)用UAB＝φA－φB及UAB＝

進(jìn)行有關(guān)計(jì)算.內(nèi)容索引自主預(yù)習(xí)預(yù)習(xí)新知夯實(shí)基礎(chǔ)重點(diǎn)探究啟迪思維探究重點(diǎn)達(dá)標(biāo)檢測(cè)檢測(cè)評(píng)價(jià)達(dá)標(biāo)過關(guān)自主預(yù)習(xí)一、電勢(shì)差1.定義：電場(chǎng)中兩點(diǎn)間電勢(shì)的

，也叫

.2.公式：電場(chǎng)中A點(diǎn)的電勢(shì)為φA，B點(diǎn)的電勢(shì)為φB，則UAB＝

，UBA＝

，UAB＝－UBA.3.電勢(shì)差是

，有正負(fù)，電勢(shì)差的正負(fù)表示電勢(shì)的

.UAB>0，表示A點(diǎn)電勢(shì)比B點(diǎn)電勢(shì)

.4.單位：在國(guó)際單位制中，電勢(shì)差與電勢(shì)的單位相同，均為

，符號(hào)是

.差值電壓φA－φBφB－φA標(biāo)量高低高伏特V二、靜電力做功與電勢(shì)差的關(guān)系1.公式WAB＝

或UAB＝

.2.UAB在數(shù)值上等于

電荷由A點(diǎn)移到B點(diǎn)時(shí)靜電力所做的功.qUAB單位正[即學(xué)即用]1.判斷下列說法的正誤.(1)電勢(shì)差與電勢(shì)一樣，是相對(duì)量，與零電勢(shì)點(diǎn)的選取有關(guān).()(2)電勢(shì)差是一個(gè)標(biāo)量，但是有正值和負(fù)值之分.()(3)A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)差是恒定的，與零電勢(shì)點(diǎn)的選取無關(guān)，所以UAB＝UBA.()(4)若電場(chǎng)中兩點(diǎn)間的電勢(shì)差UAB＝1V，則將單位電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，電場(chǎng)力做功為1J.()(5)將電荷量為q的電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)與將－q從B點(diǎn)移到A點(diǎn)電場(chǎng)力所做的功相同.()×√××√答案2.在某電場(chǎng)中，將一帶電荷量為q＝＋2.0×10－9C的點(diǎn)電荷從a點(diǎn)移到b點(diǎn)，電場(chǎng)力做功W＝－4.0×10－7J，則a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差Uab為______V.答案－200重點(diǎn)探究[導(dǎo)學(xué)探究]

電場(chǎng)中A、B、C、D四點(diǎn)的電勢(shì)如圖1所示.(1)A、C及A、B間的電勢(shì)差為多少？哪個(gè)較大？一、電勢(shì)差圖1答案UAC＝15V，UAB＝10V，UAC＞UAB答案(2)若取D點(diǎn)電勢(shì)為零，則A、B、C三點(diǎn)的電勢(shì)為多少？A、C及A、B間的電勢(shì)差為多少？通過以上計(jì)算說明電勢(shì)、電勢(shì)差各具有什么特點(diǎn)？答案φA＝18V，φB＝8V，φC＝3V，UAC＝15V，UAB＝10V電勢(shì)的大小與零電勢(shì)點(diǎn)的選取有關(guān)，電勢(shì)差的大小與零電勢(shì)點(diǎn)的選取無關(guān).[知識(shí)深化]1.對(duì)電勢(shì)差的進(jìn)一步理解(1)電勢(shì)差反映了電場(chǎng)的能的性質(zhì)，決定于電場(chǎng)本身，與試探電荷無關(guān).(2)電場(chǎng)中兩點(diǎn)間的電勢(shì)差與零電勢(shì)點(diǎn)的選取無關(guān).2.電勢(shì)和電勢(shì)差的比較比較內(nèi)容概念電勢(shì)φ電勢(shì)差U區(qū)別定義電勢(shì)能與電荷量的比值φ＝兩點(diǎn)間電勢(shì)的差值UAB＝φA－φB決定因素由電場(chǎng)和在電場(chǎng)中的位置決定由電場(chǎng)和場(chǎng)內(nèi)兩點(diǎn)位置決定相對(duì)性與零電勢(shì)點(diǎn)的選取有關(guān)與零電勢(shì)點(diǎn)的選取無關(guān)聯(lián)系數(shù)值關(guān)系UAB＝φA－φB，當(dāng)φB＝0時(shí)，UAB＝φA單位相同，均是伏特(V)，常用單位還有kV、mV等標(biāo)矢性都是標(biāo)量，但均具有正負(fù)解析UAB表示A點(diǎn)相對(duì)于B點(diǎn)的電勢(shì)差，UAB＝φA－φB，A項(xiàng)錯(cuò)誤；UBA表示B點(diǎn)相對(duì)于A點(diǎn)的電勢(shì)差，UBA＝φB－φA，故UAB＝－UBA，B項(xiàng)正確；電勢(shì)是標(biāo)量，正負(fù)號(hào)是相對(duì)于零電勢(shì)點(diǎn)而言的，正號(hào)表示高于零電勢(shì)點(diǎn)，負(fù)號(hào)表示低于零電勢(shì)點(diǎn)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；零電勢(shì)點(diǎn)理論上是可以任意選取的，但通常取無窮遠(yuǎn)處或大地為零電勢(shì)點(diǎn)，D項(xiàng)正確.例1

