高考物理 核心要點突破系列 第13章 第五節(jié)《電勢差》《電勢》課件 新人教版選修31

第五節(jié)電勢差電勢第五節(jié)電勢差電勢目標概覽目標概覽重點難點：重點難點：1.重點：電勢差與電勢的概念，電重點：電勢差與電勢的概念，電場力做功與電勢能改變的關(guān)系場力做功與電勢能改變的關(guān)系2難點：對電勢差與電勢概念的理解難點：對電勢差與電勢概念的理解學(xué)法指導(dǎo)：類比高度差、高度、重力勢能，理學(xué)法指導(dǎo)：類比高度差、高度、重力勢能，理解電勢差、電勢、電勢能解電勢差、電勢、電勢能第第五五節(jié)節(jié)電電勢勢差差電電勢勢課堂互動講練課堂互動講練隨堂達標自測隨堂達標自測課時活頁訓(xùn)練課時活頁訓(xùn)練基礎(chǔ)知識梳理基礎(chǔ)知識梳理核心要點突破核心要點突破基礎(chǔ)知識梳理基礎(chǔ)知識梳理一、電勢差一、電勢差1定義：電荷定義：電荷q在電場中由一點在電場中由一點A移動到另一點移動到另一點B時，時，_所做的功所做的功WAB與電荷量與電荷量q的比值的比值WAB/q，叫做，叫做A、B兩點間的電勢差，也叫兩點間的電勢差，也叫_，用用UAB表示表示2公式：公式：UAB_.3單位：單位：_，簡稱，簡稱_，符號是，符號是_.電場力電場力電壓電壓伏特伏特伏伏V4物理意義：電場中物理意義：電場中A、B兩點間的電勢差，在兩點間的電勢差，在數(shù)值上等于數(shù)值上等于_由由A點移動到點移動到B點時電場點時電場力所做的功力所做的功WAB.5特點：電場力所做的功特點：電場力所做的功WAB跟移動電荷的跟移動電荷的_無關(guān)，只跟無關(guān)，只跟_有關(guān)電勢有關(guān)電勢差差 UA B跟 移 動 電 荷 的跟 移 動 電 荷 的 _ _ _ _ _ _ _ 無 關(guān) ， 跟無 關(guān) ， 跟_無關(guān)，它反映了無關(guān)，它反映了_的性質(zhì)的性質(zhì)單位正電荷單位正電荷路徑路徑兩點間電勢差兩點間電勢差電荷量電荷量電荷的電性電荷的電性電場電場二、電勢二、電勢1定義：電場中某點的電勢是指該點與定義：電場中某點的電勢是指該點與_之間的電勢差，用之間的電勢差，用表示表示2物理意義：電場中某點的電勢，等于物理意義：電場中某點的電勢，等于_由該點移動到參考點由該點移動到參考點(零電勢點零電勢點)時時_所做的功所做的功3電勢與電勢差的關(guān)系：電場中兩點之間的電電勢與電勢差的關(guān)系：電場中兩點之間的電勢差等于這兩點的勢差等于這兩點的_UAB _.4電勢與電場線的關(guān)系：沿著電場線的方向電電勢與電場線的關(guān)系：沿著電場線的方向電勢勢_零電零電勢點勢點單位正單位正電荷電荷電場力電場力電勢之差電勢之差A(yù)B越來越低越來越低提示提示( (1) )電場中某點的電勢與參考面的選取有關(guān)，電場中某點的電勢與參考面的選取有關(guān)，兩點的電勢差與參考面的選取有關(guān)嗎？兩點的電勢差與參考面的選取有關(guān)嗎？ ( (2) )一點電荷在一點電荷在A點的電勢能是點的電勢能是2102 J，移動到移動到B點時的電勢能是點時的電勢能是4102 J，電勢，電勢是升高還是降低了？是升高還是降低了？【思考【思考提示】提示】 (1)無關(guān)無關(guān)(2)若點電荷是正電荷，電勢降低，若是負電若點電荷是正電荷，電勢降低，若是負電荷，電勢升高荷，電勢升高三、電勢能三、電勢能1定義：電荷在定義：電荷在_中具有的能叫做電勢能中具有的能叫做電勢能2電場力做功與電勢能變化的關(guān)系：在電場中移電場力做功與電勢能變化的關(guān)系：在電場中移動電荷，如果電場力做正功，則電勢能動電荷，如果電場力做正功，則電勢能_， _轉(zhuǎn)化為其他形式的能；如果電場力做負轉(zhuǎn)化為其他形式的能；如果電場力做負功，則電勢能功，則電勢能_， _形式的能轉(zhuǎn)化