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第五节电势差电势,目标概览,重点难点:1.重点:电势差与电势的概念,电场力做功与电势能改变的关系 2难点:对电势差与电势概念的理解 学法指导:类比高度差、高度、重力势能,理解电势差、电势、电势能,第五节电势差电势,课堂互动讲练,随堂达标自测,课时活页训练,基础知识梳理,核心要点突破,基础知识梳理,一、电势差 1定义:电荷q在电场中由一点A移动到另一点B时,_所做的功WAB与电荷量q的比值WAB/q,叫做A、B两点间的电势差,也叫_,用UAB表示 2公式:UAB_. 3单位:_,简称_,符号是_,电场力,电压,伏特,伏,V,4物理意义:电场中A、B两点间的电势差,在数值上等于_由A点移动到B点时电场力所做的功WAB. 5特点:电场力所做的功WAB跟移动电荷的_无关,只跟_有关电势差UAB跟移动电荷的_无关,跟_无关,它反映了_的性质,单位正电荷,路径,两点间电势差,电荷量,电荷的电性,电场,二、电势 1定义:电场中某点的电势是指该点与_之间的电势差,用表示 2物理意义:电场中某点的电势,等于_由该点移动到参考点(零电势点)时_所做的功 3电势与电势差的关系:电场中两点之间的电势差等于这两点的_UAB _. 4电势与电场线的关系:沿着电场线的方向电势_,电场力,电势之差,AB,越来越低,提示 (1)电场中某点的电势与参考面的选取有关,两点的电势差与参考面的选取有关吗? (2)一点电荷在A点的电势能是2102 J,移动到B点时的电势能是4102 J,电势是升高还是降低了,思考提示】 (1)无关 (2)若点电荷是正电荷,电势降低,若是负电荷,电势升高,三、电势能 1定义:电荷在_中具有的能叫做电势能 2电场力做功与电势能变化的关系:在电场中移动电荷,如果电场力做正功,则电势能_, _转化为其他形式的能;如果电场力做负功,则电势能_, _形式的能转化为_,电场,减小,电势能,增加,其他,电势能,核心要点突破,一、电势、电势能的大小、正负的判定方法 1根据场源电荷判定:离场源正电荷越近,电势越高,检验正电荷的电势能越大,检验负电荷的电势能越小 2根据电场线判断:顺着电场线的方向,电势逐渐降低,检验正电荷的电势能减小,检验负电荷的电势能增加逆着电场线的方向,电势逐渐升高,检验正电荷的电势能增加,检验负电荷的电势能减小,3根据电场力做功来判断:电场力对正电荷做正功时,电荷电势能减少,电势降低,做负功时,电荷电势能增加,电势升高;对负电荷做正功时电势升高,做负功电势降低电场力对任何电荷做正功电势能都减少,做负功电势能都增加,特别提醒 1电势的高低是相对的,在讨论电势大小时,首先必须选定某一位置的电势为零,否则讨论是无意义的 2零电势点的选取是任意的,通常取无穷远为零电势点,所以在正点电荷的电场中各点的电势均大于零;负点电荷的电场中各点的电势均小于零,二、正确理解电场力做功 1电场力做功的特点 在电场中两点间移动电荷,电场力所做的功与路径无关,只取决于电量q和两点间的电势差 2电场力做功量度电势能的变化 (1)电场力做功的过程就是电势能和其他形式能量转化的过程,电场力做多少功,就有多少电势能和其他形式能量相互转化 (2)电势能的变化要靠电场力做功来实现,3应用公式WABqUAB计算电场力做功应注意的问题 (1)该公式适用于任何静电场,而不只是适用于匀强电场 (2)公式中的三个量均有正、负之分,计算时W和U的下标要对应,将q、UAB带正负号代入公式进行计算,WABqUAB之值若为正,则表示电场力做正功,反之则做负功 (3)为计算方便,也可以对公式中的物理量W、UAB、q都只取绝对值代入公式进行计算,然后根据电场力方向与位移(速度)方向的夹角来判断功的正、负,特别提醒 1WABWBA,UABUBA. 2WqU和WqEd都能计算电场力所做的功,但两个公式的定义和适用条件不同,后者仅适用于匀强电场,并且d是沿电场线方向的位移,即使应用 在电场中把一个电荷量为6106 C的负电荷从A点移到B点,克服电场力做功3105 J,再将电荷从B点移到C点,电场力做功1.2105 J,求A与B、B与C、A与C间的电势差 解析:电荷从A移到B时,克服电场力做功,表示电场力做负功,相当于在重力场中把物体举高克服重力做功,因此WAB3105 J,电荷从B移到C,WBC1.2105 J. 