《10.2 電勢差》教案、導(dǎo)學(xué)案、同步練習(xí)

16/16《10.2電勢差》教案【教學(xué)目標(biāo)】1．知道電勢差的概念，知道電勢差與電勢零點(diǎn)的選擇無關(guān)。2．掌握兩點(diǎn)間電勢差的表達(dá)式，知道兩點(diǎn)之間電勢差的正、負(fù)與這兩點(diǎn)電勢高低之間的對應(yīng)關(guān)系。3．知道在電場中移動電荷時(shí)靜電力做功與兩點(diǎn)間電勢差的關(guān)系，會應(yīng)用靜電力做功的公式進(jìn)行計(jì)算?！窘虒W(xué)重難點(diǎn)】知道在電場中移動電荷時(shí)靜電力做功與兩點(diǎn)間電勢差的關(guān)系，會應(yīng)用靜電力做功的公式進(jìn)行計(jì)算?！窘虒W(xué)過程】一、新課教學(xué)1．電勢差：（又叫電壓）（1）定義：電場中兩點(diǎn)間電勢的差值叫作電勢差，也叫電壓。電荷q在電場力作用下由A點(diǎn)移到另一點(diǎn)B的過程中，電場力做的功WAB與電荷量q的比值，叫A、B兩點(diǎn)之間的電勢差UAB。（2）定義式：U（3）單位：伏特符號：V1V=1J/C（4）物理意義：電勢差的值即為電場力作用下兩點(diǎn)間移動一庫侖的正電荷電場力做的功。例如：UAB=10V，移動1庫侖正電荷電場力做功為10J，移動1庫侖負(fù)電荷電場力做功－10J。2．靜電力做功與電勢差的關(guān)系教師引導(dǎo)：（1）UAB由什么決定？跟WAB、由電場本身的因素決；與WAB、q（2）WAB跟q、U跟q、UAB注意：應(yīng)用公式φ=EPq，3．電勢與電勢差的比較：（1）電勢差是電場中兩點(diǎn)間的電勢的差值，U（2）電場中某一點(diǎn)的電勢的大小，與選取的參考點(diǎn)有關(guān)；電勢差的大小，與選取的參考點(diǎn)無關(guān)。（3）電勢和電勢差都是標(biāo)量，單位都是伏特，都有正負(fù)值：電勢的正負(fù)表示該點(diǎn)比參考點(diǎn)的電勢大或??；電勢差的正負(fù)表示兩點(diǎn)的電勢的高低?！纠?】在勻強(qiáng)電場中把電荷量為2.0×10－9C的點(diǎn)電荷從A點(diǎn)移動到B點(diǎn)，靜電力做的功為1.6×10－7J。再把這個(gè)電荷從B點(diǎn)移動到C點(diǎn)，靜電力做的功為-4.0×10－7J。（1）A、B、C三點(diǎn)中，哪點(diǎn)電勢最高？哪點(diǎn)電勢最低？（2）A、B間，B、C間，A、C間的電勢差各是多大？（3）把電荷量為-1.5×10－9C的點(diǎn)電荷從A移動到C，靜電力做的功是多少？（4）根據(jù)以上結(jié)果，定性地畫出電場分布的示意圖，標(biāo)出A、B、C三點(diǎn)可能的位置?！窘獯稹浚?）A→B，電場力正功，φB→C，電場力負(fù)功，φC>∴（2）UAB=U（3）U（4）說明：應(yīng)用UAB【例2】一個(gè)電荷量為1×10－5C的電荷，從電場外某點(diǎn)移到電場內(nèi)的一點(diǎn)A時(shí)，克服電場力做功0.006J，則A點(diǎn)的電勢為600V；如果此電荷從電場外移到電場內(nèi)的另一點(diǎn)B時(shí)，電場力做功0.002J，則B點(diǎn)的電勢為200V，UAB=400V；若有另一電荷量為0.2C的負(fù)電荷從A移到B點(diǎn)，電場力做正功，大小為80J。4．等勢面定義：電場中電勢相同的各點(diǎn)構(gòu)成的面叫做等勢面。教師引導(dǎo)：（1）觀察等勢面與電場線的疏密情況有什么特點(diǎn)？說明什么問題？（2）觀察等勢面與電場線的的方向有什么特點(diǎn)？（3）思考：在等勢面上移動電荷，靜電力做功有什么特點(diǎn)？總結(jié)等勢面的特點(diǎn)：（1）等勢面越密的位置，電場強(qiáng)度越大。（2）等勢面與電場線垂直，并且由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面。（3）在等勢面上移動電荷靜電力不做功。展示幾種常見電場的等勢面【練習(xí)1】如圖所示，虛線a、b和c是某靜電場中的三個(gè)等勢面，它們的電勢分別為φA、φB和A．粒子從K到L的過程中，電場力做負(fù)功B．粒子從L到M的過程中，電場力做負(fù)功C．粒子從K到L的過程中，電勢能增加D．