辽宁省大连市高中物理-第1章-静电场-1.5-电势差讲义-新人教版选修.ppt

导入新课,高度差,参照物不同，物体的 运动状态也不同,第一章 静电场,1.5,电势差,教学目标,1.,知识与能力,知道,零势能点的选取不同电场中某点的电势能就不同但是两点间的电势差不变,。,电势差,的概念及公式。,电势差的求法,。,2.,过程与方法,通过定义求电势差注意,初始位置,和,终止位置,的区分。,通过练习知道,电势差与电势能的关系,。,3.,情感态度与价值观,根据题意灵活的选择零势能点，解答问题。,教学重难点,教学重点：,教学难点：,电势差,电势差与电场力做功,电势差的应用,把电场中某点的电势能归为零，将这一点作为参照物，才能确定电荷在电场中其他点的电势能。,电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该点移动到零势能位置时做的功。,电场中某点的电势能的决定方法：,但是零势能点的选取发生变化呢？,内容解析,一、电势差,用不同的位置作为测量高度的起点，同一地方的高度的数值就不同，但两个地方的高度差保持不变。,在重力场中，同一物体从,A,点移动到,B,点，重力做功与路径无关，至于,A,、,B,两点的高度差有关。,，其中 为,A,、,B,两,点的电势差。,例,参照物不同，但楼的高度是一定的,同样的道理在电场中：,选择不同的位置作为电势零点，电场中某点电势的数值也会改变，但电场中某两点间的电荷的电势差却保持不变。,电势差,定义：,电场中两点间电势的差值叫做,电势差,，也叫,电压,。,表达式：,单位：,瓦特,v,标量：,电势差是标量，正负表示相比较两点的电势高低,电荷,q,在电场中从,A,点移动到,B,点时，静电力做的功,W,AB,等于电荷在,A,、,B,两点的电势能之差。由此可以推导出静电力做的功与电势差的关系,:,即：,或：,知道了电场中两点的电势差，就可以很方便的计算在这两点间移动的电荷的静电力做的功，而不必考虑静电力和电荷移动的路径。,例题,将一个电荷量为,-210,-8,C,的点电荷，从零势点,S,移到,M,点要克服电场力做功,410,-8,J,则,M,点的电势,=_;,若将该电荷从,M,点一到,N,点，电场力做功,1410,-8,J,则,N,点的电势,=_;MN,两点的电势差为,U,MN,_,。,答案：,-2V 5V 7V,用三种不同的方法解答,【,方法一,】,严格按各量的数值正负代入公式求解：,由 得：,而,其中,由 得：,而,即：则：,【,方法二,】,不考虑各量的正负，只是把各量数值代入公式求解，然后用其他方法判断出要求两的正负,:,电场力做负功,负电荷,q,电场力方向和位移方向大致相反,则场强方向与位移方向大致相同,故,而,则,由 得：,同理,:,得,:,【,方法三,】,求,N,点的电势时把电荷从,S,点移到,M,点再到,N,点是一个全过程,:,由 得：,而,动画：电势 电势差,课堂小结,电势差,电场中两点间电势的差值叫做电势差，也叫电压。,电势差可表示为：,1.,下列说法正确的是：（）。,课堂练习,CD,A.,电势差的定义式,U=W/q,，说明两点间的电势差,U,与电场力做功,W,成正比，与试探电荷的电荷量,q,成反比；,B.,两点间的电势差等于将正电荷从一点移动到另一点时电场力做的功；,C.,将,1C,的正电荷从一点移到另一点，电场力做,1J,的功，这两点间的电势差为,1V,；,D.,电荷在电场中，从一点移到另一点，电场力做功与路径无关。,A.,甲粒子经过,c,点时与乙粒子经过,d,点时动能相等；,B.,甲乙两粒子带异种电荷；,C.,两粒子经过,b,点是有相同的动能；,D.,甲粒子经过,c,点时的电势能小于,乙粒子经过,d,点时的电势能。,2.,如图所示，在点电荷形成的电场中，已知,a,、,b,零点在同一等势面上，,c,、,d,来那个店在同一等势面上，取过,a,、,b,两点的等势面电势为零。甲乙两个粒子经过,a,点时动能相同，甲粒子的运动轨迹为,acb,，乙粒子的运动轨迹为,adb,，由此可以判断（）。,BCD,3.,匀强电场中，在同一条电场线上有相距,10cm,的,a,、,b,两点，在,810,-3,N,的外力作用下，,410,-6,C,的正电荷朝外力方向匀速的从,a,移动到,b,，则,a,、,b,两点间的电势差为,_V,该电场线方向是从,_,指向,_,。,-210,2,b,a,4.,将带电量为,610,-6,C,的负电荷从电场中的,A,点移动到,B,点，克服电场力做功为,310,-5,J,再将电荷从,B,点移动到,C,点，电场力做功,1.210,-5,J,则,AC,点电势差为,_V,。,3,5.,一个质量为,m,，电荷量为,-q,的带电粒子，以初速度,v,0,进入一个电场强度为,E,的匀强电场的,O,点，且,v,0,方向与,E,的方向平行，如图所示，重力忽略不计,到,A,点时速度恰好为零，则,OA,间电势差是多少？,-,解：,带电粒子由,O,运动到,A,，电场力做负功，动能减小。