2018-2019学年鲁科版选修3-1 第2章第3节电势差学案 (1)

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第2章第3节电势差

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三、示波管的工作原理 1．示波器构造的核心部件：示波管 . 2．示波管的构造和工作原理 (1)构造：阴极射线管示波管主要由电子枪、偏转电极、荧光屏、示波管内抽成真空如图所示：
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(2)对于阴极射线管示波器来说，若只给竖直偏转板加变化的电压，我们会观察到一条竖直亮线；若只给水平偏转板加变化的电压，我们会观察到一条水平亮线． (3)通常要研究的信号电压要加在竖直偏转板上，水平偏转板所加电压要与信号电压具有相同的周期，该电压我们称为扫描电压．
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2．电场强度的单位牛/库或伏/米：符号 N/C 或 V/m.
1 V/m＝1 J/(C·m)＝1 N·m/(C·m)＝1 N/C
3．场强 E 物理意义的另一种表述
场强E的方向是电势降落最快的方向场强E的大小描述沿电场线方向电势降落的快慢所谓降落最快，就是走一定的距离，电势减少最多，但反过来说，电势降低的方
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电势差与电场力做功的关系 1．电势差的概念 (1)定义：电场中两点间的电势的差值，称为电势差． (2)大小：UAB＝φA－φB＝EpA－q EpB＝WqAB(和重力场中的高度差相似)在数值上等于电荷在电场中两点间移动时，电场力做功跟它的电荷量的比值． (3)电势差的正负：UAB 为正值，说明 φA＞φB；UAB 为负值，说明 φA<φB. (4)电势差的决定因素：由电场本身性质决定，与 WAB、q 无关，与零电势的选取无关．
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[典例 1] 将一个电荷量为－2×10－8C 的点电荷，从零电势点 S 移到 M 点要克服电场力做功 4×10－8J，则 M 点电势 φM＝________.若将该电荷从 M 点移到 N 点，电场力做功 14×10－8J，则 N 点电势 φN＝________，MN 两点电势差 UMN＝________.

鲁科版高中物理选修31全册学案

目录第一章静电场 (2)1.1 电荷及其守恒定律 (2)1.2 库仑定律 (8)1.3 电场强度 (16)1.4 电势能和电势 (29)1.5 电势差 (39)1.6 电势差与电场强度的关系 (45)1.7 静电现象的应用 (52)1.8 电容器的电容 (59)1.9 带电粒子在电场中的运动 (69)第一章复习 (77)第一章测试 (80)第二章恒定电流 ...................................................................................................... 错误！未定义书签。

2.1《电源和电流》........................................................................................... 错误！未定义书签。

2.2 电动势......................................................................................................... 错误！未定义书签。

2.3 欧姆定律..................................................................................................... 错误！未定义书签。

2.4 串联电路和并联电路................................................................................. 错误！未定义书签。

2.5 焦耳定律..................................................................................................... 错误！未定义书签。

高中物理选修3-1鲁科版《2.3+电势差》学案

第3节电势差电场与重力场的物理量类比。

一、电势差例题1：在电场中把一个电荷量为—6×10-6C的点电荷从A点移动到B点，克服电场力做功3×10—5J。

问：这两点之间的电势差是多少？如果将电荷q从电场中拿走，两点间电势差又是多少？二、电场力做功1.如图所示，虚线a、b和c是在O点处的一个点电荷形成的静电场中的三个等势面，一带正电粒子射入该电场中，其运动轨迹如实线KLMN所示．不计重力，由A.O点处的电荷一定是正电荷B.a、b、c三个等势面的电势关系是φa＞φb＞φcC.粒子运动时的电势能先增大后减小D. 粒子运动时的动能能先增大后减小2.一质量为m的带电小球，在竖直方向的匀强电场中以水平速度抛出，小球的加速度大小为g，空气阻力不计，小球在下落h的过程中，则（）A.小球的动能增加B.小球的电势能增加C.小球的重力势能减少D.小球的机械能减少作业1.如图所示，实线为电场线的分布情况，某带电粒子仅在电场力作用下由A点运动到B点，虚线为其运动轨迹，粒子在A点的速度方向如图，可以判断（）A.粒子在A点的加速度大于它在B点的加速度B.粒子在A点的动能大于它在B点的动能C.粒子在A点的电势能大于在B点的电势能D.A点的电势低于B点的电势2.（多选）如图所示，真空中有一个固定的点电荷，电荷量为+Q．图中的虚线表示该点电荷形成的电场中的等势面．有两个一价离子M、N（不计重力，也不计它们之间的电场力）先后从a点以相同的速率v0射入该电场，运动轨迹分别为曲线apb和aqc，其中p、q分别是它们离固定点电荷最近的位置．以下说法正确的是（）A.M是正离子，N是负离子B.M在p点的速率大于N在q 的速率C.M在b点的速率大于N在c的速率D.M从p→b过程中电势能的增量小于N从a→q电势能的增量3.如图所示，虚线a、b、c为三个同心圆，圆心处有一个点电荷，现从c圆外面某点P以相同的速率分别发射两个电荷量大小、质量大小都相同的带电粒子，仅在电场力作用下，它们分别沿PM、PN轨迹运动到M、N两点，已知M、N两点都处于圆周c上，以下判断正确的是（）A.两粒子带异种电荷B.两粒子带同种电荷C.到达M、N时两粒子速率v M＞v ND.到达M、N时两粒子速率v M＜v N4.在电场中把一个电荷量q＝-6×106-C的点电荷从A点移到B点，克服电场力做功3×105-J,问:(1)该点电荷的电势能如何变化，变化多少？(2)A、B两点间的电势差是多少? 如将电荷q从电场中拿走，A、B两点间的电势差又是多少?(3)如果已知A点的电势为5V，则B点的电势为多大？(4)如在从B点向A点移动电量为2q的电荷时，该电荷的电势能的变化为多少？5.场中把ｑ＝2×10－9C的正电荷从A移到B时电场力做了1.5×10－7J的正功，再把这个正电荷从B移到C时电场力做了4×10－7J的负功，A、B、C三点电势高低情况如何？A、C间电势差是多大？。

鲁科版-选修3-1-第2章电势能与电势差-第3节电势差全国获奖

说课稿一.说教材1. 教材地位.本节课学习电势差与电场强度的关系.教材以匀强电场为例进行,介绍二者的关系.电势差与电场强度是本章重要的概念,因为它们分别描述了电场的两大性质:能的性质和力的性质.因此从教材地位来说,本节内容起一个桥梁、纽带的作用,将电场的两大性质联系起来.2. 教材特点.①内容较小 (只有11行文字) ,应用性强,在以后的许多问题中都会涉及本节知识的应用;②逻辑推理能力的要求较高,在推导U=Ed 的过程中要能够切实理解推导的条件,需要相关知识点(W=Fs)方可完成推导.二.说教学目标1.能够推导出匀强电场中电势差与电场强度的关系U=Ed,并能理解这个关系式.2.能够用U=Ed 进行简单的分析计算. 3. 明确电势与场强的关系(无直接关系).三.说教学重难点1.重点是对U=Ed 的推导和理解(尤其是成立条件的理解). 2. 难点是对电势与场强无直接关系的理解.四.说教学方法教师提出不同的情景，提问点拨，让学生思考探究，最后师生共同归纳本节知识结构。

五、说过程1、问题：既然电场强度、电势差都可以描述电场，那么两者有何关系？--引入新课然后让学生计算三种情景下的电场力做的，从里面感悟：匀强电场中电势差与电场强度的关系：Ed U AB =，这三种情景目的是让学生探索Ed U AB =的使用范围。

第四中情景是为了突破难点：电场强度与电势无直接关系。

2、本节课的教学程序如下：复习引入---学生自主探究E与U的关系---互动探讨的关键点---教师提问引申---学生探究强化---教师点拨拓展---师生互动归纳---小结归纳。

