【物理】電勢(shì)差課件-2024-2025學(xué)年高二上學(xué)期物理人教版（2019）必修第三冊(cè)

10.2

電勢(shì)差第十章靜電場(chǎng)中的能量

人教版（2019）必修第三冊(cè)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.知道電勢(shì)差的概念，知道電勢(shì)差的正負(fù)表示兩點(diǎn)間電勢(shì)的高低關(guān)系；2.推導(dǎo)靜電力做功與電勢(shì)差的關(guān)系，會(huì)用公式WAB=qUAB計(jì)算靜電力所做的功；3.理解等勢(shì)面的概念。會(huì)畫常見電場(chǎng)的等勢(shì)面。

通過(guò)論證等勢(shì)面一定垂直于電場(chǎng)線，體會(huì)反證法在推理過(guò)程中的應(yīng)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(gè)電荷在確定的電場(chǎng)中由A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)，影響靜電力做功多少的因素可能是A點(diǎn)或B點(diǎn)的電勢(shì)值呢？還是A、B兩點(diǎn)之間電勢(shì)的差值呢？導(dǎo)入新課設(shè)電場(chǎng)中A點(diǎn)的電勢(shì)為φA，B點(diǎn)的電勢(shì)為φB，則有A、B間電勢(shì)差B、A間電勢(shì)差3.電勢(shì)差的正負(fù)含義UAB>0，則φA>φBUAB<0，則φA<φB2.表示方法ABφAφB電場(chǎng)中兩點(diǎn)間電勢(shì)的差值叫電勢(shì)差，也叫電壓。1.概念一電勢(shì)差0V1V2V3V結(jié)論：電勢(shì)與零電勢(shì)點(diǎn)的選擇有關(guān)，兩點(diǎn)間電勢(shì)差與零電勢(shì)點(diǎn)的選擇無(wú)關(guān)。0V1V2V-1V想一想：電勢(shì)差與電勢(shì)零點(diǎn)的選擇有關(guān)嗎？

如圖，電場(chǎng)中A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)分別為φA、φB,將電荷q從電場(chǎng)中A點(diǎn)移到B點(diǎn)，從功能關(guān)系出發(fā)，結(jié)合電勢(shì)定義與電勢(shì)差概念可得即:ABφAφB(嚴(yán)格帶入各量正負(fù)號(hào)運(yùn)算)二靜電力做功與電勢(shì)差的關(guān)系普遍適用⑴適用條件:

【推導(dǎo)過(guò)程】A、B間的電勢(shì)差，等于靜電力做功與電荷量的比值；

數(shù)值上等于移動(dòng)單位正電荷由A點(diǎn)到B點(diǎn)電場(chǎng)力所做的功。注：利用該式計(jì)算時(shí)，要注意到WAB、q及UAB的正負(fù)?！馯AB由什么決定？跟WAB、q有關(guān)嗎？●電勢(shì)差物義：由電場(chǎng)本身的因素決定，與WAB、q無(wú)關(guān)。⑵變形式UAB是描述電場(chǎng)能的性質(zhì)的物理量。例1在勻強(qiáng)電場(chǎng)中把電荷量為2.0×10-9C的點(diǎn)電荷從A點(diǎn)移動(dòng)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(dòng)到C點(diǎn)，靜電力做的功為－4.0×10-7J。

⑴A、B、C三點(diǎn)中，哪點(diǎn)電勢(shì)最高？哪點(diǎn)電勢(shì)最低？

⑵A、B間，B、C間，A、C間的電勢(shì)差各是多大？

⑶把電荷量為－1.5×10-9C的點(diǎn)電荷從A點(diǎn)移動(dòng)到C點(diǎn)，靜電力做的功是多少？

⑷據(jù)以上結(jié)果，定性地畫出電場(chǎng)分布的示意圖，標(biāo)出A、B、C三點(diǎn)可能的位置。符號(hào)WABUABq+-動(dòng)力做功φA>φBφA<φB正電荷負(fù)電荷阻力做功討論：WAB=qUAB式中“+、-”符號(hào)的問(wèn)題2.等勢(shì)面與電場(chǎng)線的關(guān)系⑴電場(chǎng)線與等勢(shì)面垂直，并且由電勢(shì)高的等勢(shì)面指向電勢(shì)低的等勢(shì)面。⑵等勢(shì)面越密的地方，電場(chǎng)強(qiáng)度越大。1.定義：EP=qφ

WAB=0地理中的等高線三等勢(shì)面電場(chǎng)中電勢(shì)相同的各點(diǎn)構(gòu)成的面，稱等勢(shì)面。恒定不變練習(xí)1在靜電場(chǎng)中，下列說(shuō)法正確的是

（

）

A.場(chǎng)強(qiáng)越大的地方，電勢(shì)一定越高

B.電勢(shì)具有相對(duì)性，與零電勢(shì)點(diǎn)的選取有關(guān)，電勢(shì)差與零電勢(shì)點(diǎn)的選取無(wú)關(guān)

