2018-2019学年度高中物理(人教版)选修3-1教学课件：第一章 5 电势差
第一章5 电势差—人教版高中物理选修3-1讲义
5 电势差一、电势和电势差(1)电势差：电场中两点间电势的差值叫做电势差，也叫电压. (2)电场中两点间的电势差与零电势点的选择无关.(3)公式：电场中A 点的电势为φA ，B 点的电势为φB ，则U AB ＝φA －φB ，U BA ＝φB －φA ，可见U AB ＝－U BA .(4)电势差是标量，若U AB 为正值，则A 点的电势比B 点的电势高；若U AB 为负值，则A 点的电势比B 点的电势低.(5)电势差的单位和电势的单位相同，均为伏特，符号是V .(6)电势差的客观性：电势差虽然可以由U AB ＝W ABq 表示，但电势差U AB 由电场本身决定，与在这两点间移动电荷q 的电荷量、静电力做的功W AB 均无关.电势和电势差的比较二、电场力做功与电势差的关系1.公式U AB ＝W ABq 或W AB ＝qU AB 中符号的处理方法：(1)带正、负号进行运算：把电荷q 的电性和电势差U 的正负代入；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.(2)只将绝对值代入公式运算：计算时，q 、U 都取绝对值，算出的功也是绝对值，至于静电力做的是正功还是负功，可以根据电荷的正、负及电荷移动的方向与电场线方向的关系进行判断.2.公式W AB＝qU AB适用于任何电场，其中U AB为电场中A、B两点间的电势差，W AB 仅是电场力做的功，不包括从A到B移动电荷时，其他力所做的功.3.公式W AB＝qU AB中W与U的角标要对应，不要造成混乱，因为U AB＝－U BA，W AB ＝－W BA.1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？(2)如以B点电势为零，则A、C两点的电势各为多少？电荷在A、C两点的电势能各为多少？2如图所示为某静电场等势面的分布，电荷量为1.6×10－9 C的正点电荷从A经B、C到达D点，则从A至D，电场力对电荷做的功为()A.4.8×10－8 JB.－4.8×10－8 JC.8.0×10－8 JD.－8.0×10－8 J3一个带正电的质点，电荷量q＝2.0×10－9 C，在静电场中由a点移动到b点.在这个过程中，除电场力外，其他外力做的功为6.0×10－5 J，质点的动能增加了8.0×10－5 J，则a、b两点间的电势差U ab为()A.1×104 VB.－1×104 VC.4×104 VD.－7×104 V4将一电荷量为－3×10－6 C的负电荷从电场中的A点移动到B点，克服电场力做了3×10－5 J的功，再将该电荷从B点移动到C点，电场力做了1.2×10－5 J的功，则A、C间的电势差为多少？电荷从A点移动到B点再从B点移动到C点的过程中，电势能变化了多少？5电场中有A、B两点，一个点电荷在A点的电势能为1.2×10－8 J，在B点的电势能为0.80×10－8 J.已知A、B两点在同一条电场线上，如图所示，该点电荷的电荷量大小为1.0×10－9 C，则()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U AB＝4.0 VD.把该点电荷从A移到B，电场力做功为W AB＝0.40×10－8 J6如图所示，三条曲线表示三条等势线，其电势φC＝0，φA＝φB＝10 V，φD＝－30 V，将电荷量为q＝1.2×10－6 C的电荷在该电场中移动.(1)把这个电荷从C移到D，静电力做功多少？(2)把这个电荷从D移到B再移到A，电势能变化多少？7如图，一质量为m、电荷量为q(q＞0)的粒子在匀强电场中运动，A、B为其运动轨迹上的两点.已知该粒子在A点的速度大小为v0，方向与电场方向的夹角为60°；它运动到B点时速度方向与电场方向的夹角为30°.不计重力.求A、B两点间的电势差.5电势差1解析(1)解法一：先求电势差的绝对值，再判断正、负.|U AB|＝|W AB||q|＝6×10－43×10－6V＝200 V，因负电荷从A移到B克服静电力做功，必是从高电势点移到低电势点，即φA＞φB，U AB＝200 V.|U BC|＝|W BC||q|＝9×10－43×10－6V＝300 V，因负电荷从B移到C静电力做正功，必是从低电势点移到高电势点，即φB＜φC，U BC＝－300 V.U CA＝U CB＋U BA＝－U BC＋(－U AB)＝300 V－200 V＝100 V.解法二：直接取代数值求.电荷由A移向B克服静电力做功即静电力做负功，W AB ＝－6×10－4 J ，U AB ＝W AB q ＝－6×10－4－3×10－6 V ＝200 V .U BC ＝W BCq ＝9×10－4－3×10－6V ＝－300 V .U CA ＝U CB ＋U BA ＝－U BC ＋(－U AB )＝300 V －200 V ＝100 V . (2)若φB ＝0，由U AB ＝φA －φB ，得φA ＝U AB ＝200 V . 由U BC ＝φB －φC ，得φC ＝φB －U BC ＝0－(－300) V ＝300 V . 电荷在A 点的电势能E p A ＝qφA ＝－3×10－6×200 J ＝－6×10－4 J. 电荷在C 点的电势能E p C ＝qφC ＝－3×10－6×300 J ＝－9×10－4 J. 2 答案 B解析 U AD ＝φA －φD ＝－40－(－10)V ＝－30 V . 所以W AD ＝qU AD ＝1.6×10－9×(－30)J ＝－4.8×10－8 J. 3 答案 A解析 设电场力做功为W ，由动能定理知：W ＋6.0×10－5 J ＝8.0×10－5 J ，可求得W ＝2.0×10－5 J ，因此a 、b 两点间的电势差为U ab ＝Wq ＝1×104 V ，故选A.4 答案 6 V 增加了1.8×10－5 J 解析 AB 间的电势差为： U AB ＝W AB q ＝－3×10－5－3×10－6V ＝10 VBC 间的电势差为：U BC ＝W BC q ＝1.2×10－5－3×10－6 V ＝－4 V所以有：U AC ＝U AB ＋U BC ＝(10－4) V ＝6 V ；电荷从A 点移动到B 点再从B 点移动到C 点的过程中，电势能的变化等于电场力做的功，即：ΔE p ＝W AB ＋W BC ＝(－3×10－5＋1.2×10－5) J ＝－1.8×10－5 J电场力做负功，电荷的电势能增大，增加量为1.8×10－5 J.5答案AD解析A点的电势能大于B点的电势能，将该点电荷从A点移到B点电场力做正功，所以该电荷一定为负电荷，且W AB＝E p A－E p B＝1.2×10－8 J－0.80×10－8 J＝0.40×10－8 J，故A、D正确，B错误；U AB＝W ABq＝0.40×10－8－1.0×10－9V＝－4.0 V，故C项错误.6答案(1)3.6×10－5 J(2)增加了4.8×10－5 J 解析(1)U CD＝φC－φD＝30 VW CD＝qU CD＝1.2×10－6×30 J＝3.6×10－5 J.(2)U DA＝φD－φA＝(－30－10) V＝－40 VW DA＝qU DA＝1.2×10－6×(－40) J＝－4.8×10－5 J所以电势能增加了4.8×10－5 J.7答案mv20 q解析设带电粒子在B点的速度大小为v B.粒子在垂直于电场方向上的速度分量不变，即v B sin 30°＝v0sin 60°①由此得v B＝3v0 ②设A、B两点间的电势差为U AB，由动能定理有qU AB＝12m(v2B－v20) ③联立②③式得U AB＝mv20 q.。
