新教材粵教版必修第三冊(cè)-第1章-第5節(jié)-電勢(shì)差及其與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系-課件(80張)

1、第一章靜電場(chǎng)的描述第五節(jié)電勢(shì)差及其與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系學(xué)習(xí)目標(biāo)1.知道電勢(shì)差的概念，知道電勢(shì)差與電勢(shì)零點(diǎn)的選擇無(wú)關(guān)2掌握兩點(diǎn)間電勢(shì)差的表達(dá)式，知道兩點(diǎn)之間電勢(shì)差的正、負(fù)與這兩點(diǎn)電勢(shì)高低之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系3知道靜電力做功與電勢(shì)差的關(guān)系，會(huì)進(jìn)行相關(guān)問(wèn)題的計(jì)算4會(huì)用關(guān)系式UEd處理勻強(qiáng)電場(chǎng)的電勢(shì)問(wèn)題學(xué)法指導(dǎo)1.通過(guò)與高度差類(lèi)比，理解電勢(shì)差的概念2知道電場(chǎng)強(qiáng)度的另一種求法，了解場(chǎng)強(qiáng)的另一個(gè)單位“伏特每米”的意義3通過(guò)推導(dǎo)電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系式，進(jìn)一步提高分析能力和推理能力知識(shí)導(dǎo)圖預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué) | 新知領(lǐng)悟1定義：電場(chǎng)中兩點(diǎn)間電勢(shì)的_叫作電勢(shì)差，也叫_2公式設(shè)電場(chǎng)中A點(diǎn)的電勢(shì)為A，B點(diǎn)的電勢(shì)為B，則A、B兩點(diǎn)之間

2、的電勢(shì)差為UAB_，B、A兩點(diǎn)之間的電勢(shì)差為UBA_，所以UAB_.電勢(shì)差差值電壓ABBAUBA3電勢(shì)差的正負(fù)電勢(shì)差是_，但有正、負(fù)電勢(shì)差的正、負(fù)表示兩點(diǎn)電勢(shì)的高低所以電場(chǎng)中各點(diǎn)間的電勢(shì)差可依次用_相加標(biāo)量代數(shù)法【答案】電勢(shì)差是標(biāo)量，電勢(shì)差的正、負(fù)不表示方向，其含義是表示兩點(diǎn)間電勢(shì)的高低若UAB0，表示AB；若UAB0，表示ABCBACABDCBA【答案】C【解析】因?yàn)閁ABAB75 V0，所以AB，因?yàn)閁BCBC200 V0，所以BC，又UACUABUBC75 V(200) V125 V0，所以AAB，C正確靜電力做功與電勢(shì)差的關(guān)系EpAEpBqUAB2公式：UAB_.3物理意義電場(chǎng)中A、B

3、兩點(diǎn)間的電勢(shì)差等于_做的功與電荷量q的比值電場(chǎng)力【答案】電場(chǎng)力做正功電勢(shì)能減小，電場(chǎng)力做負(fù)功電勢(shì)能增加若僅有電場(chǎng)力做功，動(dòng)能可能增加，也可能減小我們知道重力做正功時(shí)，物體的重力勢(shì)能減小，當(dāng)重力做負(fù)功時(shí)，物體的重力勢(shì)能增大那么當(dāng)電場(chǎng)力做正功(或負(fù)功)時(shí)，其電勢(shì)能又是怎樣變化的呢？若僅有電場(chǎng)力做功，其動(dòng)能又是如何變化呢？【答案】A1如圖所示，勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度為E，將電荷q從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)(1)從力和位移的角度計(jì)算靜電力所做功WFd_.(2)若A、B間電勢(shì)差為UAB，則靜電力做功WqUAB(3)比較兩次計(jì)算的功的大小，電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系為UAB_.電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系qEdEd2若A、B不在