3、教学过程中老师设置情景引导，学生自主探究。

六、说德育创新有很多形式，把旧知识重新组合得到新的知识，也是创新的一种。

想借助本节课在这方面给学生一个启示。

学习感知科学的价值和应用，培养对科学的兴趣、坚定学习思考探索的的信念也是这节课的另一个方面。

高中物理第2章电势能与电势差第2节电势与等势面教学案鲁科版选修3-1-鲁科版高二选修3-1

第2节电势与等势面1.电荷在电场中某点的电势能跟电荷量的比值，叫做该点的电势。

2．电场中各点电势的值可正、可负、可为零，既与产生电场的电荷有关，也与零电势位置的选择有关。

3．沿电场线的方向，电势降低。

4．电场中电势相等的点构成的面叫做等势面。

电场线和等势面垂直，且由电势较高的等势面指向电势较低的等势面。

一、电势定义电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值公式φ＝E p q 单位在国际单位制中，电势的单位是伏特，符号是V,1 V ＝1 J/C二、等势面1．等势面(1)定义：电场中电势相等的点构成的面。

(2)特点：由于在等势面上电荷受到的电场力跟等势面垂直，所以电荷在同一个等势面上运动时电场力不做功。

2．几种常见电场的等势面电场等势面的特点图示点电荷的电场等势面是一系列以点电荷为球心的球面，如图中虚线所示。

等量异种电荷的电场左右对称，过两点电荷连线中点的中垂面是一个等势面，如图中虚线所示。

等量同种电荷的电场左右对称，以正电荷为例，如图中虚线所示。

匀强电场等势面是与电场线垂直的，间距相等且相互平行的一簇平面，如下图。

三、尖端放电1．定义带电较多的导体，在尖端部位，场强大到使周围的空气发生电离而引起放电的现象。

2．尖端放电的应用和防止(1)应用：避雷针是利用尖端放电的原理来防止雷击的，它的作用是可以中和云层中的部分电荷，更主要的是把云层中的大量电荷引入地下。

(2)防止：尖端放电会导致高压设备上的电能的损失，所以高压设备中导体的表面要做得尽可能地光滑。

1．自主思考——判一判(1)沿一条电场线方向上的各点，电势不可能相同。

(√)(2)电场中某点的电势与E p成正比，与q成反比。

(×)(3)电势与电场强度无任何关系。

(√)(4)电荷在等势面上移动时不受电场力作用，所以不做功。

(×)(5)等势面上各点电势、场强均相同。

(×)(6)电场线与等势面垂直。

(√)2．合作探究——议一议(1)在电势越高的地方，某电荷的电势能是否越大？[提示]对于正电荷，在电势越高的地方，电势能越大；对于负电荷，在电势越高的地方，电势能越小。

物理鲁科版选修3-1学案：第2章电势能与电势差 Word版含解析

本章整合知识建构综合应用专题1电势能、电场力做功与电容器总结:电场力对电荷做正功,电荷的电势能减少,对电荷做负功,电荷的电势能增加.所以电场力对电荷所做的功等于电荷电势能变化的负值;平行板电容器给提供一个匀强电场.【例1】一平行板电容器的电容为C,两板间的距离为d,上板带正电,电荷量为Q,下板带负电,电荷量也为Q,它们产生的电场在很远处的电势为零.两个带异号电荷的小球用一绝缘刚性杆相连,小球的电荷量都为q,杆长为L,且L<d.现将它们从很远处移到电容器内两板之间,处于下图所示的静止状态(杆与板面垂直),在此过程中两个小球克服电场力所做总功的大小等于多少？(设两球移动过程中极板上电荷分布情况不变)( )A.Cd QLqB.0C.CdQq (d-L) D.Qd CLq 解析：从功的公式角度出发考虑沿不同方向移动杆与球,无法得出电场力所做功的数值.但从电场力对两个小球做功引起两小球电势能的变化这一角度出发,可以间接求得电场力对两个小球做的总功.只要抓住运动的起点、终点两个位置两小球的电势能之和,就能求出电场力的功.初始两小球在很远处时各自具有的电势能为零,所以E 0=0;终点位置两球处于如图所示的静止状态时,设带正电小球的位置为a,该点的电势为U a ,则带正电小球电势能为qU a ;设带负电小球的位置为b,该点的电势为U b ,则带负电小球电势能为-qU b .所以两小球的电势能之和为: E t =q(U a -U b )=qEL=CdqQL 所以电场力对两小球所做的功为:W=E 0-E t =-Cd qQL ,即两个小球克服电场力所做总功的大小等于CdQLq ,选项A 正确. 答案：A【例2】一平行板电容器充电后与电源断开,负极板接地.在两极板间有一正电荷(电荷量很小)固定在P 点,如图所示.以E 表示两极板间的场强,U 表示电容器的电压,W 表示正电荷在P 点的电势能.若保持负极板不动,将正极板移到图中虚线所示的位置,则( )A.U 变小,E 不变B.E 变大,W 变大C.U 变小,W 不变D.U 不变,W 不变解析：因为电容极板所带电荷量不变,且正对面积S 也不变,据E=4πkQ/(ε·S)可知E 也不变.据U=Ed,因d 减小,故U 减小.因P 点的电势没有发生变化,故W 不变.答案：AC专题2静电场中的综合问题总结:电场中除了新增加的几个物理量之外,研究问题的方法几乎与力学无区别,力学里常见到的问题,在电场中均可出现,因此说电场是综合性很强的一个知识模块.【例1】如图所示,直角三角形的斜边倾角为30°,底边BC 长为2L,处在水平位置,斜边AC 是光滑绝缘的,在底边中点O 处放置一正电荷Q,一个质量为m,电荷量为q 的带负电的质点从斜面顶端A 沿斜边滑下,滑到斜边上的垂足D 时速度为v.(1)在质点的运动中不发生变化的是( )A.动能B.电势能与重力势能之和C.动能与重力势能之和D.动能、电势能、重力势能三者之和(2)质点的运动是( )A.匀加速运动B.匀减速运动C.先匀加速后匀减速的运动D.加速度随时间变化的运动(3)该质点滑到非常接近斜边底端C 点时速率v C 为多少？沿斜面下滑到C 点的加速度a C 为多少？解析：(1)由于只有重力和电场力做功,所以重力势能、电势能与动能的总和保持不变.即D 选项正确.(2)质点受重力mg 、库仑力F 、支持力N 作用,因为重力沿斜面向下的分力mgsinθ是恒定不变的,而库仑力F 在不断变化,且F 沿斜面方向的分力也在不断变化,故质点所受合力在不断变化,所以加速度也在不断变化,选项D 正确. (3)由几何知识知B 、C 、D 三点在以O 为圆心的同一圆周上,是O 点处点电荷Q 产生的电场中的等势点,所以q 由D 到C 的过程中电场力做功为零,由能量守恒可得:mgh=21mv c 2-21mv 2 其中h=BD sin60°=BC sin30°sin60°=2L×21×23=23L 得v C =gL v 32质点在C 点受三个力的作用:电场力F,方向由C 指向O 点;重力mg,方向竖直向下;支撑力F N ,方向垂直于斜面向上.根据牛顿第二定律得:mgsinθ-Fcosθ=ma c ,即mgsin30°2LkQq -cos30°=ma c 解得:a c =21g 223mL kQq -. 答案：(1)D (2)D (3)v C =gL v 32+ a C =21g 223mL kQq - 【例2】如图所示,在场强为E 的水平的匀强电场中,有一长为L,质量可以忽略不计的绝缘杆,杆可绕通过其中点并与场强方向垂直的水平轴O 在竖直面内转动,杆与轴间摩擦可以忽略不计.杆的两端各固定一个带电小球A 和B,A 球质量为2m,带电荷量为+2Q;B 球质量为m,带电荷量为－Q.开始时使杆处在图中所示的竖直位置,然后让它在电场力和重力作用下发生转动,求杆转过90°到达水平位置时A 球的速度多大？解析：根据动能定理列式,两球速度大小相等,得:2mg 2L -mg 2L +2QE 2L +QE 2L =21×2mv 2+21mv 2,解得v=m QEL gL +31. 答案：v=m QEL gL +31 科海观潮密立根密立根(Robert Andrews Millikan)是著名的实验物理学家,1907年开始,他在总结前人实验的基础上,着手电子电荷量的测量研究,之后改为以微小的油滴作为带电体,进行基本电荷量的测量,并于1911年宣布了实验的结果,证实了电荷的量子化.此后,密立根又继续改进实验,精益求精,提高测量结果的精度,在前后十余年的时间里,做了几千次实验,取得了可靠的结果,最早完成了基本电荷量的测量工作.1917年精确测定出e 值为4.807×10-10静电单位电荷量,误差±0.005×10-10范围静电单位电荷量.密立根油滴实验装置1909年12月至1910年5月,密立根与他另一名学生弗雷切尔(H.Fletcher)用油(或甘油和汞)做了近两百颗的油滴的平衡实验.他们宣称,在所有情况下液滴从空气中捕获的电荷都是最小电荷的整数倍.综合所有数据,并对斯托克斯定律进行修正,得到电子电荷的平均值e=4.891×10-10 esu.1910年以后,密立根在平衡油滴法的基础上,进一步改进实验方法.他让油滴在电场力和重力的共同作用下,上上下下地运动.如果用X射线或镭照射油滴,使油滴所带电荷量发生改变,就会看到油滴的速度突然发生变化,从而求出电荷量改变的差值.密立根进一步研究了斯托克斯定律的有效性,作了修正,1913年宣布从油滴测定电子电荷为e=(4.774±0.009)×10-10 esu.密立根的历史功绩就在于以巧妙的实验,确凿的数据验证电荷的不连续性.1923年诺贝尔物理学奖授予美国加利福尼亚州帕萨迪那加州理工学院的密立根,以表彰他对基本电荷和光电效应的工作.。