【高中物理】高中物理(人教版)选修3-1同步教师用书： 第1章 5 电势差
5 电势差学习目标知识脉络1.知道电势差的概念，知道电势差与电势零点的选择无关．2．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．(重点)3．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，会应用静电力做功的公式进行计算．(难点)电势差[先填空]1．定义：电场中两点间电势的差值，也叫电压．2．表达式：若A点电势为φA，B点电势为φB.则U AB＝φA－φB；U BA＝φB－φA.3．单位：伏特，符号V.[再判断]1．电势差有正、负，是矢量．(×)2．电场中两点间电势差是恒定的，与零电势点选取无关．(√)3．若U AB>0，说明从A到B电势降低．(√)[后思考]电势差由什么来决定？与电场中有无试探电荷是否有关？与零电势位置的选取有关吗？【提示】电势差由电场中的两点位置来决定，与有无试探电荷无关；与零电势的位置选取也无关．[合作探讨]如图1-5-1所示，A、B、C为同一电场线上的三点，取B点电势为零时，A 点的电势φA＝8 V，C点的电势φC＝－6 V.图1-5-1探讨1：A、C两点的电势差U AC是多少？C、A两点的电势差U CA是多少？【提示】U AC＝φA－φC＝14 V，U CA＝φC－φA＝－14 V.探讨2：若取C点为零电势点，则U AC是多少？φA、φB又各是多少？【提示】U AC＝14 V，φA＝14 V，φB＝6 V.探讨3：选取不同的零电势参考面，电场中某点的电势、两点间的电势差也会随之而改变吗？【提示】电势随之而改变，电势差不变．[核心点击]1．电势差的理解电势差由电场本身的性质决定，与在这两点间移动的电荷的电荷量、电场力做功的大小无关．2．电势和电势差的比较电势φ电势差U AB区别定义φ＝E pqU AB＝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有，与零电势点的选取有关无，与零电势点的选取无关概念比较内容联系数值关系U AB＝φA－φB，U BA＝－U AB单位相同，均是伏特(V)，常用的还有kV、mV等标矢性都是标量，均具有正负物理意义均是描述电场的能的性质的物理量1．在电场中A、B两点间电势差为U AB＝75 V，B、C两点间电势差U BC＝－200 V，则A、B、C三点的电势高低关系为()A．φA>φB>φC B．φA<φC<φBC．φC>φA>φB D．φC>φB>φA【解析】因为U AB＝φA－φB＝75 V>0，所以φA>φB，因为U BC＝φB－φC＝－200 V<0，所以φB<φC，又U AC＝U AB＋U BC＝75 V＋(－200)V＝－125 V<0，所以φA<φC，则φC>φA>φB，C正确．【答案】 C2．有一带电荷量q＝－3×10－6 C的点电荷，从电场中的A点移到B点时，克服静电力做功6×10－4 J，从B点移到C点时，静电力做功9×10－4 J．求：(1)AB、BC、CA间电势差各为多少？(2)如果B点电势为零，则A、C两点的电势各为多少？电荷在A、C两点的电势能各为多少？【导学号：34522011】【解析】根据U＝W q则U AB＝－6×10－4－3×10－6V＝200 V，即φA－φB＝200 VU BC＝9×10－4－3×10－6V＝－300 V，即φB－φC＝－300 V U CA＝φC－φA＝100 V.(2)若φB＝0，则φA＝200 V，φC＝300 VE p A＝φA q＝200×(－3×10－6) J＝－6×10－4 J.E p C＝φC q＝300×(－3×10－6) J＝－9×10－4 J.【答案】(1)200 V－300 V100 V(2)200 V300 V－6×10－4 J－9×10－4 J电势差求解技巧(1)采用直接代入符号运算的方法，会更加便捷，但要注意正、负号的运用．(2)电场中各点间的电势差可依次用代数方法相加，但要注意角标的排序，如U AD＝U AB＋U BC＋U CD，U AB＝－U BA.静电力做功与电势差的关系[先填空]1．公式推导电荷q在电场中从A点移到B点，由静电力做功与电势能变化的关系可得：W AB＝E p A－E p B，由电势能与电势的关系φ＝E pq可得E p A＝qφA，E p B＝qφB.所以W AB＝q(φA－φB)＝q·U AB，所以有U AB＝W AB q.2．公式U AB＝W AB q.3．物理意义电场中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．[再判断]1．若电场中两点间的电势差U AB＝1 V，则将单位电荷从A点移到B点，电场力做功为1 J．(×)2．将电荷量为q的电荷从A点移到B点与将－q从B点移到A点电场力所做的功相同．(√)3．若将电荷q从电场中的A点分别移到B、C、D各点过程中，电场力做功相同，则B、C、D三点的电势必然相等．(√)[后思考]把电荷从电场中电势较高的地方移动到电势较低的地方，电场力做正功还是负功？【提示】根据U AB＝φA－φB，电势差为正．由W AB＝qU AB，若q为负电荷，电场力做负功；若q为正电荷，则电场力做正功．[合作探讨]如图1-5-2所示，带电荷量为q＝＋5.0×10－8 C的点电荷从A点移至B点，克服静电力做功3.0×10－6 J．外力F做功5.0×10－6 J.图1-5-2探讨1：电荷q从A点移至B点的过程中，电势能变化了多少？【提示】电势能增加了3.0×10－6 J.探讨2：A、B两点的电势差U AB为多大？【提示】U AB＝W ABq＝－3.0×10－65.0×10－8V＝－60 V.探讨3：电荷的动能变化了多少？【提示】动能增大了5.0×10－6 J－3.0×10－6J＝2.0×10－6 J. [核心点击]1．正确理解电势差公式U AB＝W AB q(1)用U AB＝W ABq或W AB＝qU AB计算时，W AB、U AB、q都要带入正、负号，理解各物理量正、负号的意义．(2)计算时，也可把各物理量都代入绝对值，电场力做功的正、负根据电荷的移动方向及所受电场力的方向的具体情况来确定，电势差的正、负根据两点电势的高低判断．(3)W AB＝qU AB适用于任意电场．2．电场力做功的求解四法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(1)W AB＝E p A－E p B(2)W AB＝－ΔE p(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W AB＝qU AB动能定理W静电力＋W其他力＝ΔE k3.(多选)如图1-5-3所示的同心圆是电场中的一簇等势面，一个电子只在电场力作用下沿着直线由A向C运动时的速度越来越小，B为线段AC的中点，则有()【导学号：34522012】图1-5-3A．电子沿AC运动时受到的电场力越来越小B．电子沿AC运动时它具有的电势能越来越大C．电势φA>φB>φCD．