(多選)關(guān)于電勢(shì)差UAB和電勢(shì)φA、φB的理解，正確的是

A.UAB表示B點(diǎn)相對(duì)于A點(diǎn)的電勢(shì)差，即UAB＝φB－φAB.UAB和UBA是不同的，它們有關(guān)系UAB＝－UBAC.φA、φB都可以有正、負(fù)，所以電勢(shì)是矢量D.電勢(shì)零點(diǎn)的規(guī)定是任意的，但人們通常規(guī)定大地或無窮遠(yuǎn)處為電勢(shì)零點(diǎn)答案解析√√解析因A、B兩點(diǎn)在同一個(gè)等勢(shì)面上，故有φA＝φB＝10V，φC＝－2V，所以UAB＝φA－φB＝10V－10V＝0.B、C間的電勢(shì)差為UBC＝φB－φC＝10V－(－2)V＝12V.C、A間的電勢(shì)差為UCA＝φC－φA＝－2V－10V＝－12V.例2

如圖2所示，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＝_______.答案解析圖2012V－12V總結(jié)提升1.對(duì)電勢(shì)差要注意角標(biāo)的排序，如：UAB＝－UBA，UAB＋UBC＝UAC.2.若求某點(diǎn)的電勢(shì)，必須明確規(guī)定零電勢(shì)點(diǎn)在哪里，但兩點(diǎn)間電勢(shì)差的數(shù)值與零電勢(shì)點(diǎn)的選取無關(guān).[導(dǎo)學(xué)探究]

在如圖3所示的電場(chǎng)中有A、B兩點(diǎn)，若選取無窮遠(yuǎn)處為零電勢(shì)點(diǎn)，A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)分別為φA、φB.(1)A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)差UAB是多少？若把某電荷q從A移到B，電荷的電勢(shì)能變化了多少？二、靜電力做功與電勢(shì)差的關(guān)系圖3答案UAB＝φA－φB電勢(shì)能的變化量為ΔEp＝EpB－EpA＝q(φB－φA)(2)根據(jù)電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系，求電場(chǎng)力對(duì)該電荷做的功.答案WAB＝EpA－EpB＝qφA－qφB＝q(φA－φB)＝qUAB答案[知識(shí)深化]1.公式UAB＝

或WAB＝qUAB中符號(hào)的處理方法：(1)帶正、負(fù)號(hào)進(jìn)行運(yùn)算：把電荷q的電性和電勢(shì)差U的正負(fù)代入；功為正，說明靜電力做正功，電荷的電勢(shì)能減?。还樨?fù)，說明靜電力做負(fù)功，電荷的電勢(shì)能增大.(2)只將絕對(duì)值代入公式運(yùn)算：計(jì)算時(shí)，q、U都取絕對(duì)值，算出的功也是絕對(duì)值，至于靜電力做的是正功還是負(fù)功，可以根據(jù)電荷的正、負(fù)及電荷移動(dòng)的方向與電場(chǎng)線方向的關(guān)系進(jìn)行判斷.2.公式WAB＝qUAB適用于任何電場(chǎng)，其中UAB為電場(chǎng)中A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差，WAB僅是電場(chǎng)力做的功，不包括從A到B移動(dòng)電荷時(shí)其他力所做的功.例3