4、同一條電場(chǎng)線上，如圖所示，A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差UAB_.ELcos 3勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系(1)勻強(qiáng)電場(chǎng)中兩點(diǎn)間的電勢(shì)差等于電場(chǎng)強(qiáng)度與這兩點(diǎn)沿電場(chǎng)方向的距離的乘積，即UABEd，d為兩點(diǎn)沿電場(chǎng)方向的距離.(2)電場(chǎng)強(qiáng)度的方向和大?。弘妶?chǎng)中，電場(chǎng)強(qiáng)度方向是指_最快的方向電勢(shì)降低【答案】在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，電勢(shì)差U與距離d成正比，但電場(chǎng)強(qiáng)度E與距離d無(wú)關(guān)在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，能否說(shuō)電勢(shì)差U與距離d成正比，電場(chǎng)強(qiáng)度E與距離d成反比？下列關(guān)于勻強(qiáng)電場(chǎng)中電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)差的關(guān)系，正確的說(shuō)法是()A任意兩點(diǎn)之間的電勢(shì)差，等于電場(chǎng)強(qiáng)度和這兩點(diǎn)間距離的乘積B在任何方向上，若兩點(diǎn)間距離相等，則它們之間電勢(shì)差就相等C

5、沿著電場(chǎng)線方向，任何相同距離上的電勢(shì)降落必定相等D電勢(shì)降落的方向必定是電場(chǎng)強(qiáng)度的方向【答案】C【解析】勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系UEd中的d是兩點(diǎn)沿電場(chǎng)線方向的距離，并不是兩點(diǎn)間的距離，A錯(cuò)誤兩點(diǎn)距離相等，兩點(diǎn)沿電場(chǎng)線方向的距離不一定相等，B錯(cuò)誤由UEdELcos ，可知C正確電場(chǎng)強(qiáng)度的另一種表述沿電場(chǎng)強(qiáng)度方向V/m【答案】d是兩點(diǎn)間沿電場(chǎng)強(qiáng)度方向的距離均強(qiáng)電場(chǎng)中UEd中的d是什么距離？【答案】C【解析】A、B兩點(diǎn)沿電場(chǎng)線方向的距離dlcos 600.1 0.5 m0.05 m，B點(diǎn)的電勢(shì)低于A點(diǎn)電勢(shì)，且UBAEd1000.05 V5 V.多維課堂 | 素養(yǎng)初培1請(qǐng)思考：若A、B兩點(diǎn)間的

6、電勢(shì)差記為UAB，則B、A兩點(diǎn)間的電勢(shì)差記為什么？A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差與B、A兩點(diǎn)間的電勢(shì)差存在什么關(guān)系？【答案】(1)B、A兩點(diǎn)間的電勢(shì)差記為UBA(2)A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差與B、A兩點(diǎn)間的電勢(shì)差存在的關(guān)系是UBABA(AB)UAB電勢(shì)與電勢(shì)差2思考：電勢(shì)差的正負(fù)表示什么？UAB0表示什么？UAB0說(shuō)明了什么？【答案】(1)電勢(shì)差的正負(fù)表示電場(chǎng)中兩點(diǎn)電勢(shì)的相對(duì)高低(2)若UAB0，則AB(3)若UAB0，則A0說(shuō)明A點(diǎn)電勢(shì)高于零點(diǎn)電勢(shì)(2)對(duì)于電勢(shì)差必須明確指出是哪兩點(diǎn)間的電勢(shì)差，而且先后順序不能亂如A、B間的電勢(shì)差記為UAB，B、A間的電勢(shì)差記為UBA，而UABUBA(3)電勢(shì)差為標(biāo)量，有

7、正、負(fù)之分，電勢(shì)差的正、負(fù)表示電場(chǎng)中兩點(diǎn)電勢(shì)的高低(4)電場(chǎng)中兩點(diǎn)間的電勢(shì)差與零電勢(shì)位置的選取無(wú)關(guān)2電勢(shì)差與電勢(shì)的對(duì)比比較電勢(shì)電勢(shì)差U聯(lián)系數(shù)值關(guān)系UABAB，當(dāng)B0時(shí)，UABA單位相同，均是伏特(V)標(biāo)矢性都是標(biāo)量，且均具有正負(fù)物理意義均是描述電場(chǎng)的能的性質(zhì)的物理量精例1有一帶電荷量q3106 C的點(diǎn)電荷，從電場(chǎng)中的A點(diǎn)移到B點(diǎn)時(shí)，克服靜電力做功6104 J，從B點(diǎn)移到C點(diǎn)時(shí)，靜電力做功9104 J求：(1)AB、BC、CA間電勢(shì)差各為多少？(2)如果B點(diǎn)電勢(shì)為零，則A、C兩點(diǎn)的電勢(shì)各為多少？電荷在A、C兩點(diǎn)的電勢(shì)能各為多少？【答案】(1)200 V300 V100 V(2)200 V300

