第一章 靜電場(chǎng) 第五節(jié) 電勢(shì)差,課標(biāo)解讀 1.理解電勢(shì)差的概念,知道電勢(shì)差與零勢(shì)點(diǎn)選取無關(guān). 2.能夠根據(jù)電勢(shì)差UAB計(jì)算電荷q在電場(chǎng)中移動(dòng)時(shí),電場(chǎng)力所做的功WAB=UABq. 3.能夠根據(jù)電荷q在電場(chǎng)中移動(dòng)時(shí)電場(chǎng)力所做的功WAB計(jì)算電勢(shì)差UAB=,課前自主學(xué)習(xí) 一電勢(shì)差 1.定義:電場(chǎng)中兩點(diǎn)電勢(shì)的差值叫做這兩點(diǎn)的電勢(shì)差,它與零勢(shì)點(diǎn)的選取無關(guān). 2.定義式:電場(chǎng)中A點(diǎn)的電勢(shì)記為AB點(diǎn)的電勢(shì)記為B,則AB兩點(diǎn)電勢(shì)差表示為UAB=A-B. 3.電勢(shì)差的單位與電勢(shì)的單位相同為伏特,電勢(shì)差是標(biāo)量,但有正負(fù),UAB0表示A點(diǎn)的電勢(shì)比B點(diǎn)電勢(shì)高.,二靜電力做功與電勢(shì)差的關(guān)系 1.電荷q在電場(chǎng)中從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn),AB兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為UAB,則靜電力做的功WAB=qUAB該公式適用于任何電場(chǎng). 2.電場(chǎng)力做的功和電勢(shì)差的關(guān)系式:WAB=qUAB,應(yīng)用時(shí)要注意各物理量的正負(fù).若q為負(fù),UAB為負(fù),則靜電力做的功為正功,若q為負(fù),UAB為正,則靜電力做的功為負(fù)功.,知識(shí)梳理圖,課堂互動(dòng)探究 一電勢(shì)差:在電場(chǎng)中兩點(diǎn)的電勢(shì)之差叫做電勢(shì)差,也叫電壓. 定義式:設(shè)電場(chǎng)中A點(diǎn)電勢(shì)為A,B點(diǎn)電勢(shì)為B,則它們之間的電勢(shì)差可表示成 UAB=A-B或UBA=B-A. 電勢(shì)差是標(biāo)量,單位:伏,符號(hào):V. 電場(chǎng)中兩點(diǎn)間電勢(shì)差與電勢(shì)零點(diǎn)選取無關(guān),就好像兩點(diǎn)的高度差與零勢(shì)點(diǎn)的選取無關(guān)一樣.,電勢(shì)差雖為標(biāo)量,但有正負(fù)之分,因此談到電勢(shì)差時(shí),必須明確是哪兩點(diǎn)的電勢(shì)差,因?yàn)閁AB=-UBA.如UAB=8 V,表明A點(diǎn)電勢(shì)比B點(diǎn)電勢(shì)高8伏,而UBA=-8 V,表明B點(diǎn)電勢(shì)比A點(diǎn)電勢(shì)低8伏.,二電勢(shì)和電勢(shì)差的比較,以上電勢(shì)和電勢(shì)差的關(guān)系跟重力場(chǎng)中高度h與高度差h的關(guān)系類似.,三電勢(shì)差與電場(chǎng)力做功的關(guān)系1.正確理解電勢(shì)差UAB=定義式UAB= 式中UAB為AB兩點(diǎn)間的電勢(shì)差,WAB為q從初位置A運(yùn)動(dòng)到末位置B時(shí)靜電力所做的功,計(jì)算時(shí)W與U的角標(biāo)要對(duì)應(yīng).,2.電場(chǎng)力做功的求解方法 (1)WAB=qUAB既適用于勻強(qiáng)電場(chǎng),又適用于非勻強(qiáng)電場(chǎng). (2)W=qEd適用于勻強(qiáng)電場(chǎng),公式中d表示初末位置間沿電場(chǎng)線方向的距離. (3)WAB=EPA-EPB=-EP適用任何電場(chǎng). 以上三個(gè)公式可以相互推導(dǎo),應(yīng)用時(shí)注意它們的適用條件.,3.各物理量的符號(hào)問題. (1)WABUABq均可正可負(fù),WAB取正號(hào)表示靜電力做正功,WAB取負(fù)號(hào)表示靜電力做負(fù)功;UAB取正號(hào)表示AB,UAB取負(fù)號(hào)表示A<B;q取正號(hào)表示電荷帶正電,q取負(fù)號(hào)表示電荷帶負(fù)電. (2)涉及WUq三者關(guān)系的計(jì)算時(shí),可將各量的正負(fù)號(hào)及數(shù)值一并代入進(jìn)行計(jì)算,也可以各物理量取絕對(duì)值,電場(chǎng)力做功的正負(fù)要根據(jù)電荷移動(dòng)方向及所受電場(chǎng)力的方向來確定,電勢(shì)差的正負(fù)要看在電場(chǎng)中的始末位置及電場(chǎng)的方向.,典例分析 