為形式的能轉(zhuǎn)化為_電場電場減小減小電勢能電勢能增加增加其他其他電勢能電勢能核心要點突破核心要點突破一、電勢、電勢能的大小、正負的判定方法一、電勢、電勢能的大小、正負的判定方法1根據(jù)場源電荷判定：離場源正電荷越近，電根據(jù)場源電荷判定：離場源正電荷越近，電勢越高，檢驗正電荷的電勢能越大，檢驗負電荷勢越高，檢驗正電荷的電勢能越大，檢驗負電荷的電勢能越小的電勢能越小2根據(jù)電場線判斷：順著電場線的方向，電勢根據(jù)電場線判斷：順著電場線的方向，電勢逐漸降低，檢驗正電荷的電勢能減小，檢驗負電逐漸降低，檢驗正電荷的電勢能減小，檢驗負電荷的電勢能增加逆著電場線的方向，電勢逐漸荷的電勢能增加逆著電場線的方向，電勢逐漸升高，檢驗正電荷的電勢能增加，檢驗負電荷的升高，檢驗正電荷的電勢能增加，檢驗負電荷的電勢能減小電勢能減小3根據(jù)電場力做功來判斷：電場力對正電荷做正根據(jù)電場力做功來判斷：電場力對正電荷做正功時，電荷電勢能減少，電勢降低，做負功時，功時，電荷電勢能減少，電勢降低，做負功時，電荷電勢能增加，電勢升高；對負電荷做正功時電荷電勢能增加，電勢升高；對負電荷做正功時電勢升高，做負功電勢降低電場力對任何電荷電勢升高，做負功電勢降低電場力對任何電荷做正功電勢能都減少，做負功電勢能都增加做正功電勢能都減少，做負功電勢能都增加特別提醒特別提醒1電勢的高低是相對的，在討論電勢大小時，電勢的高低是相對的，在討論電勢大小時，首先必須選定某一位置的電勢為零，否則討論是首先必須選定某一位置的電勢為零，否則討論是無意義的無意義的2零電勢點的選取是任意的，通常取無窮遠為零電勢點的選取是任意的，通常取無窮遠為零電勢點，所以在正點電荷的電場中各點的電勢零電勢點，所以在正點電荷的電場中各點的電勢均大于零；負點電荷的電場中各點的電勢均小于均大于零；負點電荷的電場中各點的電勢均小于零零二、正確理解電場力做功二、正確理解電場力做功1電場力做功的特點電場力做功的特點在電場中兩點間移動電荷，電場力所做的功與路在電場中兩點間移動電荷，電場力所做的功與路徑無關(guān)，只取決于電量徑無關(guān)，只取決于電量q和兩點間的電勢差和兩點間的電勢差2電場力做功量度電勢能的變化電場力做功量度電勢能的變化(1)電場力做功的過程就是電勢能和其他形式能量電場力做功的過程就是電勢能和其他形式能量轉(zhuǎn)化的過程，電場力做多少功，就有多少電勢能轉(zhuǎn)化的過程，電場力做多少功，就有多少電勢能和其他形式能量相互轉(zhuǎn)化和其他形式能量相互轉(zhuǎn)化(2)電勢能的變化要靠電場力做功來實現(xiàn)電勢能的變化要靠電場力做功來實現(xiàn)3應(yīng)用公式應(yīng)用公式WABqUAB計算電場力做功應(yīng)注意計算電場力做功應(yīng)注意的問題的問題(1)該公式適用于任何靜電場，而不只是適用于該公式適用于任何靜電場，而不只是適用于勻強電場勻強電場(2)公式中的三個量均有正、負之分，計算時公式中的三個量均有正、負之分，計算時W和和U的下標要對應(yīng)，將的下標要對應(yīng)，將q、UAB帶正負號代入公帶正負號代入公式進行計算，式進行計算，WABqUAB之值若為正，則表示之值若為正，則表示電場力做正功，反之則做負功電場力做正功，反之則做負功(3)為計算方便，也可以對公式中的物理量為計算方便，也可以對公式中的物理量W、UAB、q都只取絕對值代入公式進行計算，然后都只取絕對值代入公式進行計算，然后根據(jù)電場力方向與位移根據(jù)電場力方向與位移(速度速度)方向的夾角來判方向的夾角來判斷功的正、負斷功的正、負特別提醒特別提醒1WABWBA，UABUBA.2WqU和和WqEd都能計算電場力所做的都能計算電場力所做的功，但兩個公式的定義和適用條件不同，后者功，但兩個公式的定義和適用條件不同，后者僅適用于勻強電場，并且僅適用于勻強電場，并且d是沿電場線方向的位是沿電場線方向的位移移即使應(yīng)用即使應(yīng)用在電場中把一個電荷量為在電場中把一個電荷量為6106 