8、V6104 J9104 J(2)若B0，則A200 V，C300 VEpAAq200(3106) J6104 JEpCCq300(3106) J9104 J.變式1如圖所示，a、b、c是氫原子的核外電子繞核運(yùn)動(dòng)的三個(gè)可能軌道，取無(wú)窮遠(yuǎn)電子的電勢(shì)能為0，電子在a、b、c三個(gè)軌道時(shí)對(duì)應(yīng)的電勢(shì)能分別為13.6 eV、3.4 eV、1.51 eV，由于某種因素(如加熱或光照)的影響，電子會(huì)沿橢圓軌道躍遷到離核更遠(yuǎn)的軌道上運(yùn)動(dòng)，求：(1)a、b、c三點(diǎn)的電勢(shì)大小；(2)a、b間，b、c間電勢(shì)差的大小【答案】(1)13.6 V3.4 V1.51 V(2)10.2 V1.89 V理解電勢(shì)差時(shí)應(yīng)注意的四點(diǎn)1電

9、場(chǎng)中兩點(diǎn)的電勢(shì)差，由電場(chǎng)本身的初、末位置決定，與在這兩點(diǎn)間移動(dòng)電荷的電荷量，電場(chǎng)力的大小無(wú)關(guān)在確定的電場(chǎng)中，即使不放入電荷，任何兩點(diǎn)間的電勢(shì)差都有確定的值，不能認(rèn)為UAB與WAB成正比，與q成反比2A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差UAB在數(shù)值上等于單位正電荷由A移動(dòng)到另一點(diǎn)B時(shí)電場(chǎng)力所做的功WAB，所以電勢(shì)差是反映電場(chǎng)能的性質(zhì)的物理量，它表明電場(chǎng)的一種特性3講到電勢(shì)差時(shí)，必須指出是哪兩點(diǎn)間的電勢(shì)差，A、B間的電勢(shì)差記為UAB，B、A間的電勢(shì)差記為UBA，且UABUBA4電勢(shì)差是標(biāo)量，有正、負(fù)，電勢(shì)差的正、負(fù)表示電場(chǎng)中兩點(diǎn)電勢(shì)的高低，但在實(shí)際中，一般只關(guān)心兩點(diǎn)間電勢(shì)差的大小，不區(qū)分UAB和UBA，這時(shí)電勢(shì)差

10、取絕對(duì)值，用U表示，U又叫這兩點(diǎn)的電壓1根據(jù)做功與能量變化之間的關(guān)系，電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能變化有怎樣的關(guān)系？【答案】電場(chǎng)力做正功，電荷的電勢(shì)能減少，電場(chǎng)力做負(fù)功，電荷的電勢(shì)能增加，電場(chǎng)力做的功等于電勢(shì)能變化的數(shù)值靜電力做功的計(jì)算2公式WABqUAB的適用范圍是什么？WAB是總功嗎？【答案】(1)公式WABqUAB適用于任何電場(chǎng)，UAB為電場(chǎng)中A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差(2)式中WAB僅是電場(chǎng)力做的功，不要理解成電荷所受的所有力的合力做的功2.應(yīng)用公式WABqUAB時(shí)注意兩點(diǎn)(1)WAB、UAB、q均可正可負(fù)，WAB的值為負(fù)號(hào)表示從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)靜電力對(duì)電荷做負(fù)功，UAB的值為負(fù)號(hào)表示AB，q取負(fù)號(hào)表