物理：鲁科版必修3-1 2.3 电势差 (教案)

第3节电势差（2课时）【教学目的】1、理解电势差的概念及其定义式；知道电势差的值与零电势的选择无关；知道电势差与电势的关系。

2、了解电势差与电场强度的关系。

了解示波器的工作原理。

【教学重点】掌握电势差与电场力做功的关系；掌握电势差与场强的关系式U=Ed 的使用条件及式中d 的含义；能初步运用力学知识综合解决带电粒子在匀强电场中的运动问题。

【教学难点】从基本概念出发推出各常用的推论【教学媒体】【教学安排】【新课导入】1. 电势差与电场力做功：以上表格灰色部分留空，让学生通过对比和类比，可以得出电场力做功与零电势设定无关，而是取决于检验电荷的电量和在电场中移动的初末两点的电势的差值。

我们称之为电势差，用符号U 表示，B A AB U ϕϕ-=；单位是伏特（V ）。

式中q 用C 做单位，W 用J 做单位，这里补充一个单位，由于基元电荷电量很小，所以我们对应给出功和能的另一个较小单位——电子伏特，他由W=qU 得出，当q 取1e ，U 为1V 时，功W 为一个电子伏，符号为eV 。

1eV=1.6×10-19J.板书：1、两点间电势的差值，称为这两点间的电势差，也叫电压。

①国际单位制中1J=1C ×1V ；在其它单位制中还有1eV=1.6×10-19J=1e ×1V. ②电压是由场决定的量；③电压与零电势的选取无关；方法一、利用这个公式时，qU 都取绝对值，算出的功W 也为绝对值。

正负号另外判断。

例1：设电场中AB 两点电势差大小U ＝2.0×102V ，带正电粒子的电量q ＝1.2×10－8C ，把q 从A 点移到B 点，电场力做了多少功？是正功还是负功？设фA ＜фB 。

解：W=qU=1.2×10－8×2.0×102J =2.4×10－6J因为фA ＜фB ，q 为正电荷，故q 在B 点的电势能大于A 点电势能，即从A 点移到B 点电势能增加，即电功力做负功。

物理鲁科版选修3-1学案：整合提升第2章电势能与电势差 Word版含解析

整合提升知识网络重点突破1.静电力做功、电势、电势能、电势差【例1】某带电粒子仅在电场力作用下由A点运动到B点，电场线、粒子在A点的初速度及运动轨迹如图2-1所示，可以判定（）图2-1A.粒子在A点的加速度大于它在B点的加速度B.粒子在A点的动能小于它在B点的动能C.粒子在A点的电势能小于它在B点的电势能D.电场中A点的电势低于B点的电势解析：由电场线的疏密可知场强E b＞E a，所以粒子的加速度a b＞a a.由定性画出的等势面并根据沿电场线方向电势降低，可知电势φa＞φb，由粒子运动轨迹的弯曲趋向可知电场力做正功，所以动能、电势能的变化情况为E kB＞E kA,E p B＜E pA.答案：B2.电场线、等势面【例2】如图2-2所示，虚线a、b、c是电场中的三个等势面，相邻等势面间的电势差相同，实线为一个带正电的质点仅在电场力作用下，通过该区域的运动轨迹，P、Q是轨迹上的两点.下列说法中正确的是（）图2-2A.三个等势面中，等势面a 的电势最高B.带电质点一定是从P 点向Q 点运动C.带电质点通过P 点时的加速度比通过Q 点时小D.带电质点通过P 点时的动能比通过Q 点时小解析：先画出电场线，再根据速度、合力和轨迹的关系，可以判定：质点在各点受的电场力方向是斜向左下方.由于是正电荷，所以电场线方向也沿电场线向左下方.答案仅有D . 答案：D3.电容器图2-3【例3】如图2-3所示，在平行板电容器正中有一个带电微粒.K 闭合时，该微粒恰好能保持静止.在①保持K 闭合；②充电后将K 断开；两种情况下，各用什么方法能使该带电微粒向上运动打到上极板（）A.上移上极板MB.上移下极板NC.左移上极板MD.把下极板N 接地解析：电键K 保持闭合，则电容器两端的电压恒定（等于电源电动势），这种情况下带电荷量Q =C U ∝C 而C =d d U E d S kd S r r 1,4∞=∞επε；充电后断开K ，保持电容器带电荷量Q 恒定，这种情况下C ∝d Sr ε,U ∝S d r ε,E ∝Sr ε1.所以，由上面的分析可知①选B ，②选C. 答案：①B ②C【例4】如图2-4所示，热电子由阴极飞出时的初速忽略不计，电子发射装置的加速电压为U 0.电容器板长和板间距离均为L =10 cm ，下极板接地.电容器右端到荧光屏的距离也是L =10 cm.在电容器两极板间接一交变电压，上极板的电势随时间变化的图象如下图.（每个电子穿过平行板的时间极短，可以认为电压是不变的）求：图2-4（1）在t=0.06 s 时刻，电子打在荧光屏上的何处？（2）荧光屏上有电子打到的区间有多长？（3）屏上的亮点如何移动？解析：（1）由图知t =0.06 s 时刻偏转电压为U =1.8U 0 ① 电子在电场中加速21mv 02=qU 0 ②电子在电场中加速y =2)(21v L mL qU③解得：y =0.45L =4.5 cm ，打在屏上的点距O 点13.5 cm.（2）电子的最大侧移为0.5L ，由②③两式可得偏转电压最大为U m =2.0U 0，tan θ=1, 所以荧光屏上电子的最大侧移为Y =(2L+L )tan θ=(2L+L )能打到的区间长为2Y =3L =30 cm.（3）屏上的亮点由下而上匀速上升，间歇一段时间后又重复出现.。

电势差-鲁科版选修3-1教案

电势差-鲁科版选修3-1教案一、教学目标1.了解电势差的定义及其计算方法；2.掌握电势差的性质及应用；3.能够在实际问题中应用电势差的概念。

二、教学重点1.电势差的定义及其计算方法；2.电势差的性质及应用。

三、教学难点电势差的物理意义及其在电场中的应用。

四、教学内容1. 电势差的概念电势差是指在电场中两个点之间的电势差异。

电场中的任何一点，都具有一定的电势，它是以该点作为参考点所具有的电势能。

2. 电势差的计算方法假定在电场中两个点A、B，它们之间的距离为d，A点的电势为VA，B点的电势VB，则它们之间的电势差为ΔV = VB - VA。

3. 电势差的性质及应用1.电势差的正负性取决于电场的方向；2.电势差的值与参考点的位置有关，参考点不同，电势差的值也不同；3.当电势差为正时，电荷将沿电势差方向移动，反之电荷将沿相反方向移动；4.电势差可用来计算电子移动的电势能变化。