C的負電荷從的負電荷從A點移到點移到B點，克服電場力做功點，克服電場力做功3105 J，再將，再將電荷從電荷從B點移到點移到C點，電場力做功點，電場力做功1.2105 J，求求A與與B、B與與C、A與與C間的電勢差間的電勢差解析：電荷從解析：電荷從A移到移到B時，克服電場力做功，表時，克服電場力做功，表示電場力做負功，相當于在重力場中把物體舉高示電場力做負功，相當于在重力場中把物體舉高克服重力做功，因此克服重力做功，因此WAB3105 J，電荷從，電荷從B移到移到C，WBC1.2105 J.根據(jù)電荷移動時電場力的功和電勢差的關(guān)系得：根據(jù)電荷移動時電場力的功和電勢差的關(guān)系得：答案：答案：5 V2 V3 V三、等量點電荷電場的電勢分布特點三、等量點電荷電場的電勢分布特點1等量正點電荷的電場等量正點電荷的電場(如圖如圖1351甲甲)：在連：在連線上的各點，中點線上的各點，中點O的電勢最低；在中垂線上各的電勢最低；在中垂線上各點，點，O點的電勢卻最高，從中點沿中垂線向兩側(cè)，點的電勢卻最高，從中點沿中垂線向兩側(cè)，電勢逐漸降低，連線上電勢逐漸降低，連線上A、A和中垂線上和中垂線上B、B對稱等勢對稱等勢圖圖13512等量負點電荷的電場：連線上的各點，中點等量負點電荷的電場：連線上的各點，中點O的電勢最高，中垂線上各點，的電勢最高，中垂線上各點，O點的電勢最低點的電勢最低,從中點沿中垂線向兩側(cè)，電勢逐漸升高，連線上從中點沿中垂線向兩側(cè)，電勢逐漸升高，連線上和中垂線上關(guān)于中點的對稱點等勢和中垂線上關(guān)于中點的對稱點等勢3等量異種點電荷的電場等量異種點電荷的電場(如圖如圖1351乙乙)：在連線上，從正電荷到負電荷，電勢逐漸降在連線上，從正電荷到負電荷，電勢逐漸降低沿中垂線移動電荷，電場力不做功，故中垂低沿中垂線移動電荷，電場力不做功，故中垂線上各點電勢相等線上各點電勢相等四、四個物理量綜合比較表四、四個物理量綜合比較表把一個把一個q3106C的正電荷由電場中的的正電荷由電場中的A點移到點移到B點，克服電場力做功點，克服電場力做功4.5105J，由，由B點再移到點再移到C點，電場力做功為點，電場力做功為1.8104J，則電，則電場中場中A、B、C三點電熱高低關(guān)系是怎樣的？三點電熱高低關(guān)系是怎樣的？課堂互動講練課堂互動講練電勢差和電勢的計算電勢差和電勢的計算【答案】【答案】BACa、b為電場中的兩點，且為電場中的兩點，且a點電勢高于點電勢高于b點點電勢，則可知電勢，則可知()A把負電荷從把負電荷從a點移到點移到b點電場力做負功，點電場力做負功，電勢能增加電勢能增加B把正電荷從把正電荷從a點移到點移到b點電場力做正功，點電場力做正功，電勢能減少電勢能減少C無論移動的是正電荷還是負電荷，電無論移動的是正電荷還是負電荷，電荷的電勢能都要減少荷的電勢能都要減少D無論是否有電荷移動，無論是否有電荷移動，a點的電勢能總點的電勢能總是大于是大于b點的電勢能點的電勢能電場力做功與電勢能變化的關(guān)系電場力做功與電勢能變化的關(guān)系【解析】【解析】正電荷在電勢越高的地方具有的電勢正電荷在電勢越高的地方具有的電勢能越大，而負電荷在電勢越高的地方具有的電勢能越大，而負電荷在電勢越高的地方具有的電勢能越小由此可知正電荷從能越小由此可知正電荷從a點移到點移到b點電勢能減點電勢能減少；負電荷從少；負電荷從a點移到點移到b點電勢能增加無論移動點電勢能增加無論移動的是正電荷還是負電荷，電場力做正功電勢能減的是正電荷還是負電荷，電場力做正功電勢能減少，電場力做負功電勢能增加，因此少，電場力做負功電勢能增加，因此A、B都是正都是正確的，確的，C錯誤對于錯誤對于D選項，我們首先要清楚，在選項，我們首先要清楚，在電場中某點放入電荷，這個電荷就具有電勢能，電場中某點放入電荷，這個電荷就具有電勢能，電勢能是由放入電場的電荷和電場共同決定電勢能是由放入電場的電荷和電場共同決定的不明確放在的不明確放在a、b兩點的電荷性質(zhì)，就不能比兩點的電荷性質(zhì)，就不能比較其電勢能的高低若較其電勢能的高低若a、b兩點不放入電荷，單兩點不放入電荷，單就電場中的某點，不存在電勢能問題，因此就電場中的某點，不存在電勢能問題，因此D選項選項錯誤故正確選項為錯誤故正確選項為A、B.