10.2 电势差（同步课件）--【大单元教学】高二年级物理上册同步备课系列（人教版2019必修第三册）

第十章 第二节 电势差 【大单元教学】高二物理同步备课系列（人教版2019必修第三册）   目录 contents 01 电势差 02 03 04 静电力做功与电势差的关系 等势面 课堂练习 课堂引入 A B mg hA hB hAB 在地理位置中的A、B两点 问题2：选取不同的参考平面，从A到B重力做的功是否改变？ 问题1：分别选取地面和B所在的平面为参考平面，A、B两点的高度差是否改变？ 问题3：影响重力做功大小的是A、B两点之间高度值，还是A、B两点之间高度的差值呢？ 如右图所示，思考以下问题： 提示：不改变 提示：不改变 提示：高度的差值 情境导入 第2节 电势差 如右图所示，思考并回答问题。 A B F E 将一个正电荷q，由A点移动到B点，影响静电力做功大小的因素是什么呢？是A点或B点的电势值还是A、B两点之间电势的差值呢？ 从A点到B点，电场力做功为： =EpA-EpB =q =q（） 故影响静电力做功大小的因素是A、B两点之间电势的差值，即电势差。 知识点1：电势差 电势差的定义及定义式 01 （1） 定义：在电场中，两点电势之间的差值叫做电势差。电势差也叫做电压，用U或UAB表示，单位为伏特，简称伏，符号为V。 （2）设在电场中A点的电势为φA，B点的电势为φB UAB ＝φA － φB 则AB之间的电势差为UAB： UBA ＝φB － φA 则BA之间的电势差为UBA： 很明显：UAB =－UBA 对电势差的理解 02 (1)电场中两点间的电势差由电场本身决定，与在这两点间移动的电荷的电荷量、静电力做功的大小无关。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)分析电势差时，必须明确所指的是哪两点的电势差。A、B间的电势差记为 UAB，B、A间的电势差记为 UBA，且 UAB =－UBA (3)电势差为标量，有正、负之分，电势差的正负表示电场中两点间电势的高低。 (4)电场中两点间的电势差与电势零点的选取无关。 (5)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。 电势差和电势的关系 03 项目 电势 电势差U 区别 定义 电势能与电荷量的比值： 电场中两点间电势的差值： UAB ＝φA － φB 决定因素 由电场和在电场中的位置决定 由电场和场内两点位置决定 相对性 具有相对性，与零电势点的选取有关 无相对性，与零电势点的选取无关 联系 数值关系 UAB ＝φA － φB,当φB=0时,UAB=φA 单位 相同,均是伏特(V),还有kV、mV 等 标矢性 都是标量，正、负表示高低关系 物理意义 描述电场的能的性质的物理量 典例分析 04 【典例1】在某静电场中，A、B两点间的电势差，B、C两点间的电势差，则A、B、C三点的电势高低关系为（　　） A． B． C． D． 【详解】A、B两点间的电势差， 可得 B、C两点间的电势差，可得 则A、B、C三点的电势高低关系为 A 知识点2：静电力做功与电势差的关系 公式推导 01 A B F E WAB＝qUAB WAB＝EpA－EpB EpA＝qA WAB＝q（A－qB） 适用于任何电场 故：电场中A、B两点间的电势差等于电场力做的功与电荷量q的比值 电荷q从A点移动到B点，求电场力做的功 EpB＝qB 符号问题 02 应用 或 WAB=qUAB： (1)加下标时: WAB、q、UAB都有正负，计算时都要带正负号。 (2)不加下标：将各物理量均取绝对值代入，然后再由题意分析判断两点间的电势高低关系或电场做功的正负。 