粒子從L到M的過程中，動能減少【練習(xí)2】如圖所示，三個(gè)等差等勢面上有a、b、c、d四點(diǎn)，若將一個(gè)正電荷由c經(jīng)a移動到d電場力做正功W1，若由c經(jīng)b移動到d電場力做正功W2，則（）A．W1>B．W1<WC．W1=D．W1=二、課堂小結(jié)1.電勢差：兩點(diǎn)的電勢之差，也叫電壓。2.電勢差的單位：伏特符號V1V=1J/C3.電勢差是標(biāo)量。4.靜電力做功與電勢差的關(guān)系：WU5.電勢差UAB與q、WAB均無關(guān)，僅與電場中A、B兩位置有關(guān)。故電勢差反映了電場本身的性質(zhì)。6.電勢的高低與參考點(diǎn)的選取有關(guān)，但電勢差與參考點(diǎn)的選取無關(guān)?！?0.2電勢差》導(dǎo)學(xué)案【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1．知道電勢差的概念，知道電勢差與電勢零點(diǎn)的選擇無關(guān)。2．掌握兩點(diǎn)間電勢差的表達(dá)式，知道兩點(diǎn)之間電勢差的正、負(fù)與這兩點(diǎn)電勢高低之間的對應(yīng)關(guān)系。3．知道在電場中移動電荷時(shí)靜電力做功與兩點(diǎn)間電勢差的關(guān)系，會應(yīng)用靜電力做功的公式進(jìn)行計(jì)算?！緦W(xué)習(xí)重難點(diǎn)】知道在電場中移動電荷時(shí)靜電力做功與兩點(diǎn)間電勢差的關(guān)系，會應(yīng)用靜電力做功的公式進(jìn)行計(jì)算?！緦W(xué)習(xí)過程】一、新課學(xué)習(xí)1．電勢差：（又叫電壓）（1）定義：電荷q在電場力作用下由A點(diǎn)移到另一點(diǎn)B的過程中，電場力做的功WAB與電荷量q的比值，叫A、B兩點(diǎn)之間的電勢差UAB。即：UAB=或UBA=，顯然UAB=-UBA（2）定義式：（3）電勢和電勢差單位都是，符號，都有正負(fù)值，但都是量。a.電勢的正負(fù)表示該點(diǎn)比電勢零點(diǎn)的電勢高或低；b.電勢差的正負(fù)表示電場中兩點(diǎn)電勢的高低。（4）物理意義：電勢差的值即為電場力作用下兩點(diǎn)間移動一庫侖的正電荷電場力做的功。2．靜電力做功與電勢差的關(guān)系（1）推導(dǎo)：電荷q在電場力作用下由A點(diǎn)移到另一點(diǎn)B的過程中，電場力做的功WAB與兩點(diǎn)間電勢差UAB關(guān)系：（2）關(guān)系式：或【思考】UAB由什么決定？由WAB、q決定嗎？所以電勢差反映了3．應(yīng)用UABWAB>0，電場力做功；WAB<UAB>0，表示φAφB；UAB<0，表示4．電勢與電勢差的比較：（1）電勢差是電場中兩點(diǎn)間的電勢的差值，U（2）電場中某一點(diǎn)的電勢的大小，與選取的參考點(diǎn)；電勢差的大小，與選取的參考點(diǎn)。（3）電勢和電勢差都是量，單位都是伏特，都有正負(fù)值：電勢的正負(fù)表示該點(diǎn)比參考點(diǎn)的電勢；電勢差的正負(fù)表示兩點(diǎn)的電勢的?！纠?】在勻強(qiáng)電場中把電荷量為2.0×10－9C的點(diǎn)電荷從A點(diǎn)移動到B點(diǎn)，靜電力做的功為1.6×10－7J。再把這個(gè)電荷從B點(diǎn)移動到C點(diǎn)，靜電力做的功為-4.0×10－7J。（1）A、B、C三點(diǎn)中，哪點(diǎn)電勢最高？哪點(diǎn)電勢最低？（2）A、B間，B、C間，A、C間的電勢差各是多大？（3）把電荷量為-1.5×10－9C的點(diǎn)電荷從A移動到C，靜電力做的功是多少？（4）根據(jù)以上結(jié)果，定性地畫出電場分布的示意圖，標(biāo)出A、B、C三點(diǎn)可能的位置?！纠?】一個(gè)電荷量為1×10－5C的電荷，從電場外某點(diǎn)移到電場內(nèi)的一點(diǎn)A時(shí)，克服電場力做功0.006J，則A點(diǎn)的電勢為V；如果此電荷從電場外移到電場內(nèi)的另一點(diǎn)B時(shí)，電場力做功0.002J，則B點(diǎn)的電勢為V，UAB=V；若有另一電荷量為0.2C的負(fù)電荷從A移到B點(diǎn)，電場力做正功，大小為J。4．等勢面定義：電場中電勢的各點(diǎn)構(gòu)成的叫做等勢面。教師引導(dǎo)：（1）觀察等勢面與電場線的疏密情況有什么特點(diǎn)？