【答案答案】AB【思維升華思維升華】根據(jù)電場力做功判斷電勢能變根據(jù)電場力做功判斷電勢能變化的方法是最基本的方法，必須牢牢掌握化的方法是最基本的方法，必須牢牢掌握如圖如圖1352所示，電子在一條電場線所示，電子在一條電場線上從上從a點運動到點運動到b點，電勢能增加，試確定點，電勢能增加，試確定a與與b兩點電勢高低兩點電勢高低利用電場線比較場強、電勢和電勢能利用電場線比較場強、電勢和電勢能圖圖1352【解析】【解析】可用下面三種方法來分析：可用下面三種方法來分析：法一：利用電場線方向來判斷法一：利用電場線方向來判斷由于電勢能增加，電場力一定做負功，即電場由于電勢能增加，電場力一定做負功，即電場力方向和電荷運動方向相反，從力方向和電荷運動方向相反，從b指向指向a，而負，而負電荷電場力的方向和場強方向相反，所以場強電荷電場力的方向和場強方向相反，所以場強方向是從方向是從a指向指向b，因此電場線的方向是從，因此電場線的方向是從a指向指向b.因為沿著電場的方向電勢越來越低，故因為沿著電場的方向電勢越來越低，故a點電點電勢比勢比b點電勢高點電勢高法二：利用電場力做功公式來判斷法二：利用電場力做功公式來判斷由于電勢能增加，電場力一定做負功，即由于電勢能增加，電場力一定做負功，即Wab為為負值，而負值，而q是負電荷，即是負電荷，即q為負值為負值根據(jù)根據(jù)WABqUabq(AB)，則，則ab0，故，故ab.法三：利用電勢公式來判斷法三：利用電勢公式來判斷由由q可知，對正電荷，可知，對正電荷，q為正值，在電勢越高為正值，在電勢越高的地方電勢能越大；對負電荷，的地方電勢能越大；對負電荷，q為負值，在電為負值，在電勢越高的地方電勢能越小本題已知條件是負電勢越高的地方電勢能越小本題已知條件是負電荷在荷在a點電勢能較小，故點電勢能較小，故a點電勢高點電勢高【答案答案】ab【思維升華思維升華】判斷電勢高低的方法很多，但判斷電勢高低的方法很多，但最根本的是在于理解電勢和電勢能的概念最根本的是在于理解電勢和電勢能的概念如圖如圖1353所示，質(zhì)量為所示，質(zhì)量為m、帶電量為、帶電量為q的物體，可在水平軌道的物體，可在水平軌道Ox上運動上運動O端有一與端有一與軌道垂直的墻壁，軌道處于勻強電場中，場強大軌道垂直的墻壁，軌道處于勻強電場中，場強大小為小為E，方向沿，方向沿Ox方向，如圖所示小物體以初方向，如圖所示小物體以初速度速度v0從距從距O端為端為x0處沿處沿Ox軌道運動，運動時受軌道運動，運動時受到大小不變的摩擦力到大小不變的摩擦力Ff作用，且作用，且FfEq.設(shè)小物體設(shè)小物體與墻壁碰撞時不損失機械能，且電量保持不變，與墻壁碰撞時不損失機械能，且電量保持不變，求它在停止運動前所通過的總路程求它在停止運動前所通過的總路程s.電勢能和能量守恒電勢能和能量守恒圖圖1353【思維升華思維升華】解此題要注意三點：電場力做功解此題要注意三點：電場力做功與路徑無關(guān)，只與電荷的初末位置有關(guān)；摩擦力與路徑無關(guān)，只與電荷的初末位置有關(guān)；摩擦力Ff在物體運動過程中始終做負功；判定物體最后在物體運動過程中始終做負功；判定物體最后只能停在靠墻點只能停在靠墻點O處同時要挖掘物體撞墻時無處同時要挖掘物體撞墻時無能量損失這一隱含條件能量損失這一隱含條件利用能量觀點解題時，首先要明確：只要有電場利用能量觀點解題時，首先要明確：只要有電場力做功，系統(tǒng)機械能就不守恒了，就有機械能與力做功，系統(tǒng)機械能就不守恒了，就有機械能與電勢能之間的轉(zhuǎn)化電勢能之間的轉(zhuǎn)化