电势差U AB＝U BC【解析】由于等势线是电场中的一簇同心圆，且电子由A向C运动过程速度越来越小，故题中电场是由一个处于圆心的负电荷产生的，根据库仑定律可以判断，电子沿AC方向运动时受到的电场力越来越大，故A错误；电子沿AC 方向运动时，电场力做负功，故电势能逐渐变大，故B正确；电场线与等势面垂直，且由电势高的等势面指向电势低的等势面，电子由A向C运动过程速度越来越小，故电场力向外，场强向内，故外侧电势较高，故φA>φB>φC，故C正确；电子沿AC 方向运动过程中，电场力逐渐变大，从A 到B 过程电场力较小，故从A 到B 过程电场力做功较少，根据电势差与电场力做功关系U AB ＝W AB q ，可以得到：U AB <U BC ，故D 错误．【答案】 BC4．(多选)空间存在匀强电场，有一电荷量为q (q ＞0)、质量为m 的粒子从O 点以速率v 0射入电场，运动到A 点时速率为2v 0.现有另一电荷量－q 、质量m 的粒子以速率2v 0仍从O 点射入该电场，运动到B 点时速率为3v 0.若忽略重力的影响，则( )A ．在O 、A 、B 三点中，B 点电势最高B ．在O 、A 、B 三点中，A 点电势最高C ．OA 间的电势差比BO 间的电势差大D ．OA 间的电势差比BO 间的电势差小【解析】 由动能定理有：qU OA ＝12m (2v 0)2－12m v 20＝32m v 20；－qU OB ＝12m (3v 0)2－12m (2v 0)2＝52m v 20，故在三点中，B 点的电势最高，A 点的电势最低，OA 间的电势差比BO 间的电势差小，所以选AD.【答案】 AD静电场中功能关系问题的三种情况(1)合力做功等于物体动能的变化量，即W 合＝ΔE k .这里的W 合指合外力做的功．(2)电场力做功决定物体电势能的变化量，即W AB ＝E p A －E p B ＝－ΔE p .这与重力做功和重力势能变化之间的关系类似．(3)只有电场力做功时，带电体电势能与动能的总量不变，即E pl ＋E kl ＝E p2＋E k2.这与只有重力做功时，物体的机械能守恒类似．高中物理考试答题技巧及注意事项在考场上，时间就是我们致胜的法宝，与其犹犹豫豫不知如何落笔，倒不如多学习答题技巧。
2018高中同步新课标高中物理人教版选修3-1课件：第一章 静电场1.6
5.(2014·银川高二检测)如图所示，相距 10 mm 的两等势面 AA′、BB′，其间有一静止的油滴 P，已知它所受的重力是 1.6×10－14 N，所带的电荷量是 3.2×10－19 C，则下面判断正确 的是( )
A．φA>φB，UAB＝100 V B．φA>φB，UAB＝750 V C．φA<φB，UBA＝500 V D．φA<φB，UBA＝1 000 V
答案： D
3．场强E＝1.0×102 V/m的匀强电场中，有相距d＝
2.0×10－2 m的a、b两点，则a、b两点间的电势差可能为( )
A．1.0 V
B．2.0 V
C．3.0 V
D．4.0 V
解析： a、b两等势面的最大距离d＝2.0×10－2 m，故
由公式U＝Ed可得a、b间的最大电势差Umax＝2 V，所以Uab≤2 V，故A、B正确．
相邻等势面间的电势差用 U 表示，所以 E＝Ud
所以 q＝mEg＝mUgd
(2)由图乙知 F 合＝ qE2＋mg2＝ 2mg(因为 qE＝mg)
由动能定理得－F 合 xm＝0－12mv20
所以
xm＝2
mv20 ＝ 2mg
2v20 4g
答案：
(1)正电
mgd U
(2)
2v20 4g
应用公式 U＝Ed 时需要注意下面几个问题： (1)此式仅适用于匀强电场． (2)d 是指电场两点间电场线方向上的距离，而不是两点间 连线的长度．
6．电势差与电场强度的关系
知识自学区
匀强电场中电势差与电场强度的关系 1．关系式 UAB＝_E__d_或 E＝UdAB. 2．物理意义 匀强电场中两点间的电势差等于__电__场__强__度_____与这两点 __沿__电__场__方__向__的__距__离___的乘积． 3．适用条件 (1)__匀__强__电场． (2)d 是两点_沿__电__场__方__向__的距离．
教科版高中物理选修3-1课件1电荷电荷守恒定律
（1）把带正电荷的物体C移近导体A但不接触，观察金属箔有什
么变化？ （2）这时把A和B分开，然后移去C，金属箔又有什么变化？
（3）再让A和B接触，又会看到什么现象？试用原子结构模型解
释看到的现象. 现象： （1）张开 （2）仍然张开 （3）闭合
14
静电感应：把带电导体靠近不带电的导体，使不带电
导体带电的现象. 感应起电：利用静电感应使物体带电.
11
当两个物体相互摩擦时，一些束缚得不紧的电子容
易从一个物体转移到另一个物体上，于是原来呈电
中性的物体由于得到电子而带负电，失去电子的物
体则带正电，而且两者的电荷量必然等值异号.这
就是“摩擦起电”的原因.
12
思考：
用丝绸摩擦玻璃棒时，电子是怎样转移的？哪个
失去了电子？哪个得到了电子？用毛皮摩擦橡胶
C.b立即把a排斥开
D.b先吸引a，接触后又把a排斥开
25
3.把两个完全相同的金属球A和B接触一下，再分开一 段距离，发现两球之间相互排斥，则A、B两球原来的 带电情况可能是（） BCD A．带有等量异种电荷 B．带有等量同种电荷 C．带有不等量异种电荷 D．一个带电，另一个不带电
26
4.有A、B、C三个塑料小球，A和B、B和C、C和A间 都是相互吸引的，如果A球带正电，则（） C A．B、C球均带负电 B．B球带负电，C球带正电 C．B、C球中必有一个带负电，而另一个不带电 D．B、C球都不带电
27
5.科学家在研究原子、原子核及基本粒子时，为了方
便，常常用元电荷作为电量的单位.关于元电荷，下列
论述正确的是（）BCD
A.把质子或电子叫元电荷
B.1.60×10-19C的电量叫元电荷 C.电子带有最小的负电荷，其电量的绝对值叫元电荷 D.质子带有最小的正电荷，其电量的绝对值叫元电荷
高中物理选修3-1课件 第一章 第1节 电荷及其守恒定律
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[合作共研]
[典例] [多选]如图所示，A、B为相互接触 并用绝缘支柱支持的金属导体，起初都不带
电，在它们的下部贴有金属箔片，C是带正电
的小球，下列说法正确的是
()
A．把C移近导体A时，A、B上的金属箔片都张开
B．把C移近导体A，先把A、B分开，然后移去C，A、B上
的金属箔片仍张开
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2．元电荷
(1)电荷量：用来表示 电荷 的多少。其单位是“库仑”，简称“库”，
用 C 表示。 (2)元电荷
①最小的 电荷量 叫做“元电荷”，用 e 表示，则 e＝1.60×10－19 C。
②对元电荷的三点理解：a.元电荷没有正、负之分，也不是实物粒子；
b.质子及电子所带电荷量的绝对值与元电荷 相等，但不能说它们是元电荷； c.电荷量不能 连续变化，自然界中带电体的电荷量都是元电荷 e 的_整__数___倍。
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二、电荷守恒定律及元电荷 1．电荷守恒定律
(1)内容：电荷既不会创生，也不会 消灭 ，它只能从一个物体 _转__移__到另一个物体，或者从物体的一部分 转移 到另一部分；在转 移过程中，电荷的总量保持 不变 ，这个结论叫做电荷守恒定律。
(2)另一种表述：一个与外界没有电荷 交换 的系统，电荷的代 数和保持 不变 。