11、示試探電荷為負(fù)電荷(2)應(yīng)用公式WABqUAB求解時(shí)，可將各量的正負(fù)號(hào)及數(shù)值一并代入進(jìn)行計(jì)算也可以將各物理量都取絕對(duì)值，先計(jì)算大小，再根據(jù)電荷的移動(dòng)方向及所受電場(chǎng)力的方向的具體情況來(lái)確定電場(chǎng)力做功的正負(fù)精例2(多選)一個(gè)帶電小球在從空中a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)的過(guò)程中，重力做功3 J，電場(chǎng)力做功1 J，克服空氣阻力做功0.5 J，則小球()A在a點(diǎn)的重力勢(shì)能比在b點(diǎn)的重力勢(shì)能大3 JB在a點(diǎn)的動(dòng)能比在b點(diǎn)的動(dòng)能小3.5 JC在a點(diǎn)的電勢(shì)能比在b點(diǎn)的電勢(shì)能小1 JD在a點(diǎn)的機(jī)械能比在b點(diǎn)的機(jī)械能小0.5 J【答案】ABD【解析】重力做正功，重力勢(shì)能減??；電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減??；電場(chǎng)力和空氣阻力做功的代數(shù)

12、和等于小球機(jī)械能的變化量變式2(多選)若在某電場(chǎng)中將5.0108 C的正電荷由A點(diǎn)移到B點(diǎn)，靜電力做功6.0103 J，則()AA、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差是1.2105 VBA、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差是3.01010 VC若在A、B兩點(diǎn)間由A至B移動(dòng)2.5108 C的正電荷，則靜電力做功3.0103 JD若在A、B兩點(diǎn)間由A至B移動(dòng)1.0107 C的正電荷，則靜電力做功3.01017 J【答案】AC如圖所示，一電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布關(guān)于y軸(沿豎直方向)對(duì)稱(chēng)，O、M、N是y軸上的三個(gè)點(diǎn)，且OMMN.M、N兩點(diǎn)間的電勢(shì)差UMN與O、M兩點(diǎn)間的電勢(shì)差UOM哪個(gè)大？【答案】UMN4 VCb4 VD上述情況都有可能(2

13、)若電場(chǎng)線和等勢(shì)面如圖乙所示，其他條件不變，則答案為(1)中的()【答案】(1)A(2)C【答案】D電場(chǎng)強(qiáng)度、電勢(shì)差和電勢(shì)都是描述電場(chǎng)的物理量，電場(chǎng)中電勢(shì)越高的位置，電場(chǎng)強(qiáng)度一定越大嗎？【答案】電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)是兩個(gè)不同的概念，兩者無(wú)必然聯(lián)系，電勢(shì)高的位置，電場(chǎng)強(qiáng)度不一定大.從電勢(shì)差角度理解電場(chǎng)強(qiáng)度2.關(guān)于電場(chǎng)強(qiáng)度的三個(gè)表達(dá)式的比較 3.在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，任意直線段的電勢(shì)差UABEdABcos (為線段與電場(chǎng)方向的夾角)推論：在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，方向相同(即平行)的線段的電勢(shì)差與其長(zhǎng)度成正比(1)在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，沿任意一個(gè)方向，電勢(shì)降低都是均勻的，故在同一直線上相同間距的兩點(diǎn)間電勢(shì)差相等，如圖甲，ABBC，

14、則UABUBC(2)在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，相互平行且相等的線段兩點(diǎn)間的電勢(shì)差相等如圖乙，ABCD，則UABUCD(3)確定電場(chǎng)方向的方法：先由等分法確定電勢(shì)相等的點(diǎn)，畫(huà)出等勢(shì)面(線)，然后根據(jù)電場(chǎng)線與等勢(shì)面(線)垂直畫(huà)出電場(chǎng)線，且電場(chǎng)線的方向由電勢(shì)高的等勢(shì)面(線)指向電勢(shì)低的等勢(shì)面(線).精例4如圖所示，虛線方框內(nèi)有一勻強(qiáng)電場(chǎng)，A、B、C為該電場(chǎng)中的三點(diǎn)，已知A12 V，B6 V，C6 V試在該虛線框內(nèi)作出該電場(chǎng)的示意圖(畫(huà)出幾條電場(chǎng)線)，并要求保留作圖時(shí)所用的輔助線【答案】見(jiàn)解析圖變式4在某勻強(qiáng)電場(chǎng)中有M、N、P三點(diǎn)在MNP中，M30、P 90，直角邊NP的長(zhǎng)度為4 cm.電場(chǎng)方向與三角形所在平面平

