2018-2019版物理新设计同步人教版选修3-1课件：第一章 静电场 第5节 .ppt

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1、第第5节节 电势差电势差 学习目标学习目标 核心提炼核心提炼 1.理解电势差的概念，知道电势差理解电势差的概念，知道电势差与电势零点的选择无关。与电势零点的选择无关。1 个概念个概念电势电势差差 2 个公式个公式UABAB UABWABq 2.掌握两点间电势差的表达式，知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道两点之间电势差的正负与这两点的电势高低之间的对应关系。点的电势高低之间的对应关系。3.会用会用 UABAB及及 UABWABq进行有关计算。进行有关计算。电势电势 一、电势差一、电势差 1.定义：定义：电场中两点间电场中两点间 的差值。也叫的差值。也叫 。2.电场中两点

2、间的电势差与零电势点的选择电场中两点间的电势差与零电势点的选择 (填填“有有关关”或或“无关无关”)。3.公式：公式：电场中电场中A点的电势为点的电势为A，B点的电势为点的电势为B，则，则UAB ，UBA ，可见，可见UAB。4.电势差是电势差是 ，UAB为正值，为正值，A点的电势比点的电势比B点的电势点的电势；UAB为负值，为负值，A点的电势比点的电势比B点的电势点的电势 。5.电势差的单位和电势的单位相同，均为伏特，符号是电势差的单位和电势的单位相同，均为伏特，符号是 。电压电压 无关无关 AB BA UBA 标量标量 高高 低低 V EpAEpB 二二、静电力做功与电势差的关系静电力做功

3、与电势差的关系 1.推导：推导：WAB EpA ，EpB WAB UABWABq。2.结论：结论：静电力做功与路径无关静电力做功与路径无关，只与初只与初、末位置间的电末位置间的电势差有关势差有关。qA qB qUAB 思考判断思考判断 1.电势差的正、负代表了电势差的大、小。电势差的正、负代表了电势差的大、小。()2.UAB8 V，表示，表示A点电势比点电势比B点高点高8 V。()3.某点电势也可以看成是该点与零电势点的电势差。某点电势也可以看成是该点与零电势点的电势差。()4.电势差电势差UAB等于将电荷等于将电荷q从从A点移到点移到B点时，静电力所做的点时，静电力所做的功。功。()5.由由

4、 UABWABq可知，可知，UAB与与 WAB成正比，与成正比，与 q 成反比成反比()电势与电势差的关系电势与电势差的关系 要点归纳要点归纳 1.关于电势差的四点说明关于电势差的四点说明 (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，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。即使不放入电荷，任何两点间的电势差也有确定值。(2)求电势差时，必须明确所指的是哪两点的电势差。求电势差时，必须明确所指的是哪两点的电势差。A

5、、B间的间的电势差记为电势差记为UAB，B、A间的电势差记为间的电势差记为UBA。UABUBA。(3)电势差为标量，有正、负之分，电势差的正负表示电场中两电势差为标量，有正、负之分，电势差的正负表示电场中两点间的电势的高低。点间的电势的高低。(4)电场中两点间的电势差与电势零点的选取无关。电场中两点间的电势差与电势零点的选取无关。2.对电势差公式对电势差公式 UABWABq的理解的理解 (1)UABWABq中，中，WAB为为 q 从初位置从初位置 A 移动到末位置移动到末位置 B 静电静电力做的功，力做的功，WAB可为正值，也可为负可为正值，也可为负值，值，q 为电荷所带电荷为电荷所带电荷量，

6、正电荷取正值，负电荷取负值。量，正电荷取正值，负电荷取负值。(2)公式公式 UABWABq不能认为不能认为 UAB与与 WAB成正比、与成正比、与 q 成反比，成反比，只是可以利用只是可以利用 WAB、q 来测量来测量 A、B 两点间的电势差两点间的电势差 UAB。(3)由由 UABWABq可以看出，可以看出，UAB在数值上等于单位正电荷由在数值上等于单位正电荷由 A点移到点移到 B 点时电场力所做的功点时电场力所做的功 WAB。若移动单位正电荷做正。若移动单位正电荷做正功，功，UAB为正值；若移动单位正电荷做负功，则为正值；若移动单位正电荷做负功，则 UAB为负值。为负值。(4)公式公式 W