說明什么問題？（2）觀察等勢面與電場線的的方向有什么特點(diǎn)？（3）思考：在等勢面上移動電荷，靜電力做功有什么特點(diǎn)？總結(jié)等勢面的特點(diǎn)：（1）等勢面越的位置，電場強(qiáng)度越大。（2）等勢面與電場線，并且由電勢的等勢面指向電勢的等勢面。（3）在等勢面上移動電荷靜電力。展示幾種常見電場的等勢面【練習(xí)1】如圖所示，虛線a、b和c是某靜電場中的三個(gè)等勢面，它們的電勢分別為φA、φB和φA．粒子從K到L的過程中，電場力做負(fù)功B．粒子從L到M的過程中，電場力做負(fù)功C．粒子從K到L的過程中，電勢能增加D．粒子從L到M的過程中，動能減少【練習(xí)2】如圖所示，三個(gè)等差等勢面上有a、b、c、d四點(diǎn)，若將一個(gè)正電荷由c經(jīng)a移動到d電場力做正功W1，若由c經(jīng)b移動到d電場力做正功W2，則（）A．W1>WB．W1<C．W1=D．W1=三、訓(xùn)練測試1．如圖所示，將一帶正電的點(diǎn)電荷沿電場線方向從A點(diǎn)移動到B點(diǎn)，下列說法正確的是()A．靜電力做正功，電勢能增加B．靜電力做負(fù)功，電勢能增加C．靜電力做正功，電勢能減少D．靜電力做負(fù)功，電勢能減少2．如圖所示，在場強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場中，a、b兩點(diǎn)間的距離為L，ab連線與電場方向的夾角為θ，則a、b兩點(diǎn)間的電勢差為（）A．ELsinθB．ELcosθC．ELD．E3．如圖所示，是一個(gè)點(diǎn)電荷電場的電場線（箭頭線）和等勢面（虛線），兩等勢面之間的電勢差大小為2V，有一個(gè)帶電荷量為q=–1.0×10–8C的電荷，從A點(diǎn)沿不規(guī)則曲線路徑移到B點(diǎn)，電場力做功為（）A．2.0×10–8JB．–2.0×10–8JC．1.60×10–7JD．–4.0×10–8J4．思考判斷（正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”）（1）電場中A、B兩點(diǎn)的電勢差，不僅與A、B兩點(diǎn)的位置有關(guān)，還與零勢能面的選取有關(guān)。（）（2）電場中任意兩點(diǎn)的電勢差，均與是否放入試探電荷無關(guān)。（）（3）若UAB>0，說明φA>φB，但無法判斷φA、φB的正負(fù)。（）（4）若電場中兩點(diǎn)間的電勢差UAB＝1V，則將單位電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，電場力做功為1J。（）（5）將電荷量為q的電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)與將－q從B點(diǎn)移到A點(diǎn)電場力所做的功相同。（）《10.2電勢差》同步練習(xí)基礎(chǔ)鞏固1.如圖所示,MN是電場中某一條電場線上的兩點(diǎn),若負(fù)電荷由M移到N時(shí),電荷克服靜電力做功,下列說法不正確的是()A.M點(diǎn)和N點(diǎn)之間一定有電勢差B.M點(diǎn)的電場強(qiáng)度一定大于N點(diǎn)的電場強(qiáng)度C.電場線的方向從M指向ND.M點(diǎn)的電勢高于N點(diǎn)的電勢解析負(fù)電荷從M移到N時(shí),電荷克服靜電力做功,則負(fù)電荷所受的靜電力的方向是從N到M,則電場線的方向?yàn)橛蒑指向N。判斷知選項(xiàng)A、C、D正確,B錯(cuò)誤。答案B2.一個(gè)點(diǎn)電荷,從靜電場中的a點(diǎn)移到b點(diǎn)的過程中,靜電力做功為零,則()A.a、b兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度一定相等B.作用于該點(diǎn)電荷的靜電力與其移動方向總是垂直的C.a、b兩點(diǎn)的電勢差為零D.點(diǎn)電荷一定沿直線從a點(diǎn)移到b點(diǎn)解析由公式Wab=qUab可知,若Wab=0,則一定是Uab=0。選項(xiàng)C正確。答案C3.一個(gè)電荷量為q=2.0×10-9C的帶正電的質(zhì)點(diǎn)在靜電場中由a點(diǎn)移動到b點(diǎn)過程中,除靜電力外,其他力做的功為6.0×10-5J,質(zhì)點(diǎn)的動能增加了8.0×10-5J,則a、b兩點(diǎn)間的電勢差Uab為()A.1×104V B.