2024-2025學年新教材高中物理第十章靜電場中的能量第二節(jié)電勢差學案新人教版必修3

PAGE6-第2節(jié)電勢差學習目標1.知道電勢差的概念，知道電勢差與電勢零點的選擇無關(guān)。2.駕馭兩點間電勢差的表達式。3.知道等勢面的概念。重點難點1.知道兩點之間電勢差的正、負與這兩點電勢凹凸之間的對應(yīng)關(guān)系。2.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(guān)系，會應(yīng)用靜電力做功的公式進行計算。自主探究一、電勢差1．定義電場中兩點間電勢的差值叫作電勢差，也叫電壓。2．公式設(shè)電場中A點的電勢為φA，B點的電勢為φB，則A、B兩點之間的電勢差為：UAB＝φA－φB，B、A兩點之間的電勢差為：UBA＝φB－φA，所以UAB＝－UBA。3．電勢差的正負電勢差是標量，但有正、負。電勢差的正、負表示兩點電勢的凹凸。所以電場中各點間的電勢差可依次用代數(shù)法相加。二、靜電力做功與電勢差的關(guān)系1．公式推導電荷q在電場中從A點移到B點，由靜電力做功與電勢能改變的關(guān)系可得：WAB＝EpA－EpB，由電勢能與電勢的關(guān)系φ＝eq\f(Ep,q)可得EpA＝qφA，EpB＝qφB。所以WAB＝q(φA－φB)＝qUAB，所以有UAB＝eq\f(WAB,q)。2．公式：UAB＝eq\f(WAB,q)。3．物理意義電場中A、B兩點間的電勢差等于電場力做的功與電荷量q的比值。.

三、等勢面1．定義：電場中電勢相同的各點構(gòu)成的面叫做等勢面。2．等勢面與電場線的關(guān)系(1)電場線跟等勢面垂直。(2)電場線由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面。3．在同一等勢面上移動電荷時靜電力不做功。要點突破電勢與電勢差1.對電勢差的幾點相識(1)電場中兩點間的電勢差，由電場本身確定，與在這兩點間移動的電荷的電荷量、靜電力做功的大小無關(guān)。在確定的電場中，即使不放入電荷，任何兩點間的電勢差也有確定值。(2)對于電勢差必需明確指出是哪兩點間的電勢差，而且先后依次不能亂。如A、B間的電勢差記為UAB，B、A間的電勢差記為UBA，而UAB＝－UBA。(3)電勢差為標量，有正、負之分，電勢差的正負表示電場中兩點電勢的凹凸。(4)電場中兩點間的電勢差與零電勢位置的選取無關(guān)。2．電勢差與電勢的對比電勢φ電勢差U區(qū)分定義電勢能與電荷量的比值φ＝eq\f(Ep,q)電場力做功與電荷量的比值U＝eq\f(W,q)確定因素由電場和在電場中的位置確定由電場和場內(nèi)兩點位置確定相對性有，與零電勢位置的選取有關(guān)無，與零電勢位置的選取無關(guān)聯(lián)系數(shù)值關(guān)系UAB＝φA－φB，當φB＝0時，UAB＝φA單位相同，均是伏特(V)標矢性都是標量，且均具有正負物理意義均是描述電場的能的性質(zhì)的物理量靜電力做功的計算1.靜電力做功的四種求法四種求法表達式留意問題功的定義W＝Fd＝qEd(1)適用于勻強電場(2)d表示沿電場線方向的距離功能關(guān)系WAB＝EpA－EpB＝－ΔEp(1)既適用于勻強電場，也適用于非勻強電場(2)既適用于只受電場力的狀況，也適用于受多種力的狀況電勢差法WAB＝qUAB動能定理W靜電力＋W其他力＝ΔEk2.應(yīng)用公式WAB＝qUAB時的兩點留意(1)WAB、UAB、q均可正可負，WAB取負號表示從A點移動到B點時靜電力對電荷做負功，UAB取負號表示φA<φB，q取負號表示摸索電荷為負電荷。(2)應(yīng)用公式WAB＝qUAB求解時，可將各量的正負號及數(shù)值一并代入進行計算。也可以將各物理量都取肯定值，先計算大小，再依據(jù)電荷的移動方向及所受電場力的方向的詳細狀況來確定電場力做功的正負。靜電場中功能關(guān)系問題的三種狀況(1)合力做功等于物體動能的改變量，即W合＝ΔEk。這里的W合指合外力做的功。(2)電場力做功確定物體電勢能的改變量，即WAB＝EpA－EpB＝－ΔEp。這與重力做功和重力勢能改變之間的關(guān)系類似。(3)只有電場力做功時，帶電體電勢能與動能的總量不變，即Ep1＋Ek1＝Ep2＋Ek2。這與只有重力做功時，物體的機械能守恒類似。等勢面(1)等勢面的特點①隨意兩個等勢面都不相交。②在同一等勢面上的隨意兩點間移動電荷電場力不做功。③電場線與等勢面垂直，并且由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面。④等差等勢面越密的地方場強越大，反之越小。留意：a.電勢的凹凸與電場強度的大小沒必定的聯(lián)系。b．等勢面是為描述電場的性質(zhì)而假想的面。c．等勢面的分布與電勢零點的選取無關(guān)。(2)幾種常見的典型電場等差等勢面的對比分析補充：等量負點電荷連線的中點電勢最高，兩點電荷連線的中垂線上該點的電勢最低，從中點沿中垂線向兩側(cè)，電勢越來越高。隨堂訓練1.關(guān)于電勢差和電場力做功的說法中,正確的是(