五、教学方法本节内容以讲解为主，配合示意图和实验演示，让学生对电势差的概念及其应用有深入的理解。

六、教学过程1. 电势差的概念通过实验演示和图示，讲解电势差的概念，引导学生对电势差有一个直观的认识。

2. 电势差的计算方法以两个点的电势及其之间的距离为例，演示电势差的计算方法。

3. 电势差的性质及应用讲解电势差的性质及其应用，重点介绍电势差在电荷移动时的应用。

4. 课堂实验组织学生进行课堂实验，通过实际操作来感受电势差的计算及其应用。

七、课堂练习对学生进行贴近实际的课堂练习，帮助学生进一步巩固对电势差的理解。

八、课后作业1.总结本节内容的重点；2.完成教师布置的课后习题。

九、教学反思在讲解电势差的过程中，需要结合实际生活及科技领域中的应用进行讲解，切忌教科书化和抽象性过强。

通过实验演示和课堂活动，增强学生对电势差的理解和兴趣。

山东科技版物理选修3-1第二章电势能与电势差第3节电势差(学案)

一. 教学内容：电势差［基础知识］1. 电势差与电场力做功（1）电势差：电场中两点间的电势之差，U AB＝U A－U B，单位：伏（V），1V＝1J/C。

（2）电势差与电场力做功的关系；在电场中A、B两点间移动电荷q的过程中，电场力做的功W等于电荷量q和这两点间的电势差U AB的乘积，即W＝qU AB。

2. 在匀强电场中电势差与电场强度的关系在匀强电场中，沿场强方向的两点间的电势差等于场强与这两点的距离的乘积，即：U ＝Ed。

在匀强电场中，电场强度等于沿场强方向单位距离上的电势差，即EUd =。

3. 示波管的工作原理（1）构造及功能（如下图）：①电子枪：发射并加速电子。

②竖直偏转电极YY'：使电子束竖直偏转（加信号电压）。

水平偏转电极XX'：使电子束水平偏转（加扫描电压）。

③荧光屏。

（2）原理：①YY'作用：被电子枪加速的电子在YY'电场中做匀变速曲线运动，出电场后做匀速直线运动打到荧光屏上，YY'间的电压随信号电压同步调变化，但由于视觉暂留及荧光物质的残光特性看到一条竖直亮线。

如何使这一竖直亮线转化成正弦图形呢？（加扫描电压）②XX'作用：与上同理，如果只在偏转电极XX'上加电压，亮斑就在水平方向发生偏转，加上扫描电压，一周期内，信号电压也变化一周期，荧光屏将出现一完整的正弦图形。

［方法点拨］1. 利用公式W＝qU解题应注意的问题（1）公式W＝qU适用于任何电场。

（2）为了避免不必要的混淆，通常应用公式W＝qU计算电场力做功时，q和U都取绝对值，算出功W也是绝对值，不必从公式中寻找符号关系。

至于电场力做的是正功还是负功，可根据电荷的正负以及电荷移动方向与电场线的方向关系去判断。

（3）注意电势差的单位是伏（V）。

2. 如何理解公式EUd=或U＝Ed中的“d”设匀强电场中任两点A、B之间的距离为l，AB连线与电场线的夹角为θ，则d应是l在电场线上的投影，即d＝l cosθ；若AB间的电势差为U，则E UdU l==cosθ。

高中鲁科版物理选修3-1学案：第2章第3节电势差【含解析】

第3节电势差[学习目标]1．理解电势差的概念，了解电势差与电场力做功的关系，会用公式W＝qU AB进行计算。

(物理观念)2．理解匀强电场中电势差与电场强度的关系，会用关系式E＝U ABd进行计算。

(科学思维)3．了解示波管的工作原理及其应用。

(科学态度与责任)一、电势差与电场力做功1．电势差(1)定义：电场中两点电势的差值，用符号U表示。

(2)定义式：U AB＝φA－φB。

(3)单位：与电势单位相同，国际单位是伏特，符号为V。

(4)标矢性：电势差是标量，但有正负之分。

U AB＞0，表示A点电势比B点电势高，U AB<0，表示A点电势比B点电势低。

2．电场力做功(1)公式：W AB＝E p A－E p B＝qU AB。

(2)电子伏特的意义：1 eV＝1.60×10－19 J，表示在电势差为1 V的两点之间电子自由移动时电场力所做的功。

二、匀强电场中电场强度与电势差的关系1．关系式：E＝U ABd，[d是沿电场方向A、B两点间的距离]。

2．物理意义：电场强度等于沿电场方向单位距离上的电势差。

三、示波器的工作原理1．示波器的核心部件是示波管。

2．示波管的结构和工作原理：构造如图所示。

阴极射线管示波器主要由电子枪、偏转电极、荧光屏组成，示波管内抽成真空。

1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)电势差的正、负代表了电场中两点电势的高低。

(√)(2)U AB＝－6 V，表示A点电势比B点高6 V。

(×)[提示]U AB＝φA－φB，故U AB＝－6 V表示A点电势比B点低6 V。

(3)把正电荷从A点移到B点，电场力做正功，则有U AB＞0。

(√)(4)公式U AB＝W ABq说明两点间的电势差U AB与电场力做功W AB成正比，与移动电荷的电荷量q成反比。

(×) [提示]电场两点间的电势差与W AB和q无关。

(5)由E＝Ud可知，E与U成正比，与d成反比。

《第3节电势差》教学设计(部级优课)

《选修3-1第二章第3节电势差》教学设计一、教材依据：鲁科2003课标版选修3-1第二章第3节电势差二、设计思想：《电势差》这一节的地位具有双重性，首先，它是初高中知识的结合点，是初中所学电压知识的延续和深入；同时，高中知识层面上，本节内容具有承上启下的作用。

本节内容是在学生学习了“电势和电势能”之后，使用类比方法进一步加深对电势知识的学习，并为下一节内容奠定基础。

通过创设学生感兴趣的情境，使学生处于最大限度的主动激发状态，充分展示高一学生所特有的好动性、表现欲，从而有效地发现学生的个性并发展学生的创新能力。

三、教学目标：知识与技能：知道电势差就是电压；会推导电势差与电场力做功的关系，并用该式进行计算；理解电势差正、负值的意义，理解电势差与电势零点的选取无关。

过程与方法：通过类比高度差与电势差，理解电势差与电势零点的选取无关；经历实验和理论双重的科学探究过程，认识电势差的定义；通过数理结合推导电场力做功与电势差的关系，了解数学、类比思想在物理中的应用；情感态度与价值观：通过实际情景培养学生关注物理、关注生活的意识，并且培养学生在生活中应用物理知识的意识；以及培养学生的逻辑思维能力、与合作精神；四、教学重难点：教学重点：电势差的概念；电势差与电场力做功的关系；电势差正、负值的意义；教学难点：电势差概念及与电势零点的选取无关的理解；电势差与电场力做功的关系的推导。

五、教学准备：拍摄好范德格拉夫起电机点亮日光灯的微课、量程为-500μA～500μA的灵敏电流计、等势线描绘仪（其中的底板、电极、导电纸、探针和导线）、学生电源（直流输出6V）、打火机、PPT等六、教学过程：一）创设情境，引入新课【微课演示实验】范德格拉夫起电机能否点亮日光灯导语：同学们，与你们日常学习相伴的日光灯大家最熟悉不过了，我们都知道日光灯通电就可以发光。