根据电荷移动时电场力的功和电势差的关系得,答案:5 V2 V3 V,三、等量点电荷电场的电势分布特点 1等量正点电荷的电场(如图1351甲):在连线上的各点,中点O的电势最低;在中垂线上各点,O点的电势却最高,从中点沿中垂线向两侧,电势逐渐降低,连线上A、A和中垂线上B、B对称等势,图1351,2等量负点电荷的电场:连线上的各点,中点O的电势最高,中垂线上各点,O点的电势最低,从中点沿中垂线向两侧,电势逐渐升高,连线上和中垂线上关于中点的对称点等势 3等量异种点电荷的电场(如图1351乙):在连线上,从正电荷到负电荷,电势逐渐降低沿中垂线移动电荷,电场力不做功,故中垂线上各点电势相等,四、四个物理量综合比较表,把一个q3106C的正电荷由电场中的A点移到B点,克服电场力做功4.5105J,由B点再移到C点,电场力做功为1.8104J,则电场中A、B、C三点电热高低关系是怎样的,课堂互动讲练,答案】BAC,a、b为电场中的两点,且a点电势高于b点电势,则可知() A把负电荷从a点移到b点电场力做负功,电势能增加 B把正电荷从a点移到b点电场力做正功,电势能减少 C无论移动的是正电荷还是负电荷,电荷的电势能都要减少 D无论是否有电荷移动,a点的电势能总是大于b点的电势能,解析】正电荷在电势越高的地方具有的电势能越大,而负电荷在电势越高的地方具有的电势能越小由此可知正电荷从a点移到b点电势能减少;负电荷从a点移到b点电势能增加无论移动的是正电荷还是负电荷,电场力做正功电势能减少,电场力做负功电势能增加,因此A、B都是正确的,C错误对于D选项,我们首先要清楚,在电场中某点放入电荷,这个电荷就具有电势能,电势能是由放入电场的电荷和电场共同决定的不明确放在a、b两点的电荷性质,就不能比较其电势能的高低若a、b两点不放入电荷,单就电场中的某点,不存在电势能问题,因此D选项错误故正确选项为A、B,答案】AB 【思维升华】根据电场力做功判断电势能变化的方法是最基本的方法,必须牢牢掌握,如图1352所示,电子在一条电场线上从a点运动到b点,电势能增加,试确定a与b两点电势高低,图1352,解析】可用下面三种方法来分析: 法一:利用电场线方向来判断 由于电势能增加,电场力一定做负功,即电场力方向和电荷运动方向相反,从b指向a,而负电荷电场力的方向和场强方向相反,所以场强方向是从a指向b,因此电场线的方向是从a指向b.因为沿着电场的方向电势越来越低,故a点电势比b点电势高,法二:利用电场力做功公式来判断 由于电势能增加,电场力一定做负功,即Wab为负值,而q是负电荷,即q为负值 根据WABqUabq(AB),则ab0,故ab. 法三:利用电势公式来判断 由q可知,对正电荷,q为正值,在电势越高的地方电势能越大;对负电荷,q为负值,在电势越高的地方电势能越小本题已知条件是负电荷在a点电势能较小,故a点电势高,答案】ab 【思维升华】判断电势高低的方法很多,但最根本的是在于理解电势和电势能的概念,如图1353所示,质量为m、带电量为q的物体,可在水平轨道Ox上运动O端有一与轨道垂直的墙壁,轨道处于匀强电场中,场强大小为E,方向沿Ox方向,如图所示小物体以初速度v0从距O端为x0处沿Ox轨道运动,运动时受到大小不变的摩擦力Ff作用,且FfEq.设小物体与墙壁碰撞时不损失机械能,且电量保持不变,求它在停止运动前所通过的总路程s,图1353,思维升华】解此题要注意三点:电场力做功与路径无关,只与电荷的初末位置有关;摩擦力Ff在物体运动过程中始终做负功;判定物体最后只能停在靠墙点O处同时要挖掘物体撞墙时无能量损失这一隐含条件 利用能量观点解题时,首先要明确:只要有电场力做功,系统机械能就不守恒了,就有机械能与电势能之间的转化
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