[即时应用]
[答案] AB
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探规寻律 (1)只有导体中的电子才能自由移动，绝缘体中的电子不 能自由移动，所以导体能够发生感应起电，而绝缘体不能。 (2)凡是遇到接地问题时，该导体与地球可视为一个导体， 而且该导体可视为近端，带异种电荷，地球就成为远端，带同 种电荷。
人教版高中物理选修3-1-第一章-第8节电容器的电容(26张PPT)
讨论：C由Q、U决定吗？
C Q （C不由Q、U决定 ）
U
Q=CU
U Q
C
（Q由C、U决定） （U由Q、C决定 ）
电容器的电容与是否带电或与带 电量的多少无关
(1)意义：是描述电容器容纳电荷本领大小的 物理量，数值上等于使电容器两极板间的电势差 增加1V所增加的带电量．
②若电容器充电后与电源断开，则带电荷 量Q不变；若电容器始终与电源相连，则电压 U不变．
③分析电容器物理量变化常用的公式有：
练一练
1、某一电容器，当带电量为4×10-6C， 两极板间的电势差为20v，求
（1）电容器的电容 （2）当所带电量减半时，电容器的电容
为多少 （3）如果电容器不带电呢？
2、下面关于电容器及其电容的叙述正确的是 ()
解：设最大电势差为U，由动能定理： ，
此时电容器带的电荷量：
布置作业
常见电容器的分类方法
①按形状分：圆柱形电容器，平行板电容 器，球形电容器等．
②按构造分：固定电容器，可变电容器， 半可变电容器等．
可变电容器通常是通过改变正对面积或改 变极板间距离来改变电容的．
③按极板间使用的电介质分：空气电容器， 真空电容器，塑料薄膜电容器，云母电容器， 陶瓷电容器，电解电容器等．
一、电容器
1、任何两个彼此绝缘又相互靠近的导 体都可以构成电容器。这两个导体称 为电容器的电极。
（1）充电： ①使电容器带上电荷的过程 ②充电时两个极板总是带等量的异种电荷 ③每个极板带电量的绝对值叫做电容器的
带电量Q (Q增加 U增加 E增加)
（2）放电： ①使电容器失去电荷的过程
高中物理人教版选修3-1课件：第一章第1节电荷及其守恒定律3
4．常见的两种起电方式 (1)摩擦起电：两个物体相互摩擦时，一些被原子核束缚得不 紧的 电子 从一个物体转移到另一个物体，使得原来呈电中性的 物体由于 得到 电子而带负电，失去电子的物体则带正电的现象．
(2)感应起电： ①自由电子：金属中离原子核较远 的能脱离原子核的束缚而 在金属中 自由活动 的电子． ②静电感应：当一个带电体靠近导体时，由于 电荷间的 相互排斥或吸引 ，导体中的自由电荷便会远离或趋向带电体， 使导体靠近带电体的一端带 异号 电荷，远离带电体的一端 带 同号 电荷的现象． ③感应起电：利用 静电感应 使金属导体带电的过程．
[后判断] (1)科学实验发现的最小电荷量是1 C．(×) (2)元电荷是电荷量的最小单位．(√) (3)某物体带电量为3×10－19C.(×)
预习完成后，请把你认为难以解决的问题记录在下面的表 格中
问题1 问题2 问题3 问题4
学生分组探究一 三种起电方式的比较(对比分析) 第1步 探究——分层设问，破解疑难 1．三种起电方式有何不同？ 2．三种起电方式的实质是什么？
导体中的自由电子 受到带电体对它的 排斥(或者吸引)， 而移向导体的远端 (或者近端)
电荷间的相互作用， 使得自由电子在带电 体和导体上转移，且 重新分布
实质 均为电荷在物体之间或物体内部的转移
第3步 例证——典例印证，思维深化 (多选)如图1－1－1所示，A、B为相互接触的用绝
缘支柱支持的金属导体，起初它们不带电，在它们的下部贴有 金属箔片，C是带正电的小球，下列说法正确的是( )
[后判断] (1)摩擦起电创造了电荷，感应起电是电荷的转移．(×) (2)摩擦起电是电荷由一个物体转移到另一个物体．(√) (3)感应起电过程仍符合电荷守恒定律．(√)
高中物理 选修3-1 第一章 第5讲静电现象
第5讲静电现象【学习目标】1、知道静电平衡状态，理解静电平衡状态下导体的特征；2、了解静电屏蔽的意义和实际运用；知识点一：静电平衡状态及其特点1、静电平衡状态（1）静电平衡状态的定义：处于静电场中的导体，当导体内部（包括表面）的自由电荷不再发生定向移动时，我们说导体达到了静电平衡状态.（2）静电平衡状态出现的原因是：导体在外电场的作用下，两端出现感应电荷，感应电荷产生的电场和外电场共同的作用效果，使得导体内部的自由电荷不再定向移动.（导体内部自由电荷杂乱无章的热运动仍然存在着）2、导体达到静电平衡的条件（1）导体内部的场强处处为零.导体内部的场强E是外电场E0和感应电荷产生的场E/的叠加，即E是E0 和E/ 的矢量和.当导体处于静电平衡状态时，必定有感应电荷的场与外电场大小相等、方向相反，即：E0 =－E/ .（2）处于静电平衡状态的导体，其表面上任何一点的电场强度方向与导体表面垂直,表面场强不一定为零.如果导体表面的场强不与导体表面垂直，必定存在着一个切向分量，这个切向分量就会使得导体表面的自由电荷沿着表面切线方向运动，那么，导体所处的状态就不是平衡状态，与给定的平衡状态相矛盾，所以导体表面的场强方向一定与导体表面垂直.(3)导体是一个等势体，导体表面构成一个等势面.无论是在导体内部还是在导体的表面上或者是由导体的内部到表面上移动电荷，电场力都不做功，这就说明了导体上任何两处电势差为零，即整个导体处处等势.(4)净电荷只分布在导体的外表面，且“尖端”电荷密度大.①导体内部没有净电荷，电荷只分布在导体的外表面；②导体表面越尖锐的地方电荷密度（单位面积的电荷量）越大，凹陷的地方几乎没有电荷.知识点二：尖端放电、静电屏蔽1．空气的电离：导体尖端电荷密度很大，附近的电场很强，强电场作用下的带电粒子剧烈运动，使分子中的正负电荷分离的现象．2．尖端放电：与导体尖端异号的粒子，由于被吸引，而与尖端上电荷中和，相当于导体从尖端失去电荷的现象．尖端放电的应用与防止：(1)应用：避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施．(2)防止：高压设备中导体的表面尽量光滑会减少电能的损失．3．静电屏蔽：金属壳(网)内电场强度保持为0，外电场对壳(网)内的仪器不会产生影响的作用叫做静电屏蔽．静电屏蔽的应用：电学仪器外面有金属壳、野外高压线上方还有两条导线与大地相连．静电屏蔽的实质：静电屏蔽的实质是利用了静电感应现象，使金属壳内感应电荷的电场和外加电场矢量和为零，好像是金属壳将外电场“挡”在外面，即所谓的屏蔽作用，其实是壳内两种电场并存，矢量和为零．静电屏蔽的两种情况因场源电荷产生的电场与导体球壳表面上感应电当空腔外部接地时，外表面的感应电荷因接地将原理解释：(1)避雷针是利用尖端放电保护建筑物的一种设施，其原理是什么？(2)处于静电平衡状态的导体，其内部场强处处为零，若导体是空心的，则空心部分的场强怎样？静电屏蔽是怎样起到屏蔽作用的？答案(1)导体尖端的电荷密度很大，附近的电场很强，空气中残留的带电粒子在强电场的作用下发生剧烈的运动，把空气中的气体分子撞“散”，也就是使分子中的正、负电荷分离．这个现象叫做空气的电离．中性的分子电离后变成带负电的自由电子和失去电子而带正电的离子．这些带电粒子在强电场的作用下加速，撞击空气中的分子，使它们进一步电离，产生更多的带电粒子．那些所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子，由于被吸引而奔向尖端，与尖端上的电荷中和，这相当于导体从尖端失去电荷．