7、ABqUAB适用于任何电场，适用于任何电场，UAB为电场中为电场中 A、B 两点两点间的电势差，间的电势差，WAB仅是电场力做的功，式中各量均仅是电场力做的功，式中各量均有正负，计有正负，计算中算中 W 与与 U 的角标要对应，即：的角标要对应，即：WABqUAB，WBAqUBA。3.电势和电势差的比较电势和电势差的比较 概念概念 比较比较 内容内容 电势电势 电势差电势差 U 区区 别别 定义定义 电势能与电荷量比电势能与电荷量比值值 Epq 电场力做功与电荷量电场力做功与电荷量比值比值 UWq 决定因素决定因素 由电场和在电场中由电场和在电场中的位置决定的位置决定 由电场和场内两点位由电场

8、和场内两点位置决定置决定 相对性相对性 与零电势点的选取与零电势点的选取有关有关 与零电势点的选取无与零电势点的选取无关关 联联 系系 数值关系数值关系 UABAB；当；当 B0 时，时，UABA 单位单位 相同，均是伏特相同，均是伏特(V)，常用单位还有，常用单位还有 kV、mV 等等 标矢性标矢性 都是标量，但均具有正负都是标量，但均具有正负 物理意义物理意义 均是描述电场的能的性质的物理量均是描述电场的能的性质的物理量 精典示例精典示例 例例1(多选多选)下面关于电势、电势差和电势能的关系，正确的是下面关于电势、电势差和电势能的关系，正确的是()A.电荷在某点的电势能越大，该点的电势越高

9、电荷在某点的电势能越大，该点的电势越高 B.在电场中的两点之间移动电荷，电场力做功越多，这两点的在电场中的两点之间移动电荷，电场力做功越多，这两点的电势差越大电势差越大 C.由于零电势点的选取是任意的，所以电场中两点间的电势差由于零电势点的选取是任意的，所以电场中两点间的电势差也是不确定的也是不确定的 D.电场中电场中A点电势比点电势比B点高点高1 V，则电荷量为，则电荷量为102 C的正电荷从的正电荷从A移到移到B电势能减少了电势能减少了102 J 答案答案 BD 解析解析 根据电势能的公式根据电势能的公式 Epq 可知，电场中电势可知，电场中电势越高的地越高的地方，正电荷在该点具有的电势能

10、越大，负电荷在该点具有的电方，正电荷在该点具有的电势能越大，负电荷在该点具有的电势能越小，故势能越小，故 A 错误；根据公式错误；根据公式 UABWABq，在电场中的两点，在电场中的两点之间移动电荷，电场力做功越多，这两点的电势差越大，故之间移动电荷，电场力做功越多，这两点的电势差越大，故 B正确；电势差与零电势点的选取无关，零电势点的选取是任意正确；电势差与零电势点的选取无关，零电势点的选取是任意的，但是电场中两点间的电势差是确定的，故的，但是电场中两点间的电势差是确定的，故 C 错误；电场错误；电场中中 A 点电势比点电势比 B 点高点高 1 V，则电荷量为，则电荷量为 102 C 的正电

11、荷从的正电荷从 A移到移到 B 电场力做功电场力做功 102 J，电势能减少了，电势能减少了 102 J，故，故 D 正确。正确。例例2 有一电荷量为有一电荷量为q3106 C的点电荷，从电场中的的点电荷，从电场中的A点移点移到到B点时，克服电场力做功点时，克服电场力做功6104 J。从。从B点移到点移到C点电场力做点电场力做功功9104 J。(1)AB、BC、CA间电势差各为多少？间电势差各为多少？(2)如以如以B点电势为零，则点电势为零，则A、C两点的电势各为多少？电荷在两点的电势各为多少？电荷在A、C两点的电势能各为多少？两点的电势能各为多少？解析解析 (1)解法一解法一 先求电势差的绝