有传言说不通电就可以使日光灯发光，你们相信吗？学生：部分相信，部分不相信。

教师：物理是一门实验学科，老师带你们一起去验证一下，让我们拭目以待。

物理鲁科版选修3-1学案：课堂互动第2章第3节电势差 Word版含解析正式版

课堂互动三点剖析一、电势差与电场力做功 1.电势差与电势的区别与联系区别：（1）电势具有相对性，与零势点的选取有关，而电势差与零势点的选取无关，具有实际意义；（2）电势决定了电荷在电场中的电势能，而电荷在电场中移动，静电力所做的功与电势差有关：W=q U a B （即电势能的改变量）.联系：电势差是电场中某两点的电势之差，电势差与电势没有严格意义上的区别，电势实质上就是某点与零势点的电势差，只不过零势点的电势为零而已.电势与电势差都是标量，电势的正负表示该点与零电势点间相比电势的高低，电势差的正负表示两点间的电势高低. 2.电场力做功与电势差的关系：根据电场力做功与电势能变化的关系可以得出功与电势差的关系W AB =E pA -E pB =q (φa -φb )=qU a B ，在电场中任找两点A 、B ，这两点有场强E a 、E b ；电势φa 、φb ；电势差U a B.将电荷q 放入该电场中，它将受电场力qE a 、qE b ;具有电势能E pA 、E pB ；从A 移到B 点时电场力将对它做功W A B .因此在做题时，务必弄清哪些是电场本身的性质，哪些是由于放入q 而具有的量.这其中还要注意哪些量是矢量，哪些量是标量，注意分析比较它们之间的区别与联系，只有这样才能清楚地认识电场的性质.图2-3-1【例1】如图2-3-1所示，A 、B 两点间电势差U AB 为20 V ，电荷q ＝－2×10-9 C ，由A 点移到B 点，电场力做的功是多少?解析：电场力做功与路径无关，只与移动电荷电荷量和初末位置的电势差有关，即 W AB =qU AB =-2×10-9×20 J=-4×10-8 J负电荷q 从电势高处（A 点）移到电势低处（B 点），电荷的电势能增加，所以电场力做负功，即电场力做功为-4×10-8 J. 答案：电场力做的功是-4×10-8 J【例2】如图2-3-2所示是一匀强电场，场强E =2×102 N/C ，现让一个电荷量q =－4×10-8 C 的电荷沿电场方向从M 点移到N 点，MN 间的距离s =30 cm.试求：图2-3-2（1）电荷从M 点移到N 点电势能的变化. （2）M 、N 两点间的电势差. 解析：（1）电荷克服静电力做功为 W =Fs =qEs =4×10-8×2×102×0.3 J=2.4×10-6 J ，即电荷电势能增加了2.4×10-6 J.（2）从M 点到N 点电荷克服静电力做功，即静电力对电荷做负功，即W MN =-2.4×10-6 J ，则M 、N 两点间的电势差为U MN =104104.286--⨯-⨯-=q W MN V=60 V.答案：（1）电荷电势能增加了2.4×10-6 （2）M 、N 两点间的电势差为60 V 二、电场强度与电势差的关系 1.电场强度与电势差的区别（1）物理意义不同：电场强度E 描述电场力的性质，电势差U 描述电场能的性质. （2）E 是矢量，U 是标量. （3）表达式不同. （4）单位不同.2.区分电场强度的三个公式：E =q F 、E =2rQ 、E =d U .3.场强的大小反映着电势变化的快慢沿场强方向是电势降落最快的方向，且场强大处电势降落得快.【例3】图2-3-3中，A 、B 、C 三点都在匀强电场中，已知AC ⊥BC ，∠ABC ＝60°，BC ＝20 cm.把一个电荷量q ＝10-5 C 的正电荷从A 移到B ，电场力做功为零；从B 移到C ，电场力做功为-1.73×10-3 J ，则该匀强电场的场强大小和方向是（）图2-3-3A.865 V ／m ，垂直AC 向左B.865 V ／m ，垂直AC 向右C.1 000 V ／m ，垂直AB 斜向上D.1 000 V ／m ，垂直AB 斜向下解析：把电荷q 从A 移到B 电场力不做功，说明A 、B 两点在同一等势面上.因该电场为匀强电场，等势面应为平面，故图中直线AB 即为等势线，场强方向应垂直于等势面，可见，选项A 、B 不正确U BC =53101073.1--⨯-=q W BC V=173 V ，B 点电势比C 点低173 V ，因电场线指向电势降低的方向，所以场强方向必垂直于AB 斜向下，场强大小E =60sin BC U d U =，代入数据得E =1 000 V/m.答案：D三、带电粒子在匀强电场中的运动 1.带电粒子的受力特点（1）重力：①有些粒子，如电子、质子、粒子、正负离子等，除有说明或明确的暗示以外，在电场中运动时均不考虑重力；②宏观带电体，如液滴、小球等除有说明或明确的暗示以外，一般要考虑重力；③未明确说明“带电粒子”的重力是否考虑时，可用两种方法进行判断：一是比较静电力qE 与重力mg ，若qE mg 则忽略重力，反之要考虑重力；二是题中是否有暗示（如涉及竖直方向）或结合粒子的运动过程、运动性质进行判断.（2）静电力：一切带电粒子在电场中都要受到静电力F ＝qE ，与粒子的运动状态无关；电场力的大小、方向取决于电场（E 的大小、方向）和电荷的正负，匀强电场中静电力为恒力，非匀强电场中静电力为变力. 2.带电粒子的运动过程分析方法（1）运动性质有：平衡（静止或匀速直线运动）和变速运动（常见的为匀变速），运动轨迹有直线和曲线（偏转）.（2）对于平衡问题，结合受力图根据共点力的平衡条件可求解.（3）对于直线运动问题可用匀变速直线运动的运动学公式和牛顿第二定律、动量定理、动量守恒定律求解；对于匀变速曲线运动问题，可考虑将其分解为两个方向的直线运动，对有关量进行分解、合成来求解.无论哪一类运动，都可以从功和能的角度用动能定理或能的转化与守恒定律来求解，其中静电力做功除一般计算功的公式外，还有W ＝q U 可用，这一公式对匀强和非匀强电场都适用，而且与运动路线无关. 3.对粒子的偏移量和偏转角的讨论在图2-3-4中，设带电粒子质量为m ，带电荷量为q ，以速度v 0垂直于电场线射入匀强偏转电场，偏转电压为U 1.若粒子飞出电场时偏角为θ，则tan θ=xy v v ，公式中v y =a t=1·v lmd qU ，v x =v 0代入得tan θ=21mdv l qU .①图2-3-4（1）若不同的带电粒子是从静止经过同一加速电压U 0加速后进入偏转电场的，则由动能定理有qU 0=21mv 02② 由①②式得：tan θ=dU lU 012③ 由③式可知，粒子的偏角与粒子的q 、m 无关，仅决定于加速电场和偏转电场，即不同的带电粒子从静止经过同一电场加速后进入同一偏转电场后，它们在电场中的偏转角度总是相同的.（2）粒子从偏转电场中射出时偏距y =21a t 2=201)(21v l md qU ，作粒子速度的反向延长线，设交于O 点，O 点与电场边缘的距离为x ，则x =22tan 212021l mdv l qU mdv l qU y ==θ④ 由④式可知，粒子从偏转电场中射出时，就好像是从极板间的L /2处沿直线射出似的. 4.处理带电粒子在电场中运动问题的思维顺序（1）弄清研究对象，明确所研究的物理过程；（2）分析物体在所研究过程中的受力情况；（3）分析物体的运动状态；（4）根据物体运动过程所满足的规律列方程求解. 【例4】（经典回放）一束质量为m 、电荷量为q 的带电粒子以平行于两极板的速度v 0进入匀强电场，如图2-3-5所示.