C.勻強(qiáng)電場(chǎng)中，如果沿某個(gè)方向電勢(shì)是降低的，則此方向即為電場(chǎng)線方向

D.電勢(shì)越高的地方，正電荷具有的電勢(shì)能一定越大BD⑴正點(diǎn)電荷3.典型電場(chǎng)的等勢(shì)面以點(diǎn)電荷為球心的一簇球面，越向外越稀疏。特點(diǎn)：練習(xí)2如圖所示，虛線表示真空中一點(diǎn)電荷Q的電場(chǎng)中的兩個(gè)等勢(shì)面，實(shí)線表示一個(gè)帶負(fù)電q的粒子（不計(jì)重力）運(yùn)動(dòng)的軌跡，下列說(shuō)法正確的是（）

A.Q帶正電

B.A、B、C三點(diǎn)電勢(shì)大小φA＞φB＞φC

C.粒子從A到B靜電力做負(fù)功，電勢(shì)能增加，動(dòng)能減小

D.粒子從上B到C動(dòng)能增加，電勢(shì)能增加CFBFC【分析】已知等勢(shì)面分布情況下，分析靜電力問(wèn)題時(shí)，可以畫出電場(chǎng)線來(lái)輔助分析。

根據(jù)題意，可以畫出該負(fù)電荷q分別在B點(diǎn)和C點(diǎn)時(shí)的受力方向，如圖?？芍妶?chǎng)線應(yīng)由∞指向場(chǎng)源電荷Q。等勢(shì)面電場(chǎng)線(依據(jù)：相交處互相垂直)轉(zhuǎn)化（或借助）思路⑵等量異種點(diǎn)電荷特點(diǎn)：

如圖，AOB

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

移動(dòng)到無(wú)限遠(yuǎn)處。試分析：⑴靜電力是否做功？⑵試探電荷的電勢(shì)能是否變化？oAB●兩簇對(duì)稱曲面；●從正電荷到負(fù)電荷的連線上電勢(shì)逐漸降低；●兩點(diǎn)電荷連線的中垂面是一個(gè)等勢(shì)面。（若規(guī)定φ∞=0，則該面上電勢(shì)為0）⑶等量同種點(diǎn)電荷●兩簇對(duì)稱曲面；●兩點(diǎn)電荷連線上：中點(diǎn)電勢(shì)最低；●中垂線上：中點(diǎn)電勢(shì)最高，向兩側(cè)電勢(shì)逐漸降低，以中點(diǎn)對(duì)稱的兩點(diǎn)電勢(shì)相等。特點(diǎn)：

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

（

）

A.該電荷為負(fù)電荷

B.該電荷在A點(diǎn)所受的電場(chǎng)力比在B點(diǎn)所受的電場(chǎng)力大

C.A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)差UAB=4.0V

D.把電荷從A移到B，電場(chǎng)力做功為2.5×1010JA

課堂評(píng)價(jià)2.如圖所示，僅在電場(chǎng)力作用下，一帶電粒子沿圖中虛線從A運(yùn)動(dòng)到B，則有

（

）A.動(dòng)能增加B.電勢(shì)能增加

C.加速度增大D.粒子帶正電BCA′【分析】已知電場(chǎng)線分布情況下，分析靜電力做功時(shí)，可以通過(guò)畫出等勢(shì)面的方式，將電荷實(shí)際移動(dòng)路徑轉(zhuǎn)化為沿電場(chǎng)線移動(dòng)。電場(chǎng)線等勢(shì)面(依據(jù)：相交處互相垂直)轉(zhuǎn)化（或借助）思路3.如圖所示，虛線a、b、c代表電場(chǎng)中的三個(gè)等勢(shì)面，相鄰等勢(shì)面之間的電勢(shì)差相等，實(shí)線為一帶負(fù)電的質(zhì)點(diǎn)僅在電場(chǎng)力作用下通過(guò)該區(qū)域時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡，P、R、Q是這條軌跡上的三點(diǎn)，R同時(shí)在等勢(shì)面b上，據(jù)此可知

（

）

A.三個(gè)等勢(shì)面中，c的電勢(shì)最低

B.帶電質(zhì)點(diǎn)在P點(diǎn)的電勢(shì)能比在Q點(diǎn)的小

C.帶電質(zhì)點(diǎn)在P點(diǎn)的動(dòng)能與電勢(shì)能之和比在Q點(diǎn)的小

D.帶電質(zhì)點(diǎn)在R點(diǎn)的加速度方向垂直于等勢(shì)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(chǎng)中的三個(gè)等勢(shì)面，電勢(shì)分別為7V、14V、21V，實(shí)線是一帶電粒子（不計(jì)重力）在該區(qū)域內(nèi)的運(yùn)動(dòng)軌跡，下列說(shuō)法正確的是

（

）

A.粒子運(yùn)動(dòng)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(diǎn)的電勢(shì)能大小關(guān)系為

D.粒子在a、b、c三點(diǎn)的動(dòng)能大小關(guān)系為DE電場(chǎng)線等勢(shì)面相交處互相垂直線面轉(zhuǎn)化

小結(jié)：帶電粒子的運(yùn)動(dòng)分析參考思路5.(多選)在真空中A、B兩點(diǎn)分別放置等量異種電荷，在電場(chǎng)中通過(guò)A、B兩點(diǎn)的豎直平面內(nèi)對(duì)稱位置取一個(gè)矩形路徑abcd，如圖所示，現(xiàn)將一電子沿abcd移動(dòng)一周，則下列判斷正確的是

（

）

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