12、对值，再判断正、负先求电势差的绝对值，再判断正、负|UAB|WAB|q|6 1043 106 V200 V。因负电荷从因负电荷从 A 移到移到 B 克服电场力做功，必是从高电势点移向克服电场力做功，必是从高电势点移向低电势点，即低电势点，即 AB，UAB200 V。|UBC|WBC|q|9 1043 106 V300 V。因负电荷从因负电荷从 B 移到移到 C 电场力做正功，必是从低电势点移到高电场力做正功，必是从低电势点移到高电势点，即电势点，即 BC，UBC300 V，UCAUCBUBAUBC(UAB)(300200)V100 V。解法二解法二 直接代入数值符号求解直接代入数值符号求解 电

13、荷由电荷由 A 移向移向 B 克服电场力做功即电场力做负功，克服电场力做功即电场力做负功，WAB6 104 J。UABWABq6 1043 106 V200 V。电荷由电荷由 B 移到移到 C 电场力做正功，电场力做正功，UBCWBCq9 1043 106 V300 V。故故 UCAUCBUBA100 V。(2)若若B0，由，由UABAB，得得AUABB200 V，由由UBCBC得得 CBUBC0(300)V300 V。电荷在电荷在A点的电势能点的电势能 EpAqA3106200 J6104 J，电荷在电荷在C点的电势能点的电势能 EpCqC3106300 J9104 J。答案答案 (1)UA

14、B200 V UBC300 V UCA100 V(2)A200 V C300 V EpA6104 J EpC9104 J(1)将各量均带正负号运算：将各量均带正负号运算：WAB的正的正、负号表示正负号表示正、负功；负功；q的正的正、负号表示电性负号表示电性，UAB的正的正、负号反映负号反映A、B的高低的高低。计算时计算时W与与U的角标要对应的角标要对应，即即WABqUAB，WBAqUBA。(2)将各量的绝对值代入运算：将各量的绝对值代入运算：W、q、U均代入绝对值，然后均代入绝对值，然后再结合题意判断电势的高低。再结合题意判断电势的高低。应用公式应用公式 UABWABq的两种思路的两种思路 针

15、对训练针对训练1 电场中有电场中有A、B两点，一个点电荷在两点，一个点电荷在A点的电势能为点的电势能为1.2108 J，在，在B点的电势能为点的电势能为8.0109 J。已知。已知A、B两点两点在同一条电场线上，如图在同一条电场线上，如图1所示，该点电荷的电荷量为所示，该点电荷的电荷量为1.0 109 C，那么，那么()图图1 A.该电荷为负电荷该电荷为负电荷 B.该电荷为正电荷该电荷为正电荷 C.A、B两点的电势差两点的电势差UAB4.0 V D.把电荷从把电荷从A移到移到B，电场力做功为，电场力做功为W4.0 J 解析解析 点电荷在点电荷在 A 点的电势能大于在点的电势能大于在 B 点的电

16、势能点的电势能,从从 A 到到 B电场力做正功电场力做正功,所以该电荷一定为负电荷所以该电荷一定为负电荷,且且 WABEpAEpB1.2 108 J8.0 109 J4.0 109 J，故，故 A 项正确，项正确，B、D 项错项错误；误；UABWABq4.0 1091.0 109 V4.0 V，所以，所以 C 项错误。项错误。答案答案 A 静电力做功与电势差、电势能的关系静电力做功与电势差、电势能的关系 要点归纳要点归纳 静电力做功的四种求法静电力做功的四种求法 四种求法四种求法 表达式表达式 注意问题注意问题 功的定义功的定义 WFdqEd(1)适用于匀强电场适用于匀强电场(2)d表示沿电场线方向的距离表示沿电场线方向的距离 功能关系功能关系 WABEpAEpBEp(1)既适用于匀强电场也适用于既适用于匀强电场也适用于非匀强电场非匀强电场(2)既适用于只受电场力的情况，既适用于只受电场力的情况，也适用于受多种力的情况也适用于受多种力的情况 电势差法电势差法 WABqUAB 动能定理动能定理 W静电力静电力W其他力其他力Ek 精典示例精典示例 例例3 如图如图2，一质量为，一质量为m、