2014版高中物理 1-5电势差课件 新人教版选修3-1

3×10－4 得UAB＝ V＝－200 V， －1.5×10－6 又因为UCA＝100 V， UBC＝UBA＋UAC＝－UAB－UCA＝100 V 故WBC＝qUBC＝－1.5×10－4 J.
【答案】
B
综合解题方略——电场中的功能关系
如图1－5－3中虚线所示为静电场中的等势面1、 2、3、4，相邻的等势面之间的电势差相等，其中等势面3的电势 为0.一带正电的点电荷在静电力的作用下运动，经过a、b点时的 动能分别为26 eV和5 eV.当这一点电荷运动到某一位置，其电势 能变为－8 eV时，它的动能应为( )
联 系
单位 标矢性 物理意义
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 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点为零电势点，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？ J的功，从B点
2．思考判断 (1)电势差是标量，但有正负之分．( √ ) (2)因为静电力做功与路径无关，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．( √ )
(3)A、B 两点的电势差是恒定的，与零电势面的选取无关， 所以 UAB＝UBA.( × )
3．探究交流 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？
做的功；因UAB＝UAC，求出UAB即可得UAC.
【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：静电力做功WE和重力做功mgh，由动能定理 1 2 得：WE＋mgh＝ mvB，代入已知条件vB＝ 3gh得静电力做功WE 2 1 1 ＝ m· 3gh－mgh＝ mgh. 2 2
(2013· 贵阳一中高二检测)如图1－5－2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、带电荷量为－q的有孔小球从杆上A点无初速度下 滑，已知q≪Q，AB＝h，小球滑到B点时的速度大小为 求： 3gh ，
图1－5－2
(1)小球由A到B的过程中静电力做的功； (2)AC两点的电势差． 【审题指导】 借助功能关系可求出A到B的过程中静电力
3．探究交流 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 UAB＝φA－φB，电势差为正．由 WAB＝qUAB， 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.
电势差与电势
【问题导思】 1．电势差与电势有怎样的关系？ 2． 电场中某两点的电势都较高， 则该两点间的电势差一定较 大吗？
【备课资源】(教师用书独具) 1．(2012· 大庆一中高二检测)如图教1－5－1中，B、C、D三 点都在以点电荷＋Q为圆心半径为r的圆弧上．将一试探电荷从A 点分别移到B、C、D各点时，静电力做功的关系是( )
A．WAB＞WAC B．WAD＞WAB C．WAC＞WAD D．WAB＝WAC
图教1－5－1
WAB 1．应用公式UAB＝ q 求解时的注意问题 (1)WAB、UAB、q均可正可负，WAB取正号表示从A点移动到 B点时静电力对电荷做正功，UAB取正号表示φA＞φB，q取正号表 示试探电荷为正电荷；WAB取负号表示从A点移动到B点时静电 力对电荷做负功，UAB取负号表示φA＜φB，q取负号表示试探电 荷为负电荷．
1.静电力做功公式的 推导和应用．(重点) 2.电势差的计算．(重 点) 3.静电力做功公式中 正负号的应用和物理 意义．(难点)
电势差
1.基本知识 (1)定义 电场中两点间 电势 的差值叫做电势差，也叫做 电压 ． (2)表达式 UAB＝ φA－φB 或 UBA＝φB－B＝ －UBA
【答案】 (2)200 V
(1)200 V
－300 V
100 V
300 V －6×10－4 J －9×10－4 J
1．如图1－5－1所示是一匀强电场，已知场强E＝2×102 N/C，现让一个带电荷量q＝－4×10－8 C的电荷沿电场方向从M 点移到N点，M、N间的距离d＝30 cm.试求：
图1－5－1
教 学 教 法 分 析
课 堂 互 动 探 究 当 堂 双 基 达 标 课 后 知 能 检 测
教 学 方 案 设 计
5
电势差
课 前 自 主 导 学
●课标要求 知道电势能、电势，理解电势差． ●课标解读 1．理解电势差． 2．知道静电力做功与电势差的关系．
●教学地位 本节知识是电学的基础，也是高考的重点，在历年高考中， 既有对本节知识的单独考查，又有与其他知识的综合考查，对本 节知识的掌握情况直接影响后面知识的学习.
【解析】
因B、C、D三点位于点电荷＋Q周围电场中的同
一等势面上，故UAB＝UAC＝UAD，由电场力做功W＝qU知WAB＝ WAC＝WAD.