有一個(gè)帶電荷量q＝－3×10－6C的點(diǎn)電荷，從某電場(chǎng)中的A點(diǎn)移到B點(diǎn)，電荷克服靜電力做6×10－4J的功，從B點(diǎn)移到C點(diǎn)，靜電力對(duì)電荷做9×10－4J的功，問：(1)AB、BC、CA間電勢(shì)差各為多少？答案解析答案見解析解析解法一：先求電勢(shì)差的絕對(duì)值，再判斷正、負(fù).因負(fù)電荷從A移到B克服靜電力做功，必是從高電勢(shì)點(diǎn)移到低電勢(shì)點(diǎn)，即φA＞φB，UAB＝200V.因負(fù)電荷從B移到C靜電力做正功，必是從低電勢(shì)點(diǎn)移到高電勢(shì)點(diǎn)，即φB＜φC，UBC＝－300V.UCA＝UCB＋UBA＝－UBC＋(－UAB)＝300V－200V＝100V.解法二：直接取代數(shù)值求.電荷由A移向B克服靜電力做功即靜電力做負(fù)功，WAB＝－6×10－4J，UCA＝UCB＋UBA＝－UBC＋(－UAB)＝300V－200V＝100V.解析若φB＝0，由UAB＝φA－φB，得φA＝UAB＝200V.由UBC＝φB－φC，得φC＝φB－UBC＝0－(－300)V＝300V.電荷在A點(diǎn)的電勢(shì)能EpA＝qφA＝－3×10－6×200J＝－6×10－4J.電荷在C點(diǎn)的電勢(shì)能EpC＝qφC＝－3×10－6×300J＝－9×10－4J.(2)如以B點(diǎn)電勢(shì)為零，則A、C兩點(diǎn)的電勢(shì)各為多少？電荷在A、C兩點(diǎn)的電勢(shì)能各為多少？答案解析答案見解析解析由題意可知，將正電荷從O點(diǎn)移到M點(diǎn)電場(chǎng)力做功WOM＝－8.0×10－9J，針對(duì)訓(xùn)練若將一個(gè)電荷量為2.0×10－10C的正電荷，從零電勢(shì)點(diǎn)O點(diǎn)移到電場(chǎng)中M點(diǎn)要克服電場(chǎng)力做功8.0×10－9J，則M點(diǎn)的電勢(shì)是_____V；若再將該電荷從M點(diǎn)移到電場(chǎng)中的N點(diǎn)，電場(chǎng)力做功1.8×10－8J，則M、N兩點(diǎn)間的電勢(shì)差UMN＝_____V.答案解析4090又因UOM＝0－φM＝－40V，故φM＝40V；將該電荷從M點(diǎn)再移至N點(diǎn)電場(chǎng)力做功1.8×10－8J，達(dá)標(biāo)檢測(cè)1.(電勢(shì)差)下列說法正確的是

A.電場(chǎng)中兩點(diǎn)間電勢(shì)的差值叫做電勢(shì)差，也叫電壓B.電勢(shì)差與電勢(shì)一樣，是相對(duì)量，與零電勢(shì)點(diǎn)的選取有關(guān)C.UAB表示B點(diǎn)與A點(diǎn)之間的電勢(shì)差，即UAB＝φB－φAD.A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)差是恒定的，不隨零電勢(shì)點(diǎn)的不同而改變，

所以UAB＝UBA答案√12342.(靜電力做功與電勢(shì)差的關(guān)系)(多選)對(duì)UAB＝

和WAB＝qUAB的理解，下列說法正確的是

A.電場(chǎng)中A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)差和兩點(diǎn)間移動(dòng)電荷的電荷量q成反比B.在電場(chǎng)中A、B兩點(diǎn)移動(dòng)不同的電荷，電場(chǎng)力的功WAB和電荷量q成正比C.UAB與q、WAB無關(guān)，與是否移動(dòng)電荷也沒有關(guān)系D.WAB與q、UAB無關(guān)，與電荷移動(dòng)的路徑無關(guān)答案√1234√3.(靜電力做功的計(jì)算)如圖4所示為某靜電場(chǎng)等勢(shì)面的分布，電荷量為1.6×10－9C的正點(diǎn)電荷從A經(jīng)B、C到達(dá)D點(diǎn)，則從A至D，電場(chǎng)力對(duì)電荷做的功為×10－8J B.－4.8×10－8J×10－8J D.－8.0×10－8

J解析UAD＝φA－φD＝－40V－(－10)V＝－30V.所以WAD＝qUAD＝1.6×10－9×(－30)J＝－4.8×10－8J.答案√圖4解析12344.(電勢(shì)差的計(jì)算)將一電荷量為－3×10－6C的負(fù)電荷從電場(chǎng)中的A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)，克服電場(chǎng)力做了3×10－5J的功，再將該電荷從B點(diǎn)移動(dòng)到C點(diǎn)，電場(chǎng)力做了1.2×10－5J的功，則A、C間的電勢(shì)差為多少？電荷從A點(diǎn)移動(dòng)到B