高中物理粤教版 (2019)必修 第三册第五节 电势差及其与电场强度的关系备课课件ppt

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1.知道电势差的概念及意义,知道定义式 的意义.(物理观念)2.理解在匀强电场中电势差与电场强度的关系:U=Ed,并了解其适用条件.(物理观念)3.会用U=Ed或 分析问题.(科学思维)
【必备知识】一、电势差1.定义:电场中两点间电势的差值叫作电势差,也叫电压.2.公式:设电场中点A的电势为φA,点B的电势为φB,则A、B两点之间的电势差为UAB=φA-φB,B、A两点之间的电势差为UBA=φB-φA,所以UAB=-UBA.3.电势差的正负:电势差是标量,但有正、负.电势差的正、负表示两点电势的高低.4.电场力做功与电势差的关系: .5.电势差的影响因素:电势差UAB由电场本身的性质决定,与q及电场力是否做功无关.
想一想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.WAB=qUAB,若q为负电荷,则电场力做负功;若q为正电荷,则电场力做正功.
二、电势差与电场强度的关系1.关系式:U= Ed 或 .2.物理意义:在匀强电场中任意两点之间的电势差等于场强与这两点沿电场方向的距离的乘积.3.适用条件:匀强电场.4.公式 的意义(1)意义:在匀强电场中,场强在数值上等于沿场强方向距离为每单位长度的两点间的电势差.(2)电场强度的另一个单位:由 可导出电场强度的另一个单位,即伏/米,符号为V/m,1 V/m=1 N/C.
想一想如图所示,A、B两点不在同一直线上.则电场强度E和电势差UAB之间有什么关系?提示 正电荷从A移动到B,所受电场力方向水平向右,与位移夹角为α,故电场力做功为W=Eqscs α,scs α=d,所以W=Eqscs α=Eqd,利用电势差和
功的关系W=qUAB,可得UAB=Escs α=Ed,或 ,d为AB沿电场线方向的距离,也是A、B所在等势面间的距离,或者说是A、B两点间距离s在电场强度方向上的投影.
【自我检测】1.判断正误,判断结果为错误的小题请说明原因.(1)电场中A、B两点的电势差,不仅与A、B两点的位置有关,还与零电势点的选取有关.(　　)解析 电势差与零电势点的选取无关.答案 ×(2)电场中任意两点的电势差,与是否放入试探电荷无关.(　　)答案 √
(3)若UAB>0,说明φA>φB,但无法判断φA、φB的正负.(　　)答案 √(4)由公式 可知,电场强度与电势差U成正比.(　　)解析 电场强度由电场本身的性质决定.答案 ×
2.对公式 的理解,下列说法正确的是(　　)A.此公式适用于计算任何电场中a、b两点间的电势差B.a点和b点距离越大,这两点的电势差越大C.公式中d是指a点和b点之间的距离D.公式中的d是匀强电场中a、b两个等势面间的垂直距离解析 公式 只适用于匀强电场,故A错;a点和b点的距离d大,Uab不一定大,B错误;d为沿电场线方向上两点的距离,C错误,D正确.答案 D
3.(多选)场强为E=1.0×102 V/m的匀强电场中,有相距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 VB.2.0 VC.3.0 VD.4.0 V解析 由U=Ed可知a、b两点在一条电场线上时,U最大,代入数值可知U的最大值为2.0 V,A、B可能,C、D不可能.答案 AB
【问题情境】如图所示,选择不同的测量起点时,不同地方的高度和两个地方的高度差会有怎样的变化?同样地,在电场中选择不同的零电势点时,不同位置的电势和两个位置的电势差又会有怎样的变化?
要点提示 选择不同的测量起点时,不同地方的高度往往不同,但两个地方的高度差不会因测量起点的不同而变化.与此类似,在电场中零电势点的选取不同,某点的电势会不同,但零电势点变化时,两点间的电势差不会改变,电势差没有相对性,与零电势点的位置无关.
【知识归纳】1.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,即使不放入试探电荷,任意两点间的电势差也有确定值.(2)讲到电势差时,必须明确所指的是哪两点间的电势差.A、B间的电势差记为UAB,B、A间的电势差记为UBA.(3)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.(4)电场中两点间的电势差与零电势点的选取无关.
2.电势差与电势的比较
【典例剖析】例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?该电荷在A、C两点的电势能各为多少?
解析 (1)解法一:先求电势差的绝对值,再判断正、负.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,UAB=200 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φB0时,φA>φB,当UABφCB.φAφBD.φC>φB>φA解析 由UAB=φA-φB=75 V,可知φA比φB高75 V,UBC=-200 V,表示φC比φB高200 V,所以三点电势高低为φC>φA>φB,故选C.答案 C
如图所示,一电场的电场线分布关于y轴(沿竖直方向)对称,O、M、N是y轴上的三个点,且OM=MN.M、N两点间的电势差UMN与O、M两点间的电势差UOM哪个大?要点提示 UMN