如果两极板间电压为U ，两极板间的距离为d ，板长为L ，设粒子束不会击中极板，则粒子从进入电场到飞出极板时电势能的变化量为_______.(粒子的重力忽略不计)图2-3-5解析：水平方向匀速，则运动时间t=v L ① 竖直方向加速，则偏移y =21a t 2② 且a =mdqU③ 由①②③得y =222mdv qUL则电场力做功W=qE ×y =q 20222220222v md L U q mdv qUL d U =⨯ 由功能原理得电势能减少了2022222v md L U q . 答案：222222v md L U q温馨提示带电粒子在水平方向做匀速直线运动，在竖直方向做匀加速直线运动，电场力做功导致电势能的改变，利用类平抛运动的规律结合电场力做功可以解决.各个击破类题演练1在电场中把一个电荷量为6×10-6 C 的负电荷从A 点移到B 点，克服电场力做功3×10-5 J ，再将电荷从B 点移到C 点，电场力做功1.2×10-5 J.求A 与B 、B 与C 、A 与C 间的电势差. 解析：电荷从A 移到B 时，克服电场力做功，表示电场力做负功，相当于在重力场中把物体举高反抗重力做功，因此W AB =－3×10-5 J ，电荷从B 移到C ，W BC = 1.2×10-5 J ，根据电荷移动时电场力的功和电势差的关系得：U AB =65106103--⨯-⨯-=q W AB V=5 V U BC =65106102.1--⨯-⨯=q W BC V=-2 V ， U AC =U AB +U BC =5 V+(-2 V)=3 V.答案：U AB =5 V U BC =-2 V U A C =3 V 变式提升1如图2-3-6所示，光滑绝缘细杆竖直放置，它与以正电荷Q 为圆心的某圆交于B 、C 两点，质量为m 、带电荷量－q 的有孔小球从杆上A 点无初速度下滑，已知AB =BC =h ，小球滑到B 点时的速度大小为gh 3.求：图2-3-6 （1）小球由A 到B 的过程中电场力做的功；（2）AC 两点间的电势差. 解析：（1）因为杆是光滑的，所以小球从A 到B 过程中只有两个力做功：电场力的功W E 和重力的功mgh ，由动能定理得：W E +mgh =21mv b 2.代入已知条件v B =gh 3得电场力做功W E =21m ·3gh -mgh =21mgh . （2）因为B 、C 在同一个等势面上，所以φb =φc ，即U AC =U AB 由W =qU 得 U AB =U AC =qmghq W E 2= 因为Q 为正电荷，由电场线的方向可以判断φa ＜φb =φc ，所以AC 两点间的电势差U AC =qmgh 2-. 答案：（1）21mgh (2)q mgh 2-类题演练2如图2-3-7所示为一匀强电场的三个等势面A 、B 、C ，相邻两等势面之间的距离为10 cm ，此电场的场强为3×103 V/m.若B 为零电势，求A 、C 的电势.图2-3-7解析：电场强度的方向与等势面垂直，沿电场强度方向电势降低，但本题未告诉电场强度的方向，所以应该有两种可能的结果.由U =Ed 可知，相邻两等势面间的电势差的大小： |U AB |=|U BC |=E ·d =3×103×10×10-2 V=300 V由于不知道电场强度的方向，所以有两种可能：（1）φa =300 V 、φc =-300 V （2）φa =-300 V 、φc =300 V答案：φa =300 V 、φc =-300 V 或φa =-300 V 、φc =300 V 变式提升2如图2-3-8所示，A 、B 、C 是匀强电场中的等腰直角三角形的三个顶点，已知A 、B 、C 三点的电势分别为φA ＝15 V ，φB ＝3 V ，φC ＝-3 V ，试确定场强的方向.图2-3-8解析：根据A 、B 、C 三点电势的特点，在AC 连线上取M 、N 两点，使AM ＝MN ＝NC ，如图所示，尽管AC 不一定是场强方向，但可以肯定AM 、MN 、NC 在场强方向上的投影长度相等.由U ＝Ed 可知，U AM =U MN =U NC ，又由3)3(153--=-CA ϕϕV=6 V ，由此可知φn =3 V ，φm =9 V ，B 、N 两点等势，B 、N 的连线即为一条等势线，那么场强的方向与BN 垂直.如图所示.答案：场强的方向如图所示.类题演练3在370JRB 22彩色显像管中，电子从阴极至阳极通过22.5 kV 电势差被加速，试求电场力做的功是多少?电子的电势能变化了多少?电子到达阳极时的速度是多少? 解析：在电视机显像管中，从阴极发出的电子经高压加速，以足够的能量去激发荧光屏上“像素”发光，又经扫描系统使电子束偏转，根据信号要求打到荧光屏上适当位置，就形成了图像.由于电子的电荷量q ＝-1.6×10-19 C ，质量m ＝0.91×10-30kg ，所以 W=qU =1.6×10-19×22.5×103 J=3.6×10-15 J电场力做正功，电势能就一定减少了，那么减少的电势能也为3.6×10-15 J.减少了的电势能转化为电子的动能，那么W =21mv 2，所以 v =30151091.0106.322--⨯⨯⨯=m W m/s=8.9×107 m/s. 答案：3.6×10-15 J 3.6×10-15 J 8.9×107 m/s类题演练4如图2-3-9所示，带负电的小球静止在水平放置的平行板电容器两板间，距下板0.8 ，两板间的电势差为300 V .如果两板间电势差减小到，则带电小球运动到极板上需多长时间?图2-3-9解析：取带电小球为研究对象，设它带电荷量为q ，则带电小球受重力mg 和电场力q E 的作用.当U 1＝300 V 时，小球平衡：mg =qdU 1① 当U 2=60 V 时，带电小球向下板做匀加速直线运动： mg -qdU 2=ma ② 又h =21at 2，联立①②③式得： t =gU U hU )(2211-=4.5×10-2 s.答案：4.5×10-2 s变式提升3两平行金属板A 、B 水平放置，一个质量为m ＝5×10-6k g 的带电微粒，以v 0＝2 m ／s 的水平速度从两板正中位置射入电场，如图2-3-10所示，A 、B 两板间距离d ＝4 cm ，板长L ＝10 cm.图2-3-10（1）当A 、B 间的电压U AB ＝1 000 V 时，微粒恰好不偏转，沿图中直线射出电场，求该粒子的电荷量和电性.（2）令B 板接地，欲使该微粒射出偏转电场，求A 板所加电势的范围. 解析：（1）当U A B ＝1 000 V 时，重力跟电场力相等，微粒才沿初速度v 0方向做匀速直线运动，故dU qAB =mg ，q =AB U mgd=2×10-9 C ；重力方向竖直向下，电场力方向竖直向上，而场强方向竖直向下（U AB ＞0），所以，微粒带负电.（2）令该微粒从A 板边缘M 点飞出，设此时φA =φ1，因为φB =0，所以U AB ＝φ1，电场力和重力都沿竖直方向，微粒在水平方向做匀速直线运动，速度v x ＝v 0；在竖直方向a =mdq 1ϕ-g ，侧移y =21d ，所以21d =21at 2.代入a 和t =0v L 得φ1=22220qLmgdL d mv +=2 600 V 当qE ＜mg 时，带电微粒向下偏转，竖直方向a ′=g -mdq 2ϕ，同理可得φ2=600 V. 故欲使微粒射出偏转电场，A 板所加电势的范围为600 V ＜φa ＜2 600 V. 答案：（1）q =-2×10-9 C 负电 (2)600 V ＜φa ＜2 600 V。

