第五节 带电粒子在电场中的运动 第1课时 电势差及与电场强度的关系（教学课件）物理沪科版2020必修第三册

第九章　静电场及其应用 9.5 带电粒子在电场中的运动 第1课时 电势差及其与电场强度的关系 1.理解电势差的概念，掌握电势差的表达式，知道电势差的正、负号与电势高低之间的对应关系. 2.会用UAB＝φA－φB及UAB＝ 进行有关计算. 3.知道电势差与电场强度的关系式，了解其适用条件. 4.会用关系式U＝Ed处理匀强电场问题. 【学习目标】 在现代科学实验和技术设备中，常常根据带电粒子在电场中会受到电场力作用而产生加速度，使其速度发生变化这一规律，利用电场来改变或控制带电粒子的运动。北京正负电子对撞机是我国第一台高能加速器，也是世界八大高能加速器之一，下图是该装置中的双储存环。该对撞机是高能物理研究的重大科技基础设施。它为我国粒子物理和同步辐射应用提供了基本研究实验手段和条件，使我国高能物理研究进入了世界前沿。而且，正负电子对 撞机产生的同步辐射作为特殊光源，还可 在医学、化学、材料等其它顿域有着广泛 的应用。 导入新课 一、电场中两点的电势差与电场力做功有何关系 4 重力场 电场 重力mg 某点的高度h 重力势能 重力做功 WG= EP1—EP2 两点间高度差 电势能 电场力qE 电场力做功 WAB= EPA—EPB ？？？ 某点的电势 类比 φ φ 一、电势差 1.定义：电场中两点之间 的差值，也叫作 .设电场中A点的电势为 ，B点的电势为 。则UAB＝ ，UBA＝ 2.电势差是 ，有正负，电势差的正负表示电势的 .UAB>0，表示A点电势比B点电势 . 电势 φB－φA 电压 φA－φB 标量 高低 高 3、国际制单位：伏特 （V） 显然 4、重要关系 （1）UAB=-UBA （2） 电荷q从电场中A点移到B点 A B 计算时必须带符号 对电势差的理解 (1)电势差反映了电场的能的性质，决定于电场本身，与试探电荷无关. (2)电势差可以是正值也可以是负值，电势差的正负表示两点电势的高低；UAB＝－UBA，与零电势点的选取无关. (3)电场中某点的电势在数值上等于该点与零电势点之间的电势差. 电势差与静电力做功的关系 (1)公式：UAB＝ 或WAB＝qUAB，其中WAB仅是静电力做的功. (2)把电荷q的电性和电势差U的正负代入进行运算，功为正，说明静电力做正功，电荷的电势能减小；功为负，说明静电力做负功，电荷的电势能增大. 3.电势和电势差的比较 概念 比较内容 电势φ 电势差U 区别 定义 电势能与电荷量的比值φ＝ 静电力做的功与电荷量的比值UAB＝ 决定 因素 由电场和在电场中的位置决定，与q、Ep无关 由电场和场内两点位置决定，与q、WAB无关 相对性 与零电势点的选取有关 与零电势点的选取无关 联系 数值关系 UAB＝φA－φB 单位 相同，国际单位制中均是伏特(V) 标矢性 都是标量，但均有正负 例1　(2021·江苏南通高一月考)关于UAB＝ 和WAB＝qUAB的理解，正确的是 A.电场中的A、B两点的电势差和两点间移动电荷的电荷量q成反比 B.在电场中A、B两点间沿不同路径移动相同电荷，路径长时WAB较大 C.UAB与q、WAB无关，甚至与是否移动电荷都没有关系 D.WAB与q、UAB无关，与电荷移动的路径无关 √ 静电力做的功WAB与q、UAB有关，但与电荷移动的路径无关，故D错误. 例2　(2021·麻城市第二中学高一期中)有一个带电荷量q＝－3×10－6 C的点电荷，从某电场中的A点移到B点，电荷克服静电力做6×10－4 J的功，从B点移到C点，静电力对电荷做9×10－4 J的功，问： (1)AB、BC、CA间电势差各为多少？ 答案　UAB＝200 V　UBC＝－300 V　UCA＝100 V 解析　点电荷由A移到B克服静电力做功即静电力做负功，WAB＝－6×10－4 J，则有 UCA＝UCB＋UBA＝－UBC＋(－UAB)＝300 V－200 V＝100 V. (2)若以B点电势为零，则A、C两点的电势各为多少？点电荷在A、C两点的电势能各为多少？ 答案　φA＝200 V　φC＝300 V　EpA＝－6×10－4 J　EpC＝－9×10－4 J 解析　若φB＝0，由UAB＝φA－φB，得φA＝UAB＝200 V， 由UBC＝φB－φC， 得φC＝φB－UBC＝0－(－300 V)＝300 V， 点电荷在A点的电势能 EpA＝qφA＝－3×10－6×200 J＝－6×10－4 J. 点电荷在C点的电势能 EpC＝qφC＝－3×10－6×300 J＝－9×10－4 J. 针对训练　(2021·江苏