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1、2022年人教版高中選修3-1 第1章第5節(jié) 電勢差(教案)
【知識與技能】
1、理解電勢差是描述電場的能的性質(zhì)的物理量
2、知道電勢差與電勢零點(diǎn)的選取無關(guān)熟練應(yīng)用其概念及定義式進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算
3、知道電勢與電勢差的關(guān)系
【過程與方法】
培養(yǎng)學(xué)生的分析能力抽象思維的能力綜合能力
【情感態(tài)度與價(jià)值觀】
通過對原有知識的加工對新舊知識的類比、概括培養(yǎng)學(xué)生知識自我更新的能力
【教學(xué)過程】
★重難點(diǎn)一、電勢和電勢差★
1.定義:
電場中兩點(diǎn)間電勢的差值叫做電勢差,也叫電壓.
2.公式:
UAB=φA-φB,UBA=φB-φA,UAB=-UBA
3.
2、單位:伏特,符號是V.
4.理解電勢差的注意事項(xiàng)
(1)電勢差是表示電場能的性質(zhì)的物理量,只由電場本身的性質(zhì)決定.電場中電勢是相對的,而電勢差是絕對的,與零電勢的選取無關(guān);
(2)講到電勢差時(shí),必須明確所指的是哪兩點(diǎn)的電勢差.A、B間的電勢差記為UAB,而B、A間的電勢差記為UBA,且UAB=-UBA;
(3)電勢差是標(biāo)量,但電勢差有正、負(fù)之分,且電勢差的正、負(fù)表示電場中兩點(diǎn)電勢的高低,如UAB=-6 V,表示A點(diǎn)的電勢比B點(diǎn)的電勢低6 V.
5.電勢差與電勢的區(qū)別和聯(lián)系(1)
電勢φ
電勢差UAB=φA-φB
區(qū)別
(1)(電場中某點(diǎn)的)電勢與電勢零點(diǎn)的選取有關(guān)(一般取
3、無限遠(yuǎn)處或地球表面的電勢為零電勢)
(2)電勢由電場本身決定,反映電場的能的性質(zhì)
(3)相對量
(4)標(biāo)量,可正可負(fù),正負(fù)號相對電勢零點(diǎn)而言
(1)(電場中兩點(diǎn)間的)電勢差與電勢零點(diǎn)的選取無關(guān)
(2)電勢差由電場和這兩點(diǎn)間的位置決定
(3)絕對量
(4)標(biāo)量,可正可負(fù),正負(fù)號反映了φA、φB的高低
聯(lián)系
(1)電場中某點(diǎn)的電勢在數(shù)值上等于該點(diǎn)與電勢零點(diǎn)之間的電勢差
(2)電勢與電勢差的單位相同,皆為伏特(V)
電勢和電勢差的區(qū)別與聯(lián)系(2)
電勢φ
電勢差U
區(qū)
別
定義
電勢能與電量比值:φ=
電場力做功與電量比值:U=
決定
因素
由電
4、場和在電場中的位置決定
由電場和場內(nèi)兩點(diǎn)位置決定
相對性
有,與零勢能點(diǎn)選取有關(guān)
無,與零勢能點(diǎn)選取無關(guān)
聯(lián)
系
數(shù)值關(guān)系
UAB=φA-φB,當(dāng)φB=0時(shí),UAB=φA
單位
相同,均是伏特(V),常用還有kV,mV等
標(biāo)矢性
都是標(biāo)量,但均具有正負(fù)
物理意義
均是描述電場能的性質(zhì)的物理量
【特別提醒】電勢差等于兩點(diǎn)的電勢之差,反過來,某點(diǎn)電勢也可看成該點(diǎn)與零電勢點(diǎn)的電勢差,φA=UAO,φO=0.
【典型例題】如圖所示,電場中a、b、c三點(diǎn),ab=bc,則把點(diǎn)電荷+q從a點(diǎn)經(jīng)b點(diǎn)移到c點(diǎn)的過程中,電場力做功的大小關(guān)系有( )
A.Wab>W(wǎng)bc
5、 B. Wab=Wbc C.Wab<Wbc D.無法比較
【答案】C
★重難點(diǎn)二、電勢差與靜電力做功的關(guān)系★
一、電勢差與靜電力做功的關(guān)系
1.推導(dǎo):電荷q從電場中A點(diǎn)移到B點(diǎn),由靜電力做功與電勢能變化的關(guān)系可得WAB=EpA-EpB,由電勢能與電勢的關(guān)系φ=可得EpA=qφA,EpB=qφB.所以WAB=q(φA-φB)=qUAB,所以有UAB=.
即電場中A、B兩點(diǎn)間的電勢差等于電場力做的功與試探電荷q的比值.
二、對公式UAB=的理解
1.由UAB=可以看出,UAB在數(shù)值上等于單位正電荷由A點(diǎn)移到B點(diǎn)時(shí)電場力所做的功WAB。若單位正電荷做正功,UA
6、B為正值;若單位正電荷做負(fù)功,UAB為負(fù)值。
2.公式UAB=不能認(rèn)為UAB與WAB成正比、與q成反比,只是可以利用WAB、q來測量A、B兩點(diǎn)間的電勢差UAB。
3.公式UAB=適用于任何電場,UAB為電場中A、B兩點(diǎn)間的電勢差,WAB僅是電場力的功,不包括從A到B移動電荷時(shí),其他力所做的功。
4.公式UAB=中各量均有正負(fù),計(jì)算中W與U的角標(biāo)要對應(yīng),即WAB=qUAB,WBA=qUBA。
三、電場力做功的求解四法
四種求法
表達(dá)式
注意問題
功的定義
W=Fd=qEd
(1)適用于勻強(qiáng)電場
(2)d表示沿電場線方向的距離
功能關(guān)系
WAB=EPA-EPB=-ΔEP
7、
(1)既適用于勻強(qiáng)電場也適用于非勻強(qiáng)電場
(2)既適用于只受電場力的情況,也適用于受多種力的情況
電勢差法
WAB=qUAB
動能定理
W靜電力+W其他力=ΔEk
【特別提醒】
用WAB=qUAB求電場力做功時(shí),不必考慮靜電力的大小和電荷移動的路徑,對于靜電力是變力時(shí),也同樣適用。
【典型例題】將一個電荷量為-2×10-8 C的點(diǎn)電荷從零電勢點(diǎn)S移到M點(diǎn),要克服電場力做功4×10-8 J;從M點(diǎn)移到N點(diǎn),電場力做功為14×10-8 J,求M、N兩點(diǎn)的電勢.
【答案】-2 V 5 V
【解析】S、M兩點(diǎn)間的電勢差為:
因φS=0 由USM=φS-φM可得:φM=-2 V
M、N兩點(diǎn)間的電勢差為:
由UMN=φM-φN得:φN=5 V