2018版高中物理鲁科版选修3-1学案：第二章电势能与电势差2.3电势差

第3讲电势差［目标定位］1•理解电势差，了解电势差与电场力做功之间的关系，会用公式W= qU AB进行有关的计算2了解电势差与电场强度之间的关系，会用公式E=呼进行有关的计算3了解d示波管的工作原理.〒预习导学聾橈理二识记”点拨一、电势差与电场力做功1. 电势差：电场中两点电势的差值叫做电势差；设A点电势为协，B点电势为帕，则A、B两点的电势差U AB=@A_电；电势差在电路中也称为电压，用符号U表示.2•电场力做功与电势差的关系：W AB = qU AB，电势差的单位是V.-193.在研究原子、原子核的时候，常用电子伏特做能量单位，1eV = 1.60 X 10 _J.二、电场强度与电势差的关系在匀强电场中，电场强度等于沿场强方向单位距离上的电势差，即 E = U, E是匀强电场的d场强，d是沿电场强度方向的距离，上式说明电场强度的单位可以为V/m.想一想电场中A、B两点间的电势差大，那么两点间场强一定大吗？答案场强是指沿电场线方向每单位距离上的电势差，A、B两点间的距离不清楚，所以两点间场强不能确定大小关系.三、示波管的工作原理1. 示波器的构成：主要由电子枪、偏转板和荧光屏组成.2. 工作原理：电子在加速电场中被加速^在偏转电场中发生偏转,飞出平行金属板后做匀_ 速直线运动.想一想示波管两对偏转电极要是都不加电压，荧光屏上会出现什么图象？若只加竖直方向上的恒定电压，荧光屏上会出现什么图象？答案两个偏转电极都不加偏转电压，则电子不会进行偏转，所以会打在荧光屏的中心形成一个亮斑；若只加竖直方向上的恒定电压，则电子在竖直方向上偏转，且偏转距离相同，在荧光y轴上出现一个亮斑.M课堂讲义星理解•深化•探究 _____________________________________________________________________ 一、电势差与电场力做功1. 电势差与电势的关系(1)讲到电势差时，必须指明是哪两点间的电势差，A、B间的电势差记为U AB, B、A间的电势差记为U BA.⑵电势差的正负表示电场中两点电势的相对高低，若U AB> 0,贝V加> 帕；若U AB V 0,贝V也V帕.(3)电场中两点间的电势差与电势零点的选取无关.2.对公式W A B=qUAB或U AB = 的理解q(1) U AB=WAB可以看成电势差的定义式，是按比值法定义的物理量.电势差U AB由电场本身q决定，与q、W AB无关.(2) 在一般的计算中，各物理量都要带入符号，即W AB、U AB、q均可正可负，其中W AB取正号表示从A点移动到B点时静电力做正功，W AB取负号表示从A点移动到B点时静电力做负功，做负功时也可以说成电荷克服电场力做了功.⑶注意：用公式W AB = qU AB或U AB = 计算时W与U的角标要对应.q【例1】在电场中把一个电荷量为一6X 10_8c的点电荷从A点移到B点，电场力做功为一3—5 - 5X 10 J,将此电荷从B点移到C点，电场力做功4.5X 10 J,求A点与C点间的电势差.答案—250V 解析求解电势差可有两种方法：一种是电场力做的功与电荷量的比值,势的差值.法一把电荷从A移到C电场力做功W A C = WAB +WBC—5 —5=(—3 X 10 + 4.5X 10 ) J—5=1.5 X 10 5J.则A、C间的电势差—5W AC 1.5 X 10U AC=—=—6 X 10—8V = —250V.W AB—3 X 10 U AB= q =—6X 10-8 V = 500V.5W BC 4.5 X 10U BC== "8 V = —750V.q —6 X 10则U AC = U AB + U BC = (500 —750)V = —250V.借题发挥(1)电场力做功与路径无关，只与始、末两点的位置有关，故在利用公式U AB=醞进行有关计算时，有两种处理方案，方案一：各量均带正负号运算. 但q代表的意义不同. W AB的正、负号表示正、负功；q的正、负号表示电性，U AB的正、负号反映©A、帕的咼低.计算时W与U的角标要对应，即W AB= qU AB, W BA = qU BA.方案二：绝另一种是两点间电WAc=W对值代入法.W、q、U均代入绝对值，然后再结合题意判断电势的高低.二、电场强度与电势差的关系1公式U= Ed和E=号只适用于匀强电场的定量计算，其中d为A、B两点沿电场方向的距离.2•电场中A、B两点的电势差U跟电荷移动的路径无关，由电场强度E及A、B两点沿电场方向的距离d决定.3. E = U说明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，且场强方向就是d电势降低最快的方向.4. 在非匀强电场中，公式E=*可用来定性分析问题，由 E = ¥可以得出结论：在等差等势d d面越密的地方场强就越大，如图1甲所示•再如图乙所示，a、b、c为某条电场线上的三个点，且距离ab= bc,由于电场线越密的地方电场强度越大，故U ab< U bc.【例2 如图中，A、B、C是匀强电场中的三个点，各点电势転=10 V、帕=2 V、（fc= 6 V ,A、B、C三点在同一平面上，下列各图中电场强度的方向表示正确的是（）< fC: 、/ E :d / /入I \ BA B C答案D解析A、B中点电势为6 V，该点与C为等势点，因此电场强度的方向垂直该连线指向低电势一侧.借题发挥正确理解公式U = Ed或E = U各量的物理含义，特别是d的物理意义，是分析场d强与电势差关系的关键.【例3 如图2所示，在匀强电场中，电荷量q= 5.0X 10「10C的正电荷由a点移到b点和由一8a点移到c点，电场力做功都是3.0 X 10一丄已知a、b、c三点的连线组成直角三角形，ab =20 cm，/ a= 37° / c = 90° 求：图1（2）匀强电场的场强大小和方向.答案（1）60 V （2）375 V/m 沿ac 垂直指向be解析（1）在匀强电场中，电荷量 q = 5.0X 10-10 C 的正电荷，由a 点移到b 点，静电力做功 W 3X 10_8是 3.0X 10-8 J ,故 a 、b 两点的电势差 U a b 为：U ab =罟=5X 10—10 V = 60 V⑵正电荷由a 点移到b 点和由a 点移到c 点静电力做功相同，故 b 、c 在等势面上，故电场强度方向垂直bc 向右；根据公式U = Ed ，电场强度为：U 60V/m = 375 V/m d 0.16方向沿ac 垂直指向bc 三、示波管的工作原理1. 偏转板不加电压时：从电子枪射出的电子将沿直线运动，射到荧光屏的中心点形成一个亮斑.2.在XX '（或YY '）加电压时：若所加电压稳定，则电子被加速，偏转后射到XX '（或YY '）所在直线上某一点，形成一个亮斑（不在中心）.3. 示波管实际工作时，竖直偏转板和水平偏转板都加上电压.一般地，加在竖直偏转板上的电压是要研究的信号电压，加在水平偏转板上的电压是扫描电压，若两者周期相同，在荧光屏上就会显示出信号电压在一个周期内随时间变化的波形图.［例 4 示波管原理图如图3所示，当两偏转板 XX '、YY '电压为零时，电子枪发射出的电子经加速电压加速后会打在荧光屏上的正中间（图示坐标的0点，其中x 轴与XX '电场场强方向重合，x 轴正方向垂直纸面指向纸内，y 轴与YY'电场场强方向重合）.若要电子打在图示坐标的第川象限，则（）图3A . X 、Y 极接电源的正极，X '、Y '接电源的负极（1）a 、b 两点的电势差U a 倔转电压YB • X、Y'极接电源的正极，X'、Y接电源的负极C. X '、Y极接电源的正极，X、Y'接电源的负极D . X'、Y'极接电源的正极，X、Y接电源的负极答案D解析将粒子的运动沿着x、y和初速度方向进行正交分解，沿初速度方向不受外力，做匀速直线运动；打在第三象限，故经过YY'区间时电场力向下，即Y接负极；打在第三象限，故经过XX'区间时电场力向外，即X接负极；故选 D.戸对点练习J巩固•应用•反馈_____________________________________________________________________电势差与电场力做功1有一带电荷量q = —3X 10「6C的点电荷，从电场中的A点移到B点时，克服电场力做功6X 10—4J .从B点移到C点电场力做功9X 10—4J.(1) AB、BC、CA间电势差各为多少；(2) 如以B点电势为零，贝U 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.答案(1)U A B= 200V U BC= —300V U CA= 100V⑵g= 200V ()C = 300V E pA=- 6 X 10 JE pC =- 9 X 10 4J解析电荷由A移到B克服电场力做功即电场力做负功，W AB= —6 X 10—4J.W AB—4—6 X 10 4U AB=〒=—3 X 10- 6V= 200V・W BC U BC==9X 10—43 X 10-6V= —300V.U CA=—(U AB+ U BC)= 100V.⑵若帕=0,由U AB=O A— k 得O A=U AB= 200V. 由U BC=电一＜fc得()C= U BC= 0—(—300) V = 300V.电荷在A点的电势能E pA = q 0A = —3 X 10 6X 200J= —6 X 10 4j.电荷在C点的电势能―6 ― 4E pC = q 0C =—3 X 10 X 300J= —9 X 10 J.对电场强度与电势差的关系理解2. 如图4所示，a、b、c是一条电场线上的三个点，电场线的方向由a至c, a、b间的距离等于b、c间的距离，用0、0、屁和E a、E b、E c分别表示a、b、c三点的电势和电场强度，可以断定（）答案 B强电场的电场线与矩形所在平面平行，已知 a 点电势为7 V , b 点电势为13 V ，则（A .场强大小一定为 E = 30 V/mB . c 、d 间电势差一定为 6 VA . E a >E b > E cB . (f>a>4>b>C . 屜一＜tb =拆一也D .E a =Eb =Ec解析由“沿着电场线的方向，电势越来越低 ”知:4a ＞亦〉断定选项B 对；因这一电场线不能肯定就是匀强电场中的电场线，故选项C 、D 不能断定是否正确;这一电能断定A 不能断定是否正确.正确答案为选项B. 3.如图5所示, a 、b 、c 、d 是一矩形的四个顶点，且 ab = cd = 20 cm , ad = bc = 40 cm ,匀C .场强方向一定由b 指向aD . c 点电势可能比 d 点低答案 B解析若由b 到a的方向是沿电场线方向，则E= U =呛严=30 V/m ，因为由的方向不一定是沿电场线方向，故场强大小不一定为30 V/m，选项A、C错误；因为ab与cd平行且相等，故U c d= U b a= 6 V，即c点电势一定比d点高，选项B正确，D错误.。

