10.2电势差 课件 -2024-2025学年高二上学期物理人教版必修第三册

电势差 学习目标 1.通过类比、理论推导等方法，认识理解电势差 2.理解电势差与电场力做功间的联系 3.掌握求电场力做功的常用四种方法 4.理解等势面及其特点，会画常见的等势面 5.能够运用物理思维方法结合本节知识，进一步处理电场中力与运动的综合问题 A B mg hA hB hAB 在地理位置中的A、B两点 2.选取不同的参考平面，从A到B重力做的功是否改变？ 1.仅受重力作用，从A到B，重力势能转化为动能， 重力势能的减少量我们关注的是两点的高度差 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？ 新课导入 某个电荷在确定的电场中由A点移动到B点，电势能的变化，关注的是A点或B点的电势值呢？还是A、B两点之间电势的差值呢？ A B F E 类比思考： 电势差是一个很重要的物理量 4 类比 重力场 电场 电场力做功 重力做功 电势能 重力势能 WAB= EPA-EPB WG= EP1-EP2 某点的电势 某点的高度 电场力 重力 两点间高度差 两点间电势差 决定 决定 ? 一、电势差 1、定义：电场中两点间电势的差值，叫做电势差，也叫电压（U） 2、公式：设电场中A点的电势为A，B点的电势为B 3、电势差是标量：电势差的正、负表示两点电势的高低。 例如：当A点电势比B点高时，UAB=A－B，UAB为正值， 反之，UBA则为负值。 4.绝对性：电势差与零势能面的选择无关 5.描述电势差时，必须指明是哪两点的电势差。如UAB或UBA。 6.电场中两点间的电势差，由电场本身的性质及初、末位置决定。 7.推论： 【典例】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． 二、静电力做功与电势差的关系 1、公式推导： 电荷q在电场中从A点移到B点 即： 静电力做功与电势差的关系 WAB＝qUAB 思考：1.对于非匀强电场是否适用？ 注：①适用于一切电场 思考：2.用运算要注意什么？ ②计算时都要带正负号 思考：3.A、B两点间电势差由WAB和q决定吗？ (定义式) ③电势差由电场本身的因素决定，与WAB、q无关。 W电与路径无关，只与初末位置电势差有关 ④由可以看出,在数值上等于单位正电荷由点移动到 点时静电力所做的功。若静电力对单位正电荷做正功，则 为正值;若静电力对单位正电荷做负功，则 为负值。 ⑤由于和均与零电势点的选取无关，所以使用公式 时，无需先规 定零电势点。 静电力做功的四种常用求法： 四种求法 表达式 注意问题 功的定义 (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 (多选)下列说法正确的是(　 　) A．电势差与电势一样，是相对量，与零电势点的选取有关 B．电势差是一个标量，但是有正值和负值之分 C．由于电场力做功跟移动电荷的路径无关，所以电势差也跟移动电荷的路径无关，只跟这两点的位置有关 D．A、B两点的电势差是恒定的，不随零电势点的不同而改变，所以UAB＝UBA BC 电场中有A、B两点，一个点电荷在A点的电势能为1.2×10－8J，在B点的电势能为0.80×10－8J。已知A、B两点在同一条电场线上，该点电荷的电荷量为1.0×10－9C，那么(　　) A．该电荷为负电荷 　　B．该电荷为正电荷 　　C．A、B两点的电势差UAB＝4.0V 　　D．把电荷从A移到B，静电力做功为W＝2.5×10－10J A 在匀强电场中把2.0 ×10-9C的正电荷从 A点移到B点,静电力做功1.6 ×10-7J。再把这个电荷从 B点移到 C点,静电力做功-4.0 ×10-7J。 （1）A、B、C三点中，哪点电势最高？哪点最低？ （2）A、B间， B、C间， A、C间的电势差各是多少？ （3）把-1.5 × 10-9C的电荷从A点移到C点，电场力做多少功？ （4）根据以上所得结果，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。 为何是“可能的”？ 根据以上例题第（4）问的结果，定性画出了电场分布的示意图，标出了A、B、C三点可能的位置，如图。 “可能”说明还有其他位置符合要求，这些位置在哪里呢？  B  A  C E 15 在匀强电场中把电荷量为2.0×10-9C的点电荷从A点移动到B点，静电力做的功为1.6×10-7J。 设A不动，我们能不能再找出一个位置B′，让点电荷从A移动到B′静电力做的功与点电荷从A移动到B静电力做的功相等，并把B′点标在图中。  A  B E WAB=WAB′ 三、等势面 16 WAB′=WAB+ WBB′ WBB′ =0 ∴WAB′ =WAB 如果我们把电势相同的各点连接起来会是什么样呢？ 17  A  B  B′ E  B  B′  B  B′ 在此面上移动电荷时 W =0 又 W =qU 此面上各点间电势相等 U=0V 在电场中，电势相同的各点构成的面叫作等势面。 18 匀强电场的等差等势线 匀强电场的等差等势面 做一做：请根据正点电荷电场线分布，画出等势面。 E 在此面上移动电荷时 W =0 又 W =qU 此面上各点间电势相等 U=0V φ降低  等高线 山峰的等高线 21 孤立负点电荷等差等势面 B A C φ降低 在此面上移动电荷时 W =0 又 W =qU 此面上各点间电势相等 U=0V 定义：电场中电势相同的各点构成的面叫做等势面。 （3）思考：在等势面上移动电荷，静电力做功有什么特点？ （1）观察等势面与电场线的疏密情况有什么特点？ 1.等势面越密的位置，电场强度越大。 （2）观察等势面与电场线的的方向有什么特点？ 2.等势面与电场线垂直，并且由电势高的等势面指向电势低的等势面。 3.在等势面上移动电荷静电力不做功。 等量异种电荷等差等势面 A o B C D φ降低 等量同种电荷等差等势面 φ降低 A B C o φ降低 D 处于静电平衡导体 ①外表面是等势面 ②金属体是等势体 ＋ 金属网 - - - + + + E内=0 A B 思考2.请比较φA与φB大小？ 等势面的特点 （1）在同一等势面上的任意两点间移动电荷，电场力不做功 （2）电场线（或E）垂直等势面，且由电势较高的等势面指向电势较低的等势面 （3）不同等势面在空间不相交、不相切，闭合 （4）等差等势面密处场强大、电场线密，等势面疏处场强小、电场线疏 （5）沿电场线方向电势逐渐降低，且降低最快 （6）匀强电场中电势均匀变化 （多选）如图所示，虚线a、b和c是某静电场中的三个等势面，它们的电势分别为、和，一带正电粒子射入电场中，其运动轨迹如实线KLMN所示。由图可知（ ） A .粒子从K到L的过程中，电场力做负功 B .粒子从L到M的过程中，电场力做负功 C .粒子从K到L的过程中，电势能增加 D .粒子从L到M的过程中，动能减少 AC 一对等量正点电荷的电场的电场线（实线）和等势线（虚线）如图所示， 图中、两点电场强度分别是 、，电势分别是、，负电荷在 、 处时的电势能分别是、 ，下列判断正确的是( ) A A.,, B.,, C.,, D.,, 课堂小结 1.电势差：两点的电势之差，也叫电压。 2.电势差的单位：伏特 符号V 1V=1J/C 3.电势差是标量。 4.静电力做功与电势差的关系： 5.电势差UAB与q、WAB均无关，仅与电场中A、B两位置有关。故电势差反映了电场本身的性质。 6.电势的高低与参考点的选取有关，但电势差与参考点的选取无关。 $$