对UAB=的理解 03 （1）不能认为UAB与 WAB成正，比与q成反比，只是可以利用和q来计算A、B两点间的电势UAB。 （2）由UAB=可以看出，UAB在数值上等于单位正电荷由A点移动到B点时静电力所做的功。 静电力做功的四种求法 04 四种求法 表达式 注意问题 功的定义 W= Fd=qEd (1)适用于匀强电场 (2)d表示沿电场线方向的距离 功能关系 WAB=EPA-EPB=-△EP (1)既适用于匀强电场，也适用于非匀强电场 (2)既适用于只受电场力的情况，也适用于受多种力的情况 电势差法 WAB=qUAB 动能定理 W静电力+W其他力=△Eₖ 典例分析 04 【典例2】在电场中把2.0×10-9 C的正电荷从A点移到B点，静电力做功1.6×10-7 J。再把这个电荷从B点移到C点，静电力做功为-4.0×10-7 J。 （1）A、B、C三点中哪点电势最高?哪点电势最低? （2）A、B间，B、C间，A、C间的电势差各是多大? 根据电场力做功与电势差关系可知UAB==80 V，UBC==-200 V 根据UAC=UAB+UBC=80 V-200 V=-120 V 所以C点电势最高，B点电势最低。 典例分析 04 【典例2】在电场中把2.0×10-9 C的正电荷从A点移到B点，静电力做功1.6×10-7 J。再把这个电荷从B点移到C点，静电力做功为-4.0×10-7 J。 （3）把-1.5×10-9 C的电荷从A点移到C点，静电力做多少功? 从A点移到C点，静电力做功：WAC=qUAC=1.8×10-7 J （4）根据以上所得的结果，定性地画出电场分布的示意图，标出A、B、C三点可能的位置。 根据沿电场线方向电势降低可知，电场线如下 知识点3：等势面 等势面的引入 01 类比法： 在电场，把在电势相同的各点构成的面叫作等势面 （equipotential surface）。 在地图中， 将海拔高度相等的点构成的平面，叫做等高面。 与电场线的功能相似，等势面也是用来形象地描绘电场的。 常见电场的等势面 02 正电荷电场的等势面 负电荷电场的等势面 点电荷的等势面是以点电荷为球心的一簇间距不等的球面； 山峰的等高线 沿着电场线方向，电势φ降低 深井的等高线 E 等势面 电场线 E 电场线 等势面 电场线和等势面相互垂直 电势降低 电势降低 常见电场的等势面 02 E 匀强电场的等势面 匀强电场的电场线和等势面都是间距相等的平行平面，故又称为等差等势面。 孤立带电体的等势面 孤立带电体的等势面是变化的，离带电体越远，越接近于球面 电场线和等势面相互垂直 常见电场的等势面 02 等量同种正电荷 等高线分布图 A B O C D AB连线 电场强度E： 电势： 中垂线O点上方 电场强度E： 电势： x O A B 先变小，后变大 先变小，后变大 先变大，后变小 一直变小 规定：无穷远处电势为0 在AB连线上，O点电势最小，在中垂线上，O点电势最大，O点电势大于零 高峰深井等高线 常见电场的等势面 02 等量异种正电荷 A B O C D AB连线 电场强度E： 电势： 中垂线O点上方 电场强度E： 电势： x O A B 先变小，后变大 一直变小 一直变小，方向水平向右 等势面，电势为0 注意：在AB连线上，O点电势为0 中垂线为零等势面。 规定：无穷远处电势为0 等势面的特点 03 (1)等势面是为了描述电场的性质而假想的面。 (2)在等势面内任意两点间移动电荷，电场力不做功。 (3)在空间中任意两等势面不相交。 (4)电场线总是和等势面垂直，且从电势较高的等势面指向电势较低的等势面。 (5)等差等势面密的地方场强大，等差等势面稀疏的地方场强小。 (6)等势面的分布与零电势点的选取无关。 