(2)空心部分场强为零．静电屏蔽是利用“处于静电平衡状态的导体内部场强处处为零”，即使内部有自由电子，受到的电场力也为0，自由电子不发生定向移动．题1：判断(1)处于静电平衡状态的导体内部任意两点间的电势差为零．(√)(2)静电平衡时，导体内的自由电子处于静止状态．(×)(3)避雷针能避免建筑物被雷击是因为云层中带的电荷被避雷针通过导线导入大地．(×)(4)用金属网把验电器罩起来，再使带电金属球靠近验电器，则验电器箔片能张开．(×)(5)电工穿的高压作业服是用铜丝编织的，目的是铜丝衣服有屏蔽作用，使体内场强为零．(√)题2（静电平衡）：长为l的导体棒原来不带电，现将一带电荷量为＋q的点电荷放在距棒左端R处，如图1所示．当棒达到静电平衡后，棒上的感应电荷在棒内中点P处产生的电场强度大小等于，方向为．答案4kq(2R＋l)2向左解析导体棒在点电荷＋q的电场中发生静电感应，左端出现负电荷，右端出现正电荷，棒中任意一点都受两个电场的影响，即外电场(＋q在该点形成的电场E0)和附加电场(棒上感应电荷在该点形成的电场E′)，达到静电平衡状态时E′＝－E0.题中所求的即为E′，E′＝－E0＝－kq(R＋l2)2＝－4kq(2R＋l)2，负号代表E′和E0方向相反，即方向向左．题3：(多选)如图所示，带负电的点电荷旁有一接地大金属板，A为金属板内的一点，B为金属板左侧外表面上的一点，下列关于金属板上感应电荷在A点和B点的场强方向判断正确的是()A．感应电荷在A点的场强沿E1方向B．感应电荷在A点的场强沿E2方向C．感应电荷在B点的场强可能沿E3方向D．感应电荷在B点的场强可能沿E4方向答案BC解析金属板内的电场强度处处为0，则感应电荷的电场与点电荷的电场等大反向，即感应电荷在A点的场强沿E2方向，选项B正确；金属板表面的电场强度垂直表面向外，即为感应电荷的电场与点电荷的电场的合场强，则感应电荷在B点的场强可能沿E3方向，选项C正确．题4（电荷分布）：如图所示，把一个带正电的小球放入原来不带电的金属空腔球壳内并接触，其结果可能是()A．只有球壳外表面带正电B．球壳的内表面带负电，外表面带正电C．球壳的内、外表面都带正电D．球壳的内表面带正电，外表面带负电答案A小球与球壳接触构成一个新导体，它的电荷量都分布在新导体的外表面，即只有球壳外表面带正电，A对，B、C、D错．（正电荷相互弹开）题5：(多选)如图所示，在绝缘板上放有一个不带电的金箔验电器A和一个带正电荷的空腔导体B.下列实验方法中能使验电器箔片张开的是( )A．用取电棒C(带绝缘柄的导体棒)先跟B的内壁接触一下后再跟A接触B．用取电棒C先跟B的外壁接触一下后再跟A接触C．用带绝缘外皮的导线把验电器A跟取电棒C的导体部分相连，再把取电棒C与B的内壁接触D．使验电器A靠近B答案BCD解析A项中取电棒先和B的内壁接触后，由于B的内壁本身没有电荷，所以再接触A时验电器箔片不张开；B 项中可以使取电棒带电，从而使A带电；C项中用带绝缘外皮的导线实际上是将验电器A和C连成了一个导体，A因接触而带电；D项中是感应起电．所以B、C、D项正确．题6：如图所示，把原来不带电的金属壳B的外表面接地，将一带正电的小球A从小孔中放入金属壳内，但不与B接触，达到静电平衡状态后，则()A．B的空腔内电场强度为零B．B不带电C．B的外表面带正电D．B的内表面带负电答案D解析因为金属壳的外表面接地，所以外表面无感应电荷，只有内表面有感应电荷分布，且由于A带正电，则B 的内表面带负电，D对，B、C错；B的空腔内有带正电的小球A产生的电场和金属壳内表面感应电荷产生的电场，由电场叠加知，电场线的方向由A指向B，所以空腔内电场强度不为零，A错．题7：如图7所示，较厚的空腔球形导体壳中有一个正点电荷，则图中a、b、c、d各点的电场强度大小关系为()A．E a>E b>E c>E d B．E a>E c＝E d>E bC．E a>E c>E d>E b D．E a<E b<E c＝E d答案C解析当静电平衡时，空腔球形导体壳内壁感应出负电荷，外壁感应出正电荷，感应电荷形成的场强与点电荷形成的电场叠加，导致空腔球形导体壳中场强为零．画出电场线的大致分布如图所示．由于a处电场线较密，c处电场线较疏，d处电场线最疏，b处场强为零，则E a>E c>E d>E b，C正确.课堂演练题1．(静电屏蔽)请用学过的电学知识判断下列说法正确的是()A．电工穿绝缘衣比穿金属衣安全B．制作汽油桶的材料用金属比用塑料好C．小鸟停在单根高压输电线上会被电死D．打雷时，待在汽车里比待在木屋里要危险答案B解析电工穿绝缘衣容易产生大量的静电，反而比较危险，选项A错误．塑料油桶会因摩擦而带电，因为塑料是绝缘材料，不能把电荷导走，所以塑料油桶内易产生火花导致塑料油桶爆炸，选项B正确．小鸟停在单根高压输电线上时，加在小鸟两脚间的电压非常小，小鸟不会被电死，选项C错误．打雷时，待在汽车里，汽车的金属外壳起到静电屏蔽的作用，而木屋没有静电屏蔽作用，所以待在汽车里比待在木屋里要安全，选项D错误．题2．(静电平衡的理解)(2018·庆阳一中高二期中)在点电荷－Q的电场中，一金属球处于静电平衡状态，A为球内一点，B为球外表面附近一点，则球上感应电荷在A点和B点所激发的附加场强E A′和E B′的方向在下列几个选项对应的图中最有可能的是()答案C解析金属球达到静电平衡后，金属球内各点的合场强为零，感应电荷产生的电场强度与点电荷－Q产生的电场强度大小相等、方向相反，点电荷－Q在A点产生的场强方向指向－Q，则感应电荷在A点激发的附加场强背离－Q；因球处于静电平衡时，球面是等势面，电场线与等势面垂直，故在B点的合场强方向沿OB方向指向球外，而－Q在B点产生的场强方向指向－Q，根据矢量合成可得球面的感应电荷在B点产生的场强方向；综上所述只有选项C最有可能．题3．(导体的电荷分布)一带有绝缘底座的空心金属球壳A带有4×10－8 C的正电荷，有绝缘柄的金属小球B带有2×10－8 C的负电荷，使B球与球壳A内壁接触，如图所示，则A、B带电荷量分别为()A．Q A＝＋1×10－8 C，Q B＝＋1×10－8 CB．Q A＝＋2×10－8 C，Q B＝0C．Q A＝0，Q B＝＋2×10－8 CD．Q A＝＋4×10－8 C，Q B＝－2×10－8 C答案B解析B与A接触后，负电荷全部分布在外表面，内壁电荷量为零，故B带电荷量为零，A带电荷量为正、负电荷中和后的电荷量，即Q A＝＋2.0×10－8 C，故选B.题4．(尖端放电现象的应用与防止)下列应用与防护不属于尖端放电现象的是()A ．一般高压设备中导体的表面应该尽量光滑B ．一般马路表面建造的很平滑C ．夜间高压线周围会出现一层绿色光晕D ．一般高楼大厦顶部装有避雷针答案 B解析 马路表面建造的很平滑与静电无关，A 、C 、D 属于尖端放电现象，故选B.题5．(静电平衡状态导体特点)一金属容器置于绝缘板上，带电小球用绝缘细线悬挂于容器中，容器内的电场线分布如图所示．容器内表面为等势面，A 、B 为容器内表面上的两点，下列说法正确的是( )A ．A 点的电场强度比B 点的大B ．小球表面的电势比容器内表面的低C ．B 点的电场强度方向与该处内表面垂直D ．将检验电荷从A 点沿不同路径移到B 点，电场力所做的功不同答案 C解析 由电场线的疏密表示电场强度大小可知，A 点的电场强度比B 点的小，A 项错误；沿电场线的方向电势逐渐降低，B 项错误；容器的内表面为一等势面，内表面处各点场强的方向与等势面垂直，C 项对；容器内表面为等势面，在等势面上移动电荷，电场力不做功，D 项错误．题6．(感应电荷场强的计算)如图所示，点电荷A 和B 带电荷量分别为＋3.0×10－8 C 和－2.4×10－8 C ，彼此相距6 cm.若在两点电荷连线中点O 处放一个半径为1 cm 的金属球壳，求球壳上感应电荷在O 点处产生的电场强度．(静电力常量k ＝9×109 N·m 2/C 2)答案 5.4×105 N/C ，方向由O 指向A解析 ＋q 1在O 点的场强大小为E 1＝k q 1(d 2)2＝3×105 N/C ，方向由O 指向B ；－q 2在O 点的场强大小为E 2＝k q 2(d 2)2＝2.4×105 N /C ，方向由O 指向B ；设感应电荷在O 点处产生的场强大小为E 3，由静电平衡条件知E 3＝E 1＋E 2＝5.4×105 N/C ，方向由O 指向A .。