-1×104VC.4×104V D.-7×104V解析設(shè)此過程中靜電力對點(diǎn)電荷做的功為Wab,由動能定理可知W外+Wab=ΔEk,即Wab=ΔEk-W外=2.0×10-5J,則a、b兩點(diǎn)間的電勢差為Uab=Wabq=1.0×10答案A4.在某電場中,A、B兩點(diǎn)間的電勢差UAB=60V,B、C兩點(diǎn)間的電勢差UBC=-50V,則A、B、C三點(diǎn)電勢高低關(guān)系是()A.φA>φB>φC B.φA<φC<φBC.φA>φC>φB D.φC>φB>φA解析因?yàn)閁AB=φA-φB=60V>0,所以φA>φB,又UBC=φB-φC=-50V<0,所以φB<φC,又UAC=UAB+UBC=60V+(-50V)=10V>0,所以φA>φC,故φA>φC>φB。正確選項(xiàng)為C。答案C5.(多選)如果在某電場中將電荷量為5.0×10-4C的正電荷,僅在靜電力作用下由A點(diǎn)移到B點(diǎn),靜電力做功為2.0×10-3J,則()A.電荷在B點(diǎn)的動能比在A點(diǎn)的動能小2.0×10-3JB.電荷在B點(diǎn)的電勢能比在A點(diǎn)的電勢能小2.0×10-3JC.A、B兩點(diǎn)間電勢差為-4VD.若在A、B兩點(diǎn)間移動一個(gè)q=1.0×10-4C的負(fù)電荷,電荷將克服靜電力做4.0×10-4J的功解析由A點(diǎn)移到B點(diǎn),靜電力做正功,動能增加,電勢能減少,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確;A、B兩點(diǎn)間電勢差UAB=4V,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;在A、B兩點(diǎn)間移動一個(gè)q=1.0×10-4C的負(fù)電荷,靜電力做功W=qU=-1.0×10-4×4J=-4.0×10-4J,選項(xiàng)D正確。答案BD6.如圖所示,有向線段表示電場中的一條電場線,質(zhì)量為m、電荷量為-q的帶電粒子僅在靜電力作用下沿電場線向右運(yùn)動,經(jīng)過A點(diǎn)時(shí)速度為v0,一段時(shí)間后到達(dá)與A相距為d的B點(diǎn),速度減為0。下列判斷正確的是()A.A點(diǎn)電勢一定高于B點(diǎn)電勢,可以求出A點(diǎn)電勢B.A點(diǎn)電勢一定高于B點(diǎn)電勢,A、B兩點(diǎn)間的電勢差UAB=mC.粒子在A點(diǎn)的電勢能一定大于在B點(diǎn)的電勢能,從A到B過程中靜電力做的功為1D.粒子在A點(diǎn)受到的靜電力一定等于在B點(diǎn)受到的靜電力解析由A點(diǎn)到B點(diǎn),粒子的速度減小,則粒子受的靜電力向左,因粒子帶負(fù)電,故電場線方向向右,A點(diǎn)電勢一定高于B點(diǎn)電勢,由動能定理得qUAB=12mv02,則A、B兩點(diǎn)間的電勢差UAB=mv022q,但求不出A點(diǎn)的電勢,A錯(cuò)誤,B正確;帶負(fù)電的粒子在電勢低的地方電勢能大,故粒子在A點(diǎn)的電勢能一定小于在B點(diǎn)的電勢能,從A答案B能力提升1.三個(gè)點(diǎn)電荷電場的電場線分布如圖所示,圖中a、b兩點(diǎn)處的電場強(qiáng)度大小分別為Ea、Eb,電勢分別為φa、φb,則()A.Ea>Eb,φa>φbB.Ea<Eb,φa<φbC.Ea>Eb,φa<φbD.Ea<Eb,φa>φb解析由題圖可知,a點(diǎn)附近的電場線比b點(diǎn)附近的電場線密,所以Ea>Eb,電場線由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面,a點(diǎn)所在等勢面的電勢一定低于b點(diǎn)所在的等勢面的電勢,即φb>φa,故選項(xiàng)C對。答案C2.(多選)如圖所示,虛線a、b和c是某靜電場中的三個(gè)等勢面,它們的電勢分別為φa、φb和φc,且φa>φb>φc。一帶正電的粒子射入該電場中,其運(yùn)動軌跡如圖中KLMN所示,可知()A.粒子從K到L的過程中,靜電力做負(fù)功B.粒子從L到M的過程中,靜電力做負(fù)功C.粒子從K到L的過程中,電勢能增加D.粒子從L