物理鲁科版选修3-1学案：知识导航第2章第3节电势差含解析

第3 节电势差思维激活1。

在户外的高压线,电压高达几十万伏，落在高压线上的小鸟并没有被电死，你能解释这是为什么吗?2.你知道飞机的轮子是导体还是绝缘体吗?为什么要这样来设计呢？答案：1.提示:一根长电缆，两端的电势差虽然很大，但任意一小段所占的电压却甚低，也就是小鸟的两爪之间的电压甚低，鸟体电阻很大，根据初中学的欧姆定律推之,流过小鸟的电流很小，连鸟儿本身都感觉不到，当然就没有生命危险了。

2.飞机轮子是导体。

因为飞机在空中飞行时由于和空气的摩擦,机身积累了大量的电荷，落地时要把这些电荷及时导走，就是通过飞机轮子来完成的.要不然，机身就会和地面有电势差,人在走下飞机时就会有危险。

自主整理1.电势差与电场力做功（1）电势差定义:电场中两点间的电势的差值叫做________，也叫________.用字母________来表示。

它与电势零点的选取________。

(2）电场中A点的电势记为φA，B点电势记为φB，则A、B间的电势差表示成________或________.（3）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U AB，则静电力做的功，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。

（4)电场力做的功和电势差的关系式：W=qU AB，应用时要注意各物理量的正负.若q为负,U AB为负，则静电力做的功为________功;若q 为负，U AB为正，则静电力做的功为________功.2。

电场强度与电势差的关系(1）在匀强电场中，电场强度等于________单位距离上的电势差。

(2）公式：E=________.其中,U AB指两点间的________,d指两点间________的距离。

3.示波器的工作原理（1）示波器是一种常用的观测________的仪器,它还可以用来测量电信号的________、________、___________等参数。

（2)示波器分为________示波器和________示波器两类.（3)阴极射线管示波器主要有________、________和________组成，示波管抽成________.示波管的示意图答案：1。

高中物理第2章电势能与电势差第3节电势差课前预习学案鲁科版选修31

第3节电势差课前预习情景导入在户外的高压输电导线上，电压高达几十万伏，落在高压线上的小鸟并没有被电死，你能解释这是什么原因吗？简答：由于小鸟两脚距离很短，两脚之间的电压很小，所以电流很小.知识预览1.电势差：电场中两点间_______的差值叫做电势差.也叫电压.单位：伏特（V ）.电场中的各点电势的大小与零势点的选取_______，但电场中两点的电势差与零势点的选取_______.电势与电势差都是反映电场中_________的物理量.电势与电势差都是_______量，数值都有正、负之分，单位相同.答案:电势有关无关能的性质标2.电场中两点的电势差公式：U AB =_______=－U BA .答案:φa -φb3.电势差U AB 与静电力的功W AB 的关系式：U AB =qW AB 或W AB =_______. 答案:qU AB4.电场强度与电势差的关系（1）在匀强电场中E =_______.说明：①U AB 表示A 、B 两点间的电势差，d 表示A 、B 两点沿_______方向的距离，或两点在________________间的距离.②此式只适用于_______电场.（2）电场中，电势降落最快的方向为沿_________.（3）在匀强电场中，场强在数值上等于沿_________每单位距离上的_______. 答案: (1)dU AB ①电场电场线上的投影 ②匀强（2）电场方向（3）电场方向电势差5.示波管及其原理（1）示波器的主要构造有：_______、_________、_______.（2）示波器的原理①竖直偏转板的作用：如果只在竖直偏转板加电压，电子束经过竖直偏转板时受到_________电场力的作用而发生偏转，致使打在荧光屏上的亮斑在_________发生偏移.②水平偏转板的作用：与上同理，如果只在水平偏转板上加电压，亮斑就在_________发生偏移.示波器在实际工作时，竖直偏转板和水平偏转板都加上电压，打在荧光屏上的亮斑是_______和_______两个方向运动的合运动.答案:（1）电子枪偏转电极荧光屏（2）①竖直方向竖直方向 ②水平方向竖直水平。

高中物理第2章电势能与电势差第3节电势差学案鲁科版选修3-1[1]

第3节电__势__差1.电场中两点之间的电势之差叫电势差，U AB＝φA－φB。

2．电场中移动电荷过程中，电场力做的功W等于电荷量q和电势差的乘积。

W AB＝qU AB3．匀强电场中,电场强度等于沿场强方向单位距离上的电势差，E＝错误!.电势差与电场力做功错误!1．电势差电场中两点间的电势之差,也叫电压，公式：U AB＝φA－φB。

单位：伏（V），1 V＝1 J/C。

2．电势差与电场力做功的关系在电场中A、B两点间移动电荷q的过程中，电场力做的功W等于电荷量q和这两点之间的电势差的乘积，即W＝qU AB.即1 J＝1 C·V。

3．电子伏特1 eV＝1。

6×10－19J,表示在电势差为1 V的两点间电子自由移动时电场力所做的功。

［重点诠释]1．正确理解电势差电势、电势差的关系与高度、高度差的关系对比如下：概念比较内容电势差高度差定义及表达式电场中两点间电势的差值，U AB＝φA－φB重力场中两点间高度的差值，h AB＝h A－h B正负的含义是标量，正负不表示方向，只表示高低，若U AB＞0，表示φA＞φB；若U AB＜0，表示φA＜φB是标量，正负不表示方向,只表示高低,若h AB＞0，表示h A＞h B；若h AB＜0，则表示h A＜h B大小决定因素大小与A、B在电场中的位置有关,与零电势点的选取无关大小与A、B在重力场中的位置有关，与零高度的选取无关与电势(或高度)的关系A相对于零电势点的电势差为A点的电势，与零电势点的选取有关A相对于零高度点的高度差为A点的高度，与零高度点的选取有关与对应力做功的关系U AB＝错误!，W AB表示电场力的功h AB＝错误!，W AB表示重力做的功AB AB(1)公式W AB＝qU AB适用于任何电场，U AB为电场中A、B两点间的电势差。

（2）公式中各量均有正负，计算中W和U的角标要相互对应，即W AB＝qU AB，W BA＝qU BA。

2018-2019学年鲁科版选修3-1 第2章第3节 电势差 学案 (1)

第2章 第3节 电势差

鲁科版高中物理选修31全册学案

高中物理选修3-1鲁科版《2.3+电势差》学案

鲁科版-选修3-1-第2章 电势能与电势差-第3节 电势差 全国获奖

高中物理 第2章 电势能与电势差 第2节 电势与等势面教学案 鲁科版选修3-1-鲁科版高二选修3-1

物理鲁科版选修3-1学案：第2章电势能与电势差 Word版含解析

物理：鲁科版 必修3-1 2.3 电势差 (教案)

物理鲁科版选修3-1学案：整合提升 第2章电势能与电势差 Word版含解析