高中物理人教版选修3-1(课件)第一章 静电场 1-6
知 识 脉 络
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匀强电场中电势差与电场强度的关系
[先填空]
UAB d 1．关系式：UAB＝ Ed 或E＝_______ (注：公式中d是两点沿电场方向距离)
2．物理意义：匀强电场中两点间的电势差等于 电场强度 与这两点沿 电场方 向的距离的乘积． 3．适用条件： 匀强 电场．
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图 163 A．4 V C．12 V B．8 V D．24 V
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【解析】 Uad＝φa－φd＝20 V－4 V＝16 V，在匀强电场中，相互平行的等长 线段两端点电势差相等，故 Ubc＝Uad，又因为 Ubc＝φb－φc，所以 φc＝φb－Uad＝24 V－16 V＝8 V，B 正确．
)
图 164
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【解析】 根据电势差与场强的关系：U＝Ed 可知，在 d 相同的情况下，E 越大， U 也越大． 由电场线的疏密可知 ab 间的场强大于 bc 间的场强， 所以： Uab>Ubc； 即 φa－φb>φb－φc,50 V－φb>φb－20 V，所以 φb<35 V.
【答案】 B
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2．(2016· 乐山高二检测)如图 164 为某一电场的电场线和等势面分布，其中 图中实线表示电场线，虚线表示过 a、c 两点的等势面，电势分别为 φa＝50 V，φc ＝20 V 那么 a、c 连线的中点 b 的电势 φb 为(
A．φb＝35 V B．φb>35 V C．φb<35 V D．上述情况都有可能
[先填空] 1．意义：在匀强电场中，电场强度等于两点电势差 与两点沿 电场 方向距离 的比值． 2．E 的另一表述：电场强度在数值上等于沿 电场方向每单位距离上降低的电 势． 3．电场强度的单位： N/C 或 V/m .
2018-2019学年高二物理上学期选修3-1课件：第一章 静电场 1.8
带电荷量的多少无关。这个比值反映了电容器容纳电 荷的能力大小，因此可用 Q 描述电容器容纳电荷本领
U
的大小，即电容器的电容C= Q 。
U
【探究总结】 电容器充、放电过程的比较
内容
过程
充电过程
放电过程
定义
使电容器带电的过程
中和掉电容器所带电荷的过程
内容
过程
过程 示意
充电过程
放电过程
电荷 运动
正电荷向A板移动, 负电荷向B板移动
A.从C= Q 可以看出，电容的大小取决于带电荷量和电
U
压
B.从C= r S 可以看出，电容的大小取决于电介质的种
4kd
类、两极板的正对面积和两极板的位置关系
C.它们都适用于各种电容器
D.C= Q 是适用于各种电容器的定义式，C= r S 是只
U
4kd
适用于平行板电容器的决定式
【解析】选B、D。公式C= Q 是电容的定义式，适用于
一小段距离，则根据C= S 可知，C变大，Q一定，则
4kd
根据Q=CU可知，U减小，则静电计指针偏角θ减小；根
据E= U ，C= S ，Q=CU联立可得E= 4 k Q ，可知Q一定
d
4kd
S
时，E不变；根据U1=Ed1可知P点离下极板的距离不
3.电容：(1)定义：电容器所带的_电__荷__量__与电容器两 极板间的_电__势__差__的比值叫电容。 (2)定义式：C= Q 。
U
4.电容的物理意义：电容是描述电容器_储__存__电__荷__本领
的物理量。 5.电容的单位：国际单位：_法__拉__，符号F，常用单 位：微法(μF)、皮法(pF)。1F=_1_0_6μF=_1_0_1_2 pF。
人教物理选修3-1第1章 1
接触起电
原因
不同物质的原子核 对核外电子的束缚 力不同而发生电子 得失
导体中的自由电子 受带正(负)电物体 吸引(排斥)而靠近( 远离)
自由电荷在带电体与 导体之间发生转移
摩擦后的毛皮与橡 放于电场中的导体
举例 胶棒分别带正电和 两端带有等量异种 验电器的工作原理
物
负电
电荷
理 选
实质
均为电荷在物体之间或物体内部的转移
会和理解，以提高认知的境界。
3．理清本章分析问题的两个角度。
一是电场力的性质——从电荷在电场中受力的角度研究，侧重于利用牛顿运
物
理 选
动定律分析处理问题。
修
二是电场能的性质——从电场力做功使能量变化的角度研究，侧重于利用功
人
教 版
能关系、能量守恒分析处理问题。
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3-1 ·
第一章 静电场
1 电荷及其守恒定律
物 理 选 修 人 教 版
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ3-1 ·
第一章 静电场
〔对点训练1〕 (2018·北京市朝阳区高二上学期期末)用绝缘支柱支撑着 贴有小金属箔的导体A和B，使它们彼此接触。起初它们不带电，贴在它们下部 的并列平行双金属箔是闭合的。现将带正电荷的物体C移近导体A，发现金属箔 都张开了一定的角度。如图所示，则( B )
3．电子的比荷
物
理 选 修
电子的电荷量与电子的__质__量_______之比。mee＝____1_._7_6_×__1_0_11______C/kg。
人 教 版
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3-1 ·
第一章 静电场
『判一判』
(1)两个正电荷之间的作用力为斥力，两个负电荷之间的作用力为引力。
最新人教版高中物理选修3-1第一章《电势差》课件
功与电势能变化的关系可得：WAB＝ EpA －EpB，
而 EpA＝qφA，EpB＝qφB。所以 WAB＝ q(φA－φB)
＝q UAB 。
结论：电场力的功与运动路径无关，只与 初末位置电势差有关。
1.定义 电场中A、B两点间的电势差等于电—场—力
目标二、电势差与电场力做功的关系
思考1、在重力场中，物体沿不同路径从A点下
降到B点，重力做功WAB怎么求？
WAB = EPA – EPB
A
= mghA – mghB hA
= mg△h
B hB