电场线和等势面的区别与联系 04 项目 电场线 等势面 物理意义 形象描述电场强度的强弱和方向 形象描述电场中各点电势的高低 图线特点 带箭头的不闭合的曲线(静电场)，两电场线不相交 可以闭合，也可以不闭合，不同等势面不相交 描述电场 曲线上某一点的切线方向为场强方向，疏密表示场强大小 等势面的垂线方向为场强方向，等差等势面的疏密表示场强大小 做功情况 电荷沿电场线移动时静电力必做功 电荷沿等势面移动时静电力不做功 联系 (1)沿电场线方向电势降低：(2)电场线与等势面垂直 典例分析 04 【典例3】如图所示，以坐标原点O为圆心、半径为r的圆与坐标轴交于a、b、c、d，在O点固定一个正点电荷Q，另外还有一方向与x轴正方向相同、场强大小为E的匀强电场。当一正点电荷q在圆上移动时，则（　　） A．从a移到d，电场力对q做功为 B．从a移到c，电场力对q不做功 C．从d移到b，电场力对q做功为 D．从d移到a，电场力对q做功为 注意：（1）在同一等势面上移动，电场力不做功 （2）在计算力做功的时候，注意 正功还是负功。 BC 典例分析 04 【典例4】真空中某静电场，电场线的分布如图所示，如图中P、Q两点关于点电荷q1水平对称。P、Q两点电场强度的大小分别为EP、EQ，电势分别为φP、φQ。一个带电粒子沿虚线轨迹从M移动至N。以下选项正确的是（　　） A．φP<φQ B．EQ>EP C．此带电粒子带负电，它的电势能先变大后变小 D．此带电粒子带正电，它的电势能先变大后变小 【详解】A．根据沿电场线的方向电势降低，P点的电场线密，等差等势面也密，可知φP>φQ，故A错误； B．根据电场线的疏密比较电场强度的大小，可知P点电场线密，电场强度大，EP>EQ，故B错误； CD．根据电场线的特点，可知此电场是由不等量的异种电荷产生的，其中q1带负电，q2带正电，粒子从M点运动到N点，轨迹向左弯曲，受到了库仑斥力，所以此带电粒子带负电，电势先降低后升高，所以负电荷的电势能先变大后变小，故C正确，D错误。 C 课堂小结 课堂练习 1．在某电场中，将一带电荷量为的点电荷从a点移到b点，静电力做功，则a、b两点间的电势差为（　　） A． B． C． D． C 2．武当山主峰天柱峰屹立着一座铜铸鎏金殿，当雷雨交加时，会形成“雷火炼殿”奇观，大殿的顶端采用“伞状”金属饰物在雷雨天时保护大殿。在某次雷雨中，大殿顶端附近等势线分布如图所示，相邻等势线电势差相等，则关于、、、四点说法正确的是（　　） A．点和点电场强度相同 B．点电场强度最大 C．点电场强度最大 D．点电势高于点 课堂练习 课堂练习 3．电鳐是一种能够放电的生物，如图所示，生物学家在研究电鳐放电的过程中，利用一带电体模拟电鳐其中一个极板放电的过程，其中实线为电场线，虚线为等势线，点位置关于带电体对称，下列说法正确的是（　　） A．两点电场强度相同 B．点的电势可能等于点的电势 C．负点电荷在点比在点受到的电场力大 D．负点电荷在点比在点具有的电势能大 D 课堂练习 4．如图所示，虚线表示匀强电场中的一簇等差等势面，已知相邻等势面间距离为，若等势面的电势为0，等势面的电势为，则等势面的电势为（　　） A． B． C． D． C 课堂练习 5．如图所示，实线为电场线，虚线表示等势面，相邻两个等势面之间的电势差相等，有一仅受电场力作用的负电荷在等势面上某点的动能为，运动至等势面上的某一点时动能变为，若取为零电势面，则此电荷的电势能与动能之和为（　　） A． B． C． D． B 课后作业 作业 内容 同步作业 完成课后“练习与应用”作业 自主安排 配套同步分层作业 33 2025 Thank you for watching! 谢谢观看 $$