)A.電勢差是矢量,電場力做的功是標量

B.在兩點間移動電荷,電場力不做功,則兩點間的電勢差為零

C.在兩點間被移動的電荷的電荷量越少,則兩點間的電勢差越大

D.在兩點間移動電荷時,電場力做正功,則兩點間的電勢差大于零2.在某電場中，A、B兩點間的電勢差，B、C兩點間的電勢差，則A、B、C三點電勢凹凸關(guān)系是()A． B． C． D．3.如圖所示,平面內(nèi)有一橢圓，橢圓的長軸在x軸上,兩點為橢圓的兩個焦點，為橢圓的短軸。一勻強電場的電場線（未畫出）平行于平面，電場強度大小為E,則下列說法正確的是（）A.在橢圓上，兩點間的電勢差肯定最大B.在橢圓上，兩點間的電勢差可能最大C.一個點電荷從G點運動到橢圓上隨意一點再運動到F點，電場力做的功可能為零D.—個點電荷O點運動到A點與從B點運動到C點，電場力做的功肯定相同4.電量為q的點電荷，在兩個固定的等量異種電荷+Q和-Q的連線的垂直平分線上移動，則()A.電場力做正功B.電場力做負功C.電場力不做功D.電場力做功的正負,取決于q的正負。5.如圖所示,直線a、b和c、d是處于勻強電場中的兩組平行線,M、N、P、Q是它們的交點,四點處的電勢分別為,一電子由M點分別運動到N點和P點的過程中,電場力所做的負功相等,則(

)A.直線a位于某一等勢面內(nèi), B.直線c位于某一等勢面內(nèi),

C.若電子由M點運動到Q點,電場力做正功 D.若電子由P點運動到Q點,電場力做負功

答案以及解析1.答案：B解析：A、電勢差是標量,電場力做功也是標量.故A錯誤.

B、依據(jù)知,在兩點間移動電荷,電場力不做功,則兩點間的電勢差為零.故B正確.

C、兩點間的電勢差與移動的電荷無關(guān),由電場確定.故C錯誤.

D、依據(jù)知,電場力做正功,電勢差不肯定大于零,若電荷帶負電,電勢差小于零.故D錯誤.

故選B.2.答案：C解析：A和B兩點間的電勢差，知A點的電勢比B點的電勢高60V，B、C兩點間的電勢差，知B點的電勢比C點的電勢低50V，則A點的電勢比C點的電勢高10V，所以，故C正確，A、B、D錯誤。故選：C。A3.答案：BCD解析：勻強電場的電場線平行于平面，當電場線平行于y軸時，O、C兩點間的電勢差為零兩點間的電勢差最大，A錯誤，B正確。假如電場線平行于y軸，則G、F兩點的電勢相等，一個點電荷從G點運動到橢圓上隨意一點再運動到F點，電場力做的功為零，C正確。由于O、A兩點間連線平行于B、C兩點間連線，且長度相等，因此在勻強電場中，O、A兩點間的電勢差和B、C兩點間的電勢差相等，一個點電荷從O點運動到A點與從點運動到C點，電場力做的功肯定相同，D正確。4.答案：C解析：依據(jù)等勢線的分布狀況得知,等量異種電荷+Q和-Q的連線的垂直平分線是一條等勢線,各點電勢相等,隨意兩點間的電勢差為零,依據(jù)電場力做功公式W=Uq可知,移動電荷時電場力不做功.

故選C.5.答案：B解析：電子帶負電荷,從M到N和P做功相等,說明電勢差相等,即N