结论：重力的功只与初末位置的高度差有 关，与运动路径无关。
类比问题1、在电场中，电场力的功 与电势差之间又有什么关系呢？
电势差
学习目标
探究电势差和电势之间的关系 探究电势差与电场力做功的关系
类比法
电势 电势差 电场力的功
高度 高度差 重力的功
问题与讨论
目标一、电势差与电势之间的关系 思考1、在重力场中，某点的高度与 测量起点有关。若选择不同的测量 起点，某一位置的高度变不变？
变
思考2、两点之间的高度差变不变？
不变
A．电势差的定义式UAB＝
WAB q
，说明两点间的电势差UAB与
电场力做功WAB成正比，与移动电荷的电荷量q成反比
B．把正电荷从A点移到B点电场力做正功，则有UAB>0
C．电势差的定义式中，UAB与移动电荷的电荷量q无关
D．电场中A、B两点间的电势差UAB等于把正电荷q从A点移动 到B点时电场力做的功
做的功与电荷量q的比值。
2、公式
WAB qU AB
U AB
人教版高中物理选修3-1课件第一章探究静电力
２、不完全相同的金属物体接触后电荷分配规律： 不一定均分，分配的比例与两个导体的大小及形 状有关，如果两个导体的大小形状确定，则分配 比例一定
二、含库仑力的共点力的平衡
分析方法与力学相同 (1)确定对象 (2)受力分析 (3)合成或正交分解 (4)运用平衡条件
例5、 A、B两个点电荷，相距为r，A带有9Q的正电 荷，B带有4Q的正电荷
课堂训练4
下列说法中正确的是（ ）D
A.点电荷就是体积很小的电荷．
B.点电荷就是体积和带电量都很小的带电体．
C.根据 当r
可知F， k
0 时，F
q1q2 r∞ 2
D.静电力常量的数值是由实验得到的．
课堂训练5
真空中有两个点电荷，它们之间的静电力为F，若
将每个电荷的电量都加倍，同时使它们之间的距
A、F
B、2F
C、
D、
课堂训练2
思考题:当两个带电体之间的距离趋近于零时，库 仑力将趋于无穷大吗？
【答】：不，此时不能看成点电荷
课堂训练3
关于点电荷的下列说法中不正确的是（ C） A.真正的点电荷是不存在的． B.点电荷是一种理想模型． C.足够小的电荷就是点电荷． D.一个带电体能否看成点电荷，不是看它的 尺寸大小，而是看它的形状和大小对所研究 的问题的影响是否可以忽略不计
例7、 如图，质量均为m的三个带电小球A、 B、C，放置在光滑的绝缘水平面上，彼此 相隔的距离为L，（L比球半径r大的多）， B球带电量为QB=-3q，A球带电量为QA=6q, 若在C上加一水平向右的恒力F，要使A、B、 C三球始终保持L的间距运动，求
（1）F的大小？ （2）C球所带电量为多少？带何种电荷？
一、点电荷 是一种理想模型.当带电体的线度比起相 互作用的距离小很多时,带电体可视为点电荷.
人教版高中物理选修3-1课件：1
点拨
一带正电的质点处于静止状态，则
Eq=mg，又极板始终与电池相连，则极板间
电压不变，由 E U ，d变大，E变小，又
C
S
d
4kd ，d变大，C变小，所以D选项正确。
教材习题答案
1.答：
电容器的相关计算
内容解析
一、电容器 二、电容 三、平行板电容器的电容 四、常见电容器
一、电容器
电容器是一种重要的电学元件，应用广泛。
在两个相距很近的平行金属板中间夹上一层绝 缘物质——电介质（空气也是一种电介质），就构 成了一个最简单的电容器，叫做平行板电容器。
平行板电容器
这两个金属板叫做极板 中间的绝缘物质叫做电介质
2.（2000 全国）对于水平放置的电容器， 下列说法正确的是（ ）BC。D
A.将两板的间距增大，电容将增大
B.将两极板平行错开，使正对面积减小， 电容将减小
C.在下板的内表面放置一面积和极板相等、 厚度小于极板间距的陶瓷，电容将增大
D.在下板的内表面上放置一面积和极板 相等、厚度小于极板间距的铝板，电容将增大
C.将两极板正对面积变为2S
D.两极板间充入电介质常数为2的电 介质
6.有两个平行板电容器，它们的电容之 比是3：2，带电量之比是3：1，如果有两个 电子分别从两个电容器的负极板到正极板， 则这两个电子的动能增量之比是多少？
解： C1:C2=3:2 Q1:Q2=3:1
C
Q U
, 则U
Q C
可以推出U1:U2=2:1
则a和b的比荷之比是：（ D ）。
A.1:2 B.1:8
人教版高中物理(选修3-1)
人教版高中物理(选修3-1) 重、难点梳理第一章电场§1.1 电荷及其守恒定律一、课标及其解读1、了解摩擦起电和感应起电，知道元电荷（①知道自然界存在两种电荷。
同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引；②了解摩擦起电、感应起电，能从物质微观结构的角度认识物体带电的本质；③知道元电荷、电荷量的概念，知道电荷量不连续变化。
）2、用原子结构和电荷守恒的知识分析静电现象（①知道电荷守恒定律；②应掌握完全相同的两个带电金属球相互接触后，电荷间的分配关系。
）3、了解静电现象及其在生产、生活中的应用（如静电喷涂、静电复印、经典植绒、静电除尘等。
）二、教学重点从物质微观结构的角度认识物体带电的本质。
三、教学难点起电的本质四、教学易错点1、在静电感应现象中，金属导体内移动的是电子，而不是质子；2、元电荷是电荷量，并不是某个实体电荷；3、电荷量是不连续的，电荷的正负表示其带电性质。
五、教学疑点1、对起电方式及实质的理解（①对物质内部微观结构分析，说明部分物质内部电子可以自由移动；②电荷守恒，说明起电的实质不是新电荷的产生。
）2、电中性的解释，加深学生对起电的理解。
六、教学资源（一）教材中重视的问题1、关于静电现象方面的知识，初中已有介绍，而高中则更侧重于从物质微观结构的角度去认识物体带电的本质，如教材中提到的导体与绝缘体；2、能用静电现象解释生活中的现象（如课本P5第1题）。
（二）教材中重要的思想方法1、各种守恒定律是物理学的基本规律，本节进一步突出守恒的思想；2、培养学生对实验现象进行归纳、总结的能力，教材中各种实验现象均未给出具体的结论，这就要求教学中要渗透科学探究的思想方法。
§1.2 库仑定律一、教学要求1、知道点电荷，体会科学探究中的理想模型方法（①了解点电荷；②明确点电荷是个理想模型及把物体看成点电荷的条件；③体会理想化物体模型在科学研究中的作用与意义。
）2、知道两个点电荷间的相互作用规律（①通过实验,探究影响电荷间相互作用力的因素,了解库仑定律的建立过程；②知道两个点电荷相互作用的规律（库仑定律及其适用条件）；③能用数学知识解决库仑定律中存在的极值问题。
2018-2019高中同步新课标高中物理人教版选修3-1课件：第一章 静电场1.2
物理 选修3-1
第一章 静电场
知识自学区
要点探究区
达标检测区
课时作业（二）
库仑力也叫静电力，是“性质力”，不是“效 果力”．它与重力、弹力、摩擦力一样，具有自己的特性．
物理 选修3-1
第一章 静电场
知识自学区
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课时作业（二）
2－1：真空中两个相同的带等量异种电荷的小
物理 选修3-1
第一章 静电场
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课时作业（二）
解析： 一个带电体能否看作点电荷，不是以其大小、形 状而定，而是看它的大小、形状对它们之间的作用力而言是否 可以忽略．若可以忽略，就可以看作点电荷，否则就不能看作 点电荷．一切带电体都有可能看成是点电荷，A、B 错，C、D 对．
