高中物理人教版 (新课标)选修3选修3-1第一章 静电场5 电势差学案

这是一份高中物理人教版 (新课标)选修3选修3-1第一章 静电场5 电势差学案，共5页。学案主要包含了学习目标，重点难点，学法指导，知识链接，学习过程，训练测试，参考答案，学习反思等内容，欢迎下载使用。

1.5 《电势差》导学案





【学习目标】


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公式，知道两点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。


【重点难点】


静电力做功公式中正负号的应用与正负号的物理意义


【学法指导】


认真阅读教材，体会电势差的特点；体会例题展示的解题方法


【知识链接】


除了电场强度，电势是又一个表征电场性质的重要物理量。


电势的定义：


用公式表示为：


应该先规定电场中某处的电势为0，然后才能确定其他各点的电势。电场中各点的电势可以是正值，也可以是负值。但电势只有大小，没有 ，是 量。


选择不同的位置作为电势零点，电场中某点电势的数值也会改变。那么有没有不随电势零点变化而变化的物理量呢？（类比高的和高度差思考）


【学习过程】


1、电势差


（1）电势差是电场中两点间的电势的差值，


即：UAB= 或UBA= 显然UAB=-UBA


（2）电场中某一点的电势，与选取的电势零点有关；而电场中两点间的电势差，与选取的电势零点 。


（3）电势和电势差单位都是 ，符号 ，都有正负值，但都是 量


a. 电势的正负表示该点比电势零点的电势高或低；


b. 电势差的正负表示电场中两点电势的高低。


说明：电势差也叫电压，在很多场合下电压不带正负号。


2 、电势差与电场力做功的关系


（1）推导： 电荷q在电场力作用下由A点移到另一点B的过程中，电场力做的功WAB与两点间电势差UAB关系：








（2）关系式： 或


［思考］UAB由什么决定？由WAB、q决定吗？





所以电势差反映了 .


3、应用计算时，相关物理量用正、负值代入，其结果：[来源:Z&xx&k.Cm]


＞0，电场力做 功； ＜0，电场力做 功（也可以说成物体克服电场力做功）；


＞0，表示 ； ＜0，表示 （比较和的高低）


三、典型例题分析


（提示 ：应用计算时，注意各物理量用正负值代入。）


【例1】将一个电量为－2×10－9C的点电荷从电场中的N点移到M点，需克服电场力做功1.4×10－8J，N、M两点间的电势差UNM为多少？若将该电荷从M移到N，电场力做什么功？UMN为多少？








【例2】在电场中把2.0×10－9C 的正电荷从A点移到B点，静电力做功1.5×10－7J。再把这个电荷从B点移到C点，静电力做功-4.0×10－7J 。


(1)A、B、C三点中哪点电势最高？哪点电势最低？


（2） AB间，BC间，AC间的电势差各是多大？


（3）把-1.5×10－9C的电荷从 A 点移到C 点，静电力做多少功？


解（1）








（2）











（3）








四、课堂小结：


1、电势差的概念及公式： [来源:]


2、电势差和电势的区别：


3、电势差与电场力做功的关系式：


4、应用计算时的注意事项：





【训练测试】


1． 下列公式中，既适用于点电荷产生的静电场，也适用于匀强电场的有( )


①场强E＝F/q ②场强E＝U/d ③场强E＝kQ/r2 ④电场力做功W＝Uq


A．①③ B．②③


C．②④ D．①④


2．下列说法哪些是正确的( )


A．电势处处相等且不为零的空间中各点场强必为零


B．电势降落速度最大的方向必为场强方向


C．电场中电势高的点场强较大


D．电场中场强相等的两点间电势差一定为零


3．如下图所示，匀强电场场强E＝100V/m，A、B两点相距10cm，A、B连线与电场线夹角为60°，则UBA之值为( )





A．－10V B．10V


C．－5V D．－5eq \r(3)V


4． A、B在两个等量异种点电荷连线的中垂线上，且到连线上中点O的距离相等，如图所示，则( )





A．同一电荷在A，B两点的电势能相等


B．把正电荷从A点沿直线移动到B点，电荷的电场强度先增大后减少


C．把正电荷从A点沿直线移动到B点，电荷的电势能先减少后增大


D．A、B连线上的任意两点的电势差为零


5．夏季某日，某地区距地面一定高度的空中有两块相距3km的足够大的云团，受湿气流影响，两块云团正在以5m/s的相对速度靠近，不断与空气摩擦带电．设两云团之间电势差保持3×109V不变，已知空气电离的电场强度(即发生放电时的电场强度)为3×106V/m，云团间的电场可视为匀强电场，则大约经过________秒，将会发生放电现象；在这次放电中，若从一块云团移到另一块云团的电荷量为500C，闪电历时0.01s，则此过程中的平均电流为________安培．(提示：电流I＝eq \f(q,t))


6．如图所示的匀强电场中，有a、b、c三点，ab＝5cm，bc＝12cm，其中ab沿电场方向，bc和电场方向成60°角，一个电量为q＝4×10－8C的正电荷从a移到b电场力做功为W1＝1.2×10－7J，求：





(1)匀强电场的电场强度E；


(2)电荷从b移到c，电场力做的功W2；


(3)a、c两点的电势差Uac.


【参考答案】


1．答案：D


2．答案：AB


解析：沿场强方向电势必然降低，在某空间中电势处处相等且不为零，则只有场强为零才可能，故A对，由电势差与场强的关系可知B对C错D错．


3．答案：C


解析：UBA＝－Ed＝－100×0.1×cs60°V＝－5V.


4．答案：ABD[来源:ZXXK]


5．答案：400 50 000


解析：设经过时间t 后发生放电现象，


则由U＝Ed可知，d＝eq \f(U,E)，而t＝eq \f(3×103－d,5)


解之得，t＝400s


由I＝eq \f(q,t)可知，I＝eq \f(500,0.01)A＝50 000A


6．答案：(1)60V/m (2)1.44×10－7J (3)6.6V


解析：(1)从a到b电场力做功


W1＝qUab①


由匀强电场中电场强度和电势差的关系


Uab＝E·dab②


所以E＝eq \f(W1,qdab)＝eq \f(1.2×10－7,4×10－8×5×10－2)V/m＝60V/m


(2)把电荷从b移到c，电场力做功


W2＝qUbc＝qE·dbc·cs60°


＝4×10－8×60×12×10－2×0.5J


＝1.44×10－7J


(3)a与c间的电势差


Uac＝Uab＋Ubc＝E·dab＋E·dbc·cs60°


＝(60×5×10－2＋60×12×10－2×0.5)V＝6.6V


Uac也可以用Uac＝eq \f(W1＋W2,q)求解．





【学习反思】


利用电势差的概念计算静电力做功时，电荷量、电势差、功三者的符号怎样处理？