【物理】電勢差課件-2024-2025學年高二上學期物理人教版（2019）必修第三冊

10.2

電勢差第十章靜電場中的能量

人教版（2019）必修第三冊學習目標1.知道電勢差的概念，知道電勢差的正負表示兩點間電勢的高低關系；2.推導靜電力做功與電勢差的關系，會用公式WAB=qUAB計算靜電力所做的功；3.理解等勢面的概念。會畫常見電場的等勢面。

通過論證等勢面一定垂直于電場線，體會反證法在推理過程中的應用。

如果我們要從6樓走到8樓，影響我們做功多少的因素是這兩層樓的高度差而不是樓的高度。某個電荷在確定的電場中由A點移動到B點，影響靜電力做功多少的因素可能是A點或B點的電勢值呢？還是A、B兩點之間電勢的差值呢？導入新課設電場中A點的電勢為φA，B點的電勢為φB，則有A、B間電勢差B、A間電勢差3.電勢差的正負含義UAB>0，則φA>φBUAB<0，則φA<φB2.表示方法ABφAφB電場中兩點間電勢的差值叫電勢差，也叫電壓。1.概念一電勢差0V1V2V3V結論：電勢與零電勢點的選擇有關，兩點間電勢差與零電勢點的選擇無關。0V1V2V-1V想一想：電勢差與電勢零點的選擇有關嗎？

如圖，電場中A、B兩點的電勢分別為φA、φB,將電荷q從電場中A點移到B點，從功能關系出發(fā)，結合電勢定義與電勢差概念可得即:ABφAφB(嚴格帶入各量正負號運算)二靜電力做功與電勢差的關系普遍適用⑴適用條件:

【推導過程】A、B間的電勢差，等于靜電力做功與電荷量的比值；

數(shù)值上等于移動單位正電荷由A點到B點電場力所做的功。注：利用該式計算時，要注意到WAB、q及UAB的正負?！馯AB由什么決定？跟WAB、q有關嗎？●電勢差物義：由電場本身的因素決定，與WAB、q無關。⑵變形式UAB是描述電場能的性質的物理量。例1在勻強電場中把電荷量為2.0×10-9C的點電荷從A點移動到B點，靜電力做的功為1.6×10-7J。再把這個電荷從B點移動到C點，靜電力做的功為－4.0×10-7J。

⑴A、B、C三點中，哪點電勢最高？哪點電勢最低？

⑵A、B間，B、C間，A、C間的電勢差各是多大？

⑶把電荷量為－1.5×10-9C的點電荷從A點移動到C點，靜電力做的功是多少？

⑷據(jù)以上結果，定性地畫出電場分布的示意圖，標出A、B、C三點可能的位置。符號WABUABq+-動力做功φA>φBφA<φB正電荷負電荷阻力做功討論：WAB=qUAB式中“+、-”符號的問題2.等勢面與電場線的關系⑴電場線與等勢面垂直，并且由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面。⑵等勢面越密的地方，電場強度越大。1.定義：EP=qφ

WAB=0地理中的等高線三等勢面電場中電勢相同的各點構成的面，稱等勢面。恒定不變練習1在靜電場中，下列說法正確的是

（

）

A.場強越大的地方，電勢一定越高

B.電勢具有相對性，與零電勢點的選取有關，電勢差與零電勢點的選取無關

C.勻強電場中，如果沿某個方向電勢是降低的，則此方向即為電場線方向

D.電勢越高的地方，正電荷具有的電勢能一定越大BD⑴正點電荷3.典型電場的等勢面以點電荷為球心的一簇球面，越向外越稀疏。特點：練習2如圖所示，虛線表示真空中一點電荷Q的電場中的兩個等勢面，實線表示一個帶負電q的粒子（不計重力）運動的軌跡，下列說法正確的是（）