物理 选修3-1
第一章 静电场
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课时作业（二）
我国的 FY－3A 卫星上可观测到高能质子和高能电 子．如图所示，分别在 A、B 两点放置点电荷 Q1＝＋2×10－14 C 和 Q2＝－2×10－14 C．在 AB 的垂直平分线上有一点 C，且 AB ＝AC＝BC＝6×10－2 m．如果有一高能电子在 C 点处，它所受 的库仑力的大小和方向如何？
物理 选修3-1
第一章 静电场
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课时作业（二）
3．库仑定律 (1)内容：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它 们的电荷量的乘积_成__正__比__，与它们的距离的二次方_成__反__比___， 作用力的方向在它们的连线上． (2)表达式：F＝kqr1q2 2.式中，k 叫作静电力常量，k＝9.0×109 N·m2/C2. (3)适用条件：真空中的_点__电__荷____．
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迁移应用 1.将一带正电的点电荷从无限远处移入电场中的 M 点,静电力 做功 6.0×10-9 J,若将另一带等量负电的点电荷从电场中的 N 点移至 无限远处,静电力做功 7.0×10-9 J,以无限远处的电势为零,则 M、N 两点的电势关系正确的是( ) A.φM<φN<0 B.φM>φN>0 C.φN<φM<0 D.φN>φM>0 解析:题中电势零点为无限远处,即 φ∞=0,
激趣诱思
பைடு நூலகம்
在高压电线杆上经常可以看到写着“高压危险!”的警示牌,媒体 上也经常见到一些由于高压造成的伤亡事件。 人体所能承受的安全 电压只有 36 V,可是户外的高压线电压高达几万甚至几十万伏,而落 在高压线上的小鸟却安然无恙。你知道这是为什么吗? 简答:主要原因有这么几个方面: 第一,鸟多是一只脚站立的。(注意观察家禽和其他鸟类在地面 的站立) 第二,即使双脚站立,由于小鸟两脚间距离很短,两脚间的电势差 也就相对很小。 第三,双脚站立的时候,相对于电线,小鸟身体电阻要大得多,尤 其爪子上面有角质层,电阻太大,相当于电线在小鸟两脚间形成短路, 所以通过小鸟身体的电流很小,就没有生命危险了。
解析:A、 B 两点间的电势差是由电场本身的性质决定的,不能说 两点间的电势差 UAB 与静电力做的功 WAB 成正比,与移动电荷的电 荷量 q 成反比,选项 A 错误;由公式 UAB=
������������������ 可以看出,A、B ������
两点间
的电势差在数值上等于将单位正电荷从 A 点移到 B 点静电力做的功, 选项 B 错误,C 正确;无论电荷在电场中是否受到其他力的作用,电势 能的变化都等于静电力做的功,选项 D 错误。 答案:C
思考探究 如图所示,同一条电场线上的 A、 B、 O 三点电势值分别为 4 V、 1 V、0。 结合上述情境讨论: (1)A、 B 两点间的电势差 UAB 和 B、 A 两点间的电势差 UBA 分别 为多少?二者有什么关系? 答案:UAB=φA-φB=3 V UBA=φB-φA=-3 V UAB=-UBA
5
电势差
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学 习 目 标 重 点 难 点 1.理解电势差的概念,知道电势差与电势零点的选择无关。 2.掌握两点间电势差的表达式,知道两点之间电势差的正负 与这两点的电势高低之间的对应关系。 3.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,会应用静电力做功的公式进行计算。 重点:1.电势差的定义式及概念的理解。 2.静电力做功公式的推导及公式的理解。 难点:1.静电力做功公式的理解及应用。 2.电势差公式中各物理量角标的理解及各物理量正负号的物 理意义。
(2)如果取 φA=0,则 B、O 两点的电势为多少?UAB 为多少?UBA 为 多少?二者有何关系? 答案:φB=-3 V,φO=-4 V UAB=φA-φB=3 V UBA=φB-φA=-3 V 同样有 UAB=-UBA (3)由(1)(2)中结果你能得到什么结论? 答案:①电势具有相对性,与零电势点的选取有关,而电势差是绝 对的,与零电势点的选取无关。②电场中两点之间的电势差 UAB=-UBA。
预习导引
电势差 1.定义:电场中任意两点间电势的差值叫作电势差,也叫作电压, 它与电势零点的选取无关。 2.电场中 A 点的电势记作 φA,B 点的电势记作 φB,则 A、B 两点 间的电势差表示成 UAB=φA-φB,B、A 两点间的电势差表示成 UBA=φB-φA。 3.矢标性:标量,只有大小,没有方向,但有正负之分。①UAB>0,说 明 φA>φB;②UAB<0,说明 φA<φB。 4.电荷 q 在电场中从 A 点移动到 B 点,A、B 两点间的电势差为 UAB,则静电力做的功 WAB=qUAB,该公式不仅适用于匀强电场,而且对 非匀强电场(或任何电场)也成立。 5.定义:在电场中把试探电荷从 A 点移动到 B 点静电力所做的功 WAB 跟被移动的电荷的电荷量 q 的比值叫作 A、 B 两点间的电势差。 ������������������ UAB= 公式记作______________ 。 ������
E ������ q
电势差 静电力做功与电荷量 W 比值:UAB= AB =φA-φB
q
由电场和在电场中的位置 由电场和场内两点的 决定 相对位置决定 相对性 与势能零点选取有关 与势能零点选取无关 数值关系 UAB=φA-φB,当 φB=0 时,UAB=φA 矢标性 都是标量,但均具有正、负 物理意义 均是描述电场能的性质的物理量
典题例解 【例 1】 对于电场中的 A、B 两点,下列说法正确的是( A.公式 UAB=
������������������ ,说明 ������
)
A、B 两点间的电势差 UAB 与静电力做的
功 WAB 成正比,与移动电荷的电荷量 q 成反比 B.A、B 两点间的电势差等于将正电荷从 A 点移到 B 点静电力 做的功 C.将 1 C 的电荷从 A 点移到 B 点,静电力做 1 J 的功,则这两点间 的电势差为 1 V D.若电荷由 A 点移到 B 点的过程中,除受静电力外,还受其他力 的作用,则电荷电势能的变化就不再等于静电力所做的功 思路分析:解答本题应把握以下两点: (1)电势差由电场本身的性质决定,与在这两点间移动的电荷的 电荷量、静电力做功的多少无关; (2)不管电荷受几个力,电势能的变化总等于静电力所做的功。
则
6.0×10-9 J 6.0×10-9 J U∞M=φ∞-φM=0-φM= ,φM= <0; ������ -������
预习交流 如果某一点的高度可以理解为该点距离零参考点的高度差,那 么某一点的电势差应该如何理解呢? 答案:某一点的电势可以理解为距零参考点的电势差,即 φA=UAO。
一、 电势差
知识精要 1.讲电势差必须明确所指的是哪两点的电势差 UAB=φA-φB,UBA=φB-φA,UAB=-UBA。
2.电势差与电势的比较 电势 定义 决定因素 电势能与电荷量比 值:φ=