15、行已知M點(diǎn)、N點(diǎn)和P點(diǎn)的電勢(shì)分別為3 V、15 V和12 V則電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為()A150 V/mB75 V/mC2 253 V/mD753 V/m【答案】A核心素養(yǎng)微專(zhuān)題閃電是云與云之間、云與地之間或者云體內(nèi)各部位之間的強(qiáng)烈放電現(xiàn)象(一般發(fā)生在積雨云中)通常，暴風(fēng)云(積雨云)產(chǎn)生電荷，底層為負(fù)電，頂層為正電，而且還在地面產(chǎn)生正電荷，如影隨形地跟著云移動(dòng)正電荷和負(fù)電荷彼此相吸，但空氣卻不是良好的導(dǎo)體正電荷奔向樹(shù)木、山丘、高大建筑物的頂端甚至人體之上，企圖和帶有負(fù)電的云層相遇負(fù)電荷枝狀的觸角則向下伸展，越向下伸越接近地面最后正負(fù)電荷終于克服空氣的阻礙而連接上巨大的電流沿著一條傳導(dǎo)通道從地面直向云

16、層涌去，產(chǎn)生出一道明亮奪目的閃光一道閃電的長(zhǎng)度可能只有數(shù)百米(最短的為100米)，但最長(zhǎng)可達(dá)數(shù)千米閃電的溫度，從17 000 至28 000 不等，也就是等于太陽(yáng)表面溫度的35倍閃電的極度高熱使沿途空氣劇烈膨脹空氣移動(dòng)迅速，因此形成波浪并發(fā)出聲音【專(zhuān)練】正常情況下空氣是不導(dǎo)電的，但是如果空氣中的電場(chǎng)很強(qiáng)，空氣也可以被擊穿，空氣被擊穿時(shí)會(huì)看到電火花或閃電若觀察到某次閃電的火花長(zhǎng)約100 m，且已知空氣的擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度為3106 V/m，那么發(fā)生此次閃電的電勢(shì)差約為()A3108 VB3106 VC3104 VD3105 V【答案】A【解析】將空氣中的電場(chǎng)視為勻強(qiáng)電場(chǎng)，由UEd，可得U3108 V，

17、A正確課堂小練 | 素養(yǎng)達(dá)成【答案】C2(多選)下列關(guān)于電勢(shì)差和靜電力做功的說(shuō)法中，正確的是()A電勢(shì)差的大小由靜電力在兩點(diǎn)間移動(dòng)電荷做的功和電荷的電荷量決定B靜電力在兩點(diǎn)間移動(dòng)某電荷做功的多少由兩點(diǎn)間的電勢(shì)差和該電荷的電荷量決定C電勢(shì)差是矢量，靜電力做的功是標(biāo)量D在勻強(qiáng)電場(chǎng)中與電場(chǎng)線垂直的平面上任意兩點(diǎn)的電勢(shì)差均為零【答案】BD【解析】電勢(shì)差表征電場(chǎng)中能的性質(zhì)，與試探電荷無(wú)關(guān)，A錯(cuò)誤；由WqU可知，B正確；電勢(shì)差和靜電力做的功都是標(biāo)量，C錯(cuò)誤；勻強(qiáng)電場(chǎng)中與電場(chǎng)線垂直的平面為等勢(shì)面，等勢(shì)面上任意兩點(diǎn)的電勢(shì)差為0，故D正確3(多選)如圖所示，平面內(nèi)有一菱形abcd，O點(diǎn)為其兩對(duì)角線的交點(diǎn)空間存在一未知的靜電場(chǎng)，方向與菱形所在平面平行，有一電子，若從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至d點(diǎn)，電勢(shì)能就會(huì)增加E，若從d點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至c點(diǎn)，電勢(shì)能就會(huì)減少E，那么此空間存在的靜電場(chǎng)可能是()A方向垂直于ac，并由b指向d的勻強(qiáng)電場(chǎng)B方向垂直于bd，并由c指向a的勻強(qiáng)電場(chǎng)C位于O點(diǎn)的正點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)D位于b點(diǎn)的負(fù)點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)【答案】AC【解析】電子從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至d點(diǎn)，電勢(shì)能增加E，從d點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至c點(diǎn)，電勢(shì)能減少E，可斷定a點(diǎn)和c點(diǎn)電勢(shì)相等，若是勻強(qiáng)電場(chǎng)，則ac連線即為等勢(shì)線，電場(chǎng)線與等勢(shì)線垂直又因?yàn)橐?/p>