一電勢(shì)和電勢(shì)差的計(jì)算 例1:有一個(gè)帶有電荷量q=-310-6 C的點(diǎn)電荷,從某電場(chǎng)中的A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn),電荷克服電場(chǎng)力做610-4 J的功,從B點(diǎn)到C點(diǎn),電場(chǎng)力對(duì)電荷做功910-4 J求 (1)ABBCCA間電勢(shì)差分別多少? (2)如果以B點(diǎn)電勢(shì)為零,則AC兩點(diǎn)的電勢(shì)各為多少,電荷在AC兩點(diǎn)的電勢(shì)能分別為多少?,解析:電荷從A到B克服電場(chǎng)力做功,即電場(chǎng)力做負(fù)功.WAB=-610-4 JUAB=UBC=UCA=UCB+UBA=-UBC+(-UAB)=100 V.,(2)若B=0,由UAB=A-B 得A=UAB+B=200 V 同理C=B-UBC =0-(-300) V =300 V. 電荷在A點(diǎn)的電勢(shì)能 EPA=qA=-310-6200 J =-610-4J.,電荷在C點(diǎn)的電勢(shì)能 EPC=qC=-310-6300 J =-910-4 J. 答案:(1)UAB=200 V UBC=-300 V UCA=100 V (2)A=200 V C=300 V EPA=-610-4 J EPC=-910-4 J,名師點(diǎn)撥:求解電場(chǎng)中兩點(diǎn)間的電勢(shì)差,根據(jù)公式 計(jì)算時(shí),可把各物理量的數(shù)值及符號(hào)一并代入,也可代入絕對(duì)值,然后根據(jù)題意再判斷各物理量的正負(fù).若知道各點(diǎn)電勢(shì)可根據(jù)定義來求兩點(diǎn)間電勢(shì)差要注意計(jì)算時(shí)各物理的角標(biāo)要對(duì)應(yīng),電場(chǎng)中各點(diǎn)電勢(shì)差可依次用代數(shù)方法疊加,即: UMN=UMA+UAB+UBC+UPN,鞏固練習(xí) 1.將帶電荷量為310-6 C的負(fù)電荷從電場(chǎng)中A點(diǎn)移到B點(diǎn),克服電場(chǎng)力做了310-5 J的功,再將電荷從B點(diǎn)移到C點(diǎn),電場(chǎng)力做了1.210-5 J的功,則AC間的電勢(shì)差為_ V,電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)再從B點(diǎn)移到C點(diǎn)的過程中,電勢(shì)能變化了_ J.,答案:6 1.810-5,二靜電場(chǎng)中的功能關(guān)系 例2:如圖所示,實(shí)線為電場(chǎng)線,虛線為等勢(shì)線,且相鄰兩等勢(shì)線間的電勢(shì)差相等,一個(gè)正電荷在等勢(shì)線3上時(shí),具有動(dòng)能20 J,它運(yùn)動(dòng)到1上時(shí)速度為零,令2=0,當(dāng)該電荷的電勢(shì)能為4 J時(shí),其動(dòng)能大小為( ),A.16 J B.10 J C.6 J D.4 J 解析:由能量轉(zhuǎn)化與守恒定律可得 q3+Ek3=q, 根據(jù)題意相鄰等勢(shì)線間的電勢(shì)差相等,2=0則有 1-2=2-3 由以上兩式可得 q3= Ek3,則該電荷的電勢(shì)能和動(dòng)能的總和E=q3+Ek3=10 J 當(dāng)Ep=4 J時(shí),Ek=6 J 故C選項(xiàng)正確. 答案:C,名師點(diǎn)撥:電勢(shì)能是電荷在靜電場(chǎng)中具有的能量,它和其他形式的能量一樣可以相互轉(zhuǎn)化,并遵循能量守恒和轉(zhuǎn)化定律.,鞏固練習(xí) 2.如圖所示,虛線為靜電場(chǎng)中的等勢(shì)面1234,相鄰的等勢(shì)面之間的電勢(shì)差相等,其中等勢(shì)面3的電勢(shì)為0,一帶正電的點(diǎn)電荷在靜電力的作用下,經(jīng)過a、b點(diǎn)時(shí)動(dòng)能分別為26 eV和5 eV,當(dāng)過一點(diǎn)電荷運(yùn)動(dòng)到某一位置,其電勢(shì)能變?yōu)?8 eV時(shí),它的動(dòng)能應(yīng)為( ),A.8 eV B.13 eV C.20 eV D.34 eV 解析:由于正電荷由a到b點(diǎn)動(dòng)能減少了21 eV,而電場(chǎng)中機(jī)械能和電勢(shì)能總和不變,故在等勢(shì)面3的動(dòng)能應(yīng)為12 eV,總能量為12 eV+0=12 eV,當(dāng)在所求位置時(shí),因?yàn)殡妱?shì)能為-8 eV,所以動(dòng)能應(yīng)為12 eV-(-8 eV)=20 eV,故C選項(xiàng)正確.,答案:C,