10.2《 电势差》课件-2020-2021学年人教版（2019）高中物理必修第三册

第十章　静电场中的能量 2.电势差 1.知道电势差的概念，掌握两点间电势差的表达式，知道两点之间电势差的正、负与这两点电势高低之间的对应关系。 2. 知道在电场中移动电荷时静电力做功与两点间电势差的关系，会应用UAB＝ 进行相关计算。 3.知道等势面的定义，知道电场线一定垂直于等势面。 学习目标 情景引入 某个电荷在确定的电场中由A点移动到B点，影响静电力做功多少的因素可能是A点或B点的电势值呢？还是A、B两点之间电势的差值呢？ 3 自学感知 梳理教材夯实基础 一、电势差 1．定义 电场中两点间电势的________，也叫________。 2．关系式 设电场中A点的电势为φA，B点的电势为φB，则：A、B两点之间的 电势差为：UAB＝____________。 B、A两点之间的电势差可以表示为：UBA＝___________。 所以UAB＝______UBA。 3．电势差的正负 电势差是________，但有正、负。电势差的正、负表示两点间电势的高低。所以电场中各点间的电势差可依次用__________相加。 差值 电压 φA－φB φB－φA － 标量 代数法 4、电势差与静电力做功的关系 （1）．关系 WAB＝qUAB或UAB＝______。 （2）．推导 WAB＝____________＝qφA－qφB＝______________，即WAB＝qUAB。 EpA－EpB q(φA－φB) 三、等势面 1．定义 在电场中，________________________叫做等势面。 2．等势面特点 (1) 在同一等势面上移动电荷时，静电力__________。 (2)电场线跟等势面________，并且由电势高的等势面指向____________的等势面。 电势相同的各点构成的面 不做功 垂直 电势低 (1)电场中两点间的电势差，由电场本身决定，在确定的电场中，即使不放入电荷，任何两点间的电势差也有确定值。 (2)对于电势差必须明确指出是哪两点间的电势差，而且先后顺序不能乱，因为UAB＝－UBA。 (3)电势差为标量，有正、负之分，电势差的正负表示两点电势的高低。 (4)电场中两点间的电势差与零电势位置的选取无关。 探究一、对电势差的几点认识。 探究解惑 注重过程提高能力 例1、 在电场中A、B两点间的电势差UAB=75 V,B、C两点间的电势差UBC=-200 V,则A、B、C三点的电势高低关系为(　　) A.φA>φB>φC B.φA<φC<φB C.φC>φA>φB D.φC>φB>φA 解析:UAB=75 V,φA-φB=75 V,φA=φB+75 V;UBC=-200 V, φB-φC=-200 V,φC=φB+200 V;φC>φA>φB C (1)公式WAB=qUAB适用于任何电场,其中UAB为电场中A、B两点间的电势差,WAB仅是静电力做的功,不包括从A到B移动电荷时,其他力所做的功 (2)WAB、UAB、q均可正可负,WAB取负号表示从A点移动到B点时静电力对电荷做负功,UAB取负号表示φA<φB,q取负号表示试探电荷为负电荷 探究解惑 注重过程提高能力 探究二、对公式WAB=qUAB的理解。 例2、如图所示,在电场强度E=1.5×103 N/C的匀强电场中,有A、B、C三点,AB垂直于电场线,BC平行于电场线,AB=3 cm,BC=4 cm,AC=5 cm,A、B间的电势差 UAB=0,B、C间的电势差UBC与A、C间的电势差UAC相等,UBC=UAC=60 V,把一正电荷q=+1.0×10-8 C放在A点,求: (1)电荷q在A点受到的静电力为多大?方向怎样? (2)电荷q分别沿A→B→C和A→C路线到达C点,静电力各做了多少功?电势能怎样变化?变化了多少? 解析:(1)电荷在A点所受的静电力 F=qE=1.0×10-8×1.5×103 N=1.5×10-5 N, 方向与电场线方向相同,因为匀强电场中各点的电场强度的大小和方向都相同,所以电荷q在电场中各点受的静电力都相同。 (2)q沿A→B→C路线,静电力做功 WABC=WAB+WBC=qUAB+qUBC=1.0×10-8×0 J+1.0×10-8×60 J=6.0×10-7 J 同理,电荷q沿A→C路线,静电力做功 WAC=qUAC=1.0×10-8×60 J=6.0×10-7 J。 或WAC=FsAC cos α=1.5×10-5×5×10-2× 0.8 J=6.0×10-7 J 由于静电力对电荷做的功等于电荷的电势能的减少量,所以电荷从A点移到C点电势能减少,减少的电势能为ΔEAC=6.0×10-7 J (1)在同一等势面内任意两点间移动电荷，电场