,根据动能定理：,根据电场力做功：,计算得：,6.,质量为,m,电荷量为,q,的点电荷，在静电力作用下以恒定的速率,v,沿圆弧从,A,点移动到,B,点，其运动方向改变的角度为,，,AB,的弧长为,s,，则,AB,两点间的电势差是多少？,AB,弧中点的电场强度,E,是多少？,解：电荷以恒定的速率运动，则电场力不做功，电荷在同一等势面上运动，,AB,两点间的电势差为零。,AB,只受电场力作用，做匀速圆周运动。,解得：,7.,如图所示，,Q,为固定的正点电荷，,A,、,B,在,Q,的正上方，与,Q,相距分别为,0.25h,和,h,，将一带点液滴从点由静止释放，运动到,B,点时速度恰好为零，若此液滴在,A,点处的加速度大小为,3g,，试求：,A,、,B,两点间的电势差。,+,解：对带点液滴整个过程的分析可知，在,A,点电场力大于重力，液滴向上加速，随着向上升高，电场力逐渐减小，重力大于电场力，加速度向下，液滴减速，到,B,点恰好为零；整个过程只受电场力和重力作用，运用动能定理列式：,解得：,高考链接,B,1.,（,2003,年 全国）图中虚线为静电场中的等势面，,1,、,2,、,3,、,4,，相邻的等势面间的电势差相等，其中等势面,3,的电势差为零，一带正电的点电荷在静电力的作用下运动，讲过,a,、,b,点时的动能分别为,26eV,和,5eV,，当这一点电荷运动到某一位置时，其电势能变为,-8eV,，它的动能应为（）。,A.8eV B.13eV,C.20eV D.34eV,设相邻等势面之间的电势差大小为,U,，正电荷从,a,运动到,b,动能减少，已知,b,点电势高于,a,点，则,U,a,=-2U,U,b,=U,设正电荷的电荷量为,q,，则正电荷在,a,、,b,点的电势能,E,Pa,=-2qU,、,E,Pb,=qU,根据能量守恒定律,E,ka,+E,pa,=E,kb,+E,pb,，代入数据得,qU=7eV,。设电荷运动到,c,点时，其动能电势能分别是,E,kc,、,E,pc,，根据能量守恒定律,E,ka,+E,pa,=E,kc,+E,pc,，,26eV+,（,-14eV,）,=E,kc,+,（,-8,）,eV,得：,E,kc,=20eV,。,点拨,2.,（,2006,年 江苏,),如图所示，平行板电容器两极板间有场强为,E,的匀强电场，且带正电的极板接地，一质量为,m,带你和两为,+q,的带电粒子从,x,轴上坐标为,x,0,处由静止释放。,（,1,）求该粒子在,x,0,处的电势能 。,（,2,）试从牛顿定律出发，证明该带电粒子在极板间运动过程中，其动能与电势能之和保持不变。,+,+,+,+,+,+,+,-,-,-,-,-,-,-,解：该粒子由左极板到,x,0,处,电场力做功,（,2,）在,x,轴上任取两点,x,1,，,x,2,，速度分别为,v,1,，,v,2,由功能关系：,联立两式得：,联立得：,即：,点拨,电荷在电场中某点所具有的电势能是由点电荷和该点电势 共同决定的。正电荷的电势能的正负跟该点电势的正负相同，负电荷电势能的正负跟该点电势的正负相反。本题中，由于平行板的正极板接地，其电势为零，坐标为,x,0,点的电势应为负值。由于坐标,x,0,点的电势未知，因此，计算正电荷,q,在该处所具有的电势能时，必须通过功能关系求出该点与零势能点的电势差（也就是该点的电势）。,3.,（,2004,年 北京）静电透镜是利用静电场使电子束会聚或发散的一种装置，其中某部,分静电场的分布如图所示，虚线表示这个静电场在,xOy,平面内的一簇等势线，等势线的形状相对于,x,轴,y,轴对称。等势线的电势沿,x,轴正向增加，且相邻等势线的电势差相等。一个电子经过,p,点（其横坐标为,-x,0,）时，速度与,Ox,轴平行。适当控制条件，使该电子通过电场区域时仅在,Ox,上方运动。在通过电场区域过程中，该电子沿,y,方向的分速度,v,y,随位置坐标,x,变化的示意图是图中的（）。,D,A,B,C,D,在,x,轴负方向，电子所受哦电场力右偏下，则电子竖直速度沿与轴负方向不断增加，达到,O,点时竖直速度达到最大。到达,x,轴正方向，电子所受电场力右偏上，则竖直速度沿,y,轴负方向不断减小，又由于在,x,轴负方向的电子运动处电场线比,x,轴正方向的电子运动处电场线密，则加速度应相应较大，则在,x,轴负方向的速度经过相同的水平距离，不能减小到零，所以,D,选项正确。,点拨,教材习题答案,1.,答：,静电力做负功,电势能增加 。,2.,答：一个电子电荷量 。电子增加的动能等于静电力做的功，因为,所以,。,3.,答：因为电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面，所以，由课本图,1.5-2,可知：,（,1,）,B,点的电势高于,A,点的电势，把负电荷,A,移到,B,静电力做正功，电势能减少，负电荷在,A,点的电势能较大。,（,2,）负电荷从,B,移动到,A,时，静电力做正功。,（,3,）,U,AB,0,U,BA,0,。,