【答案】 D
2．(多选)一电子飞经电场中A、B两点，电子在A点电势能 为4.8×10
－17
J，动能为3.2×10
－17
J，电子经过B点时电势能为 )
3.2×10－17 J，如果电子只受电场力作用，则( A．电子在B点时动能为4.8×10－17 J B．由A到B电场力做功为100 eV C．电子在B点时动能为1.6×10－17 J D．A、B两点间电势差为100 V
图1－5－3
A．8 eV
B．13 eV
C．20 eV
D．34 eV
【审题指导】
正电荷在b点电势能大，所以b点电势高于a
点，在只有电场力做功的情况下，电势能与动能之和守恒．
【规范解答】
由图可判断b点电势高于a点电势，设各等势
面间电势差为U，则由能量守恒 －2Uq＋26 eV＝Uq＋5 eV 所以Uq＝7 eV，所以，点电荷能量为 7 eV＋5 eV＝12 eV 所以，当电势能为－8 eV时，动能为 12 eV－(－8) eV＝20 eV.
－6
J.
(2)M、N两点间的电势差
－6 WMN －2.4×10 J UMN＝ q ＝ ＝60 V. －8 －4 ×10 C
【答案】
(1)电势能增加了2.4×10－6 J (2)60 V
WAB 对公式UAB＝ q 和WAB＝qUAB的理解
【问题导思】 1．静电力做功与电势差存在怎样的关系？ 2．公式WAB＝qUAB对任何电场都适用吗？
电势差与电势的比较
概念 比较内容 定义 区别 决定因 素 电势φ 电势差U
电势能与电荷量的比 电场力做功与电荷量 Ep 值 φ＝ q W 的比值U＝ q
由电场和在电场中的 由电场和场内两点位 位置决定 置决定
区 别
相对性 数值关系
有，与零电势点的选 无，与零电势点的选取 取有关 无关
UAB＝φA－φB，当φB＝0时，UAB＝φA 相同，均是伏特(V)，常用的还有kV，mV等 都是标量，但均具有正负 均是描述电场能的性质的物理量
(2)应用公式WAB＝qUAB求解时，可将各量的正负号及数值一 并代入进行计算．也可以将各物理量都取绝对值，计算大小，再 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场 力做功的正负，根据电荷在电场中的始末位置确定电势差的正负 进而确定场强方向．
2．电场力做功的求解方法 (1)W＝Fd＝qEd适用于匀强电场．公式中d表示初末位置间 沿电场线方向的距离． (2)WAB＝EpA－EpB＝－ΔEp适用于任何电场． 以上公式可以互相导出，应用时注意它们的适用条件，根据 具体情况灵活选用公式．
(2)因为B、C在同一个等势面上，所以φB＝φC， 即UAC＝UAB， WE mgh 由W＝qU得UAB＝UAC＝ q ＝ ， 2q 因为Q为正电荷，由电场线的方向可以判断 φA＜φB＝φC mgh 所以A、C两点的电势差UAC＝－ . 2q
【答案】
1 (1) mgh 2
mgh (2)－ 2q
2．在电场中将一点电荷q＝－1.5×10
【解析】
电子从A运动到B，只有电场力做功，故EpA＋
EkA＝EpB＋EkB，故A正确．电子减少的电势能ΔEp＝EpA－EpB＝ 1.6×10
(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)负电荷从M点移到N点时，所受静电力的方向
与场强方向相反，故静电力做负功为 WMN＝qEd＝－4×10 8×2×102×0.3 J＝－2.4×10
－ －6
J.
因静电力做负功，电荷的电势能增加，增加的电势能等于电 荷克服静电力做的功，所以电荷电势能增加了2.4×10
⇓ 步骤8：指导学生完成【当堂双基达标】，验证学习情况 ⇒
步骤9：先由学生自己总结本节的主要知识，教师点评，安排学生课下完成【课时作业】
课
标
解
读
重
点
难
点
1.理解电势差的概念，知道电势差与 零电势点的选择无关． 2.掌握两点间电势差的表达式，知道 两点之间电势差的正、负号与这两点 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 功与两点间电势差之间的关系，会应 用静电力做功的公式进行相关的计算.
(2)若φB＝0，由UAB＝φA－φB得： φA＝UAB＝200 V，由UBC＝φB－φC得： φC＝φB－UBC＝0－(－300 V)＝300 V 电荷在A点的电势能 EpA＝qφA＝－3×10－6×200 J＝－6×10－4 J 电荷在C点的电势能 EpC＝qφC＝－3×10－6×300 J＝－9×10－4 J.
【答案】
C
静电力常用公式的应用 1．WAB＝qUAB，既适用于匀强电场，又适用于非匀强电 场． 2．W＝qEd，适用于匀强电场，公式中d表示始末位置间沿 电场方向的距离． 3．WAB＝EpA－EpB＝－ΔEp，适用于任何电场． 三个公式可以互相导出，应用时要注意它们的适用条件，要 根据具体情况灵活地选用公式．