A.Q帶正電

B.A、B、C三點電勢大小φA＞φB＞φC

C.粒子從A到B靜電力做負功，電勢能增加，動能減小

D.粒子從上B到C動能增加，電勢能增加CFBFC【分析】已知等勢面分布情況下，分析靜電力問題時，可以畫出電場線來輔助分析。

根據(jù)題意，可以畫出該負電荷q分別在B點和C點時的受力方向，如圖?？芍妶鼍€應由∞指向場源電荷Q。等勢面電場線(依據(jù)：相交處互相垂直)轉化（或借助）思路⑵等量異種點電荷特點：

如圖，AOB

是兩個異種等量點電荷連線的中垂線，O是連線中點，現(xiàn)將單位正試探電荷從O點沿OA

移動到無限遠處。試分析：⑴靜電力是否做功？⑵試探電荷的電勢能是否變化？oAB●兩簇對稱曲面；●從正電荷到負電荷的連線上電勢逐漸降低；●兩點電荷連線的中垂面是一個等勢面。（若規(guī)定φ∞=0，則該面上電勢為0）⑶等量同種點電荷●兩簇對稱曲面；●兩點電荷連線上：中點電勢最低；●中垂線上：中點電勢最高，向兩側電勢逐漸降低，以中點對稱的兩點電勢相等。特點：

如圖，AOB是兩個同種等量點電荷連線的中垂線，O是連線中點，現(xiàn)將單位正試探電荷從O點沿OA移動到無限遠處。試分析：⑴靜電力是否做功？⑵試探電荷的電勢能是否變化？怎樣變化？oAB⑷勻強電場的等勢面等勢面是與電場線垂直，間隔相等，相互平行的一簇平面。特點：1.電場中有A、B兩點，一個點電荷在A點的電勢能為1.2×10-8J，在B點的電勢能為0.80×10-8J。已知A、B兩點在同一條電場線上，如圖所示，該點電荷的電荷量大小為1.0×10-9C，那么

（

）

A.該電荷為負電荷

B.該電荷在A點所受的電場力比在B點所受的電場力大

C.A、B兩點的電勢差UAB=4.0V

D.把電荷從A移到B，電場力做功為2.5×1010JA

課堂評價2.如圖所示，僅在電場力作用下，一帶電粒子沿圖中虛線從A運動到B，則有

（

）A.動能增加B.電勢能增加

C.加速度增大D.粒子帶正電BCA′【分析】已知電場線分布情況下，分析靜電力做功時，可以通過畫出等勢面的方式，將電荷實際移動路徑轉化為沿電場線移動。電場線等勢面(依據(jù)：相交處互相垂直)轉化（或借助）思路3.如圖所示，虛線a、b、c代表電場中的三個等勢面，相鄰等勢面之間的電勢差相等，實線為一帶負電的質點僅在電場力作用下通過該區(qū)域時的運動軌跡，P、R、Q是這條軌跡上的三點，R同時在等勢面b上，據(jù)此可知

（

）

A.三個等勢面中，c的電勢最低

B.帶電質點在P點的電勢能比在Q點的小

C.帶電質點在P點的動能與電勢能之和比在Q點的小

D.帶電質點在R點的加速度方向垂直于等勢面bDE4.如圖所示的三條相互平行、距離相等的虛線分別表示電場中的三個等勢面，電勢分別為7V、14V、21V，實線是一帶電粒子（不計重力）在該區(qū)域內的運動軌跡，下列說法正確的是

（

）

A.粒子運動徑跡一定是a→b→c

B.粒子一定帶正電

C.粒子在a、b、c三點的電勢能大小關系為

D.粒子在a、b、c三點的動能大小關系為DE電場線等勢面相交處互相垂直線面轉化

小結：帶電粒子的運動分析參考思路5.(多選)在真空中A、B兩點分別放置等量異種電荷，在電場中通過A、B兩點的豎直平面內對稱位置取一個矩形路徑abcd，如圖所示，現(xiàn)將一電子沿abcd移動一周，則下列判斷正確的是

（

）

A.由a→b電場力做正功，電子的電勢能減小B.由b→c電場對電子先做負功，后做正功，總功為零C.由c→d電子的電勢能一直增加D.由d→a電子的電勢能先減小后增加，電勢能變化量為零BD6.如圖所示，兩等量同種正點電荷固定在真空中。在它們連線的中垂