物理粵教版選修3-1課件：第一章第四節(jié)《電勢(shì)和電勢(shì)差》

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,歡迎進(jìn)入物理課堂,第四節(jié)電勢(shì)和電勢(shì)差,1．靜電力做功的特點(diǎn)：在電場(chǎng)中移動(dòng)電荷時(shí)，靜電力做的功與電荷的起始位置和終止位置________，與電荷的運(yùn)動(dòng)路徑________．2．靜電力做功與電荷電勢(shì)能變化的關(guān)系(1)靜電力做多少正功，電荷的電勢(shì)能就________多少；克服靜電力做多少功，電荷的電勢(shì)能就________多少．(2)電荷在某點(diǎn)的電勢(shì)能，等于靜電力把它從該點(diǎn)移動(dòng)到____________所做的功．,有關(guān),無(wú)關(guān),減少,增加,零勢(shì)能點(diǎn),3．零勢(shì)能點(diǎn)的選?。和ǔ０央姾稍陔x場(chǎng)源電荷_________的電勢(shì)能規(guī)定為零，或把電荷在________上的電勢(shì)能規(guī)定為零．,4．電勢(shì),(1)定義：電荷在電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電勢(shì)能與它的電荷量的,________，叫做這一點(diǎn)的電勢(shì)．,(2)公式：____________.,(3)電勢(shì)只有________，沒(méi)有________，是標(biāo)量．(4)沿著電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐漸________．,5．電場(chǎng)中電勢(shì)________的點(diǎn)構(gòu)成的________叫做等勢(shì)面．,無(wú)限遠(yuǎn)處,大地表面,比值,大小,方向,降低,相等,曲面,知識(shí)點(diǎn)1電場(chǎng)力做功,靜電力做功的推導(dǎo),如圖1－4－1所示，試探電荷q在電場(chǎng)強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)中沿幾條不同路徑從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)，求靜電力對(duì)電荷所做的功．,圖1－4－1,(1)q沿直線從A移向B，靜電力F＝________，靜電力與位移的夾角始終為θ，如圖甲所示．W＝F_________＝qE|AM|.(2)q沿折線AMB從A點(diǎn)移往B點(diǎn)，在線段AM上靜電力做功W1＝qE|AM|，在線段MB上，W2＝________.W＝W1＋W2＝,qE________.,(3)q沿任意曲線ANB，從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)，如圖乙所示，與靜電力平行的短折線的長(zhǎng)度之和等于|AM|，W＝qE________.總結(jié)：電場(chǎng)力做功與路徑__________，只與___________,__________________________有關(guān)．,qE,|AB|cosθ,0,|AM|,|AM|,無(wú)關(guān),電荷的,起始位置和終止位置,靜電力做功的特點(diǎn),(1)靜電力對(duì)電荷所做的功與電荷的起始位置和終止位置,有關(guān)，而與電荷經(jīng)過(guò)的路徑無(wú)關(guān)．,(2)正電荷順著電場(chǎng)線方向移動(dòng)時(shí)電場(chǎng)力做正功，負(fù)電荷順,著電場(chǎng)線方向移動(dòng)時(shí)電場(chǎng)力做負(fù)功．,注意：①前面是以勻強(qiáng)電場(chǎng)為例進(jìn)行推導(dǎo)說(shuō)明的，但這一結(jié)論不僅適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)，而且適用于任何電場(chǎng)．②只要初、末位置A、B確定了，移動(dòng)電荷q做的功WAB就是確定值，這一點(diǎn)與重力做功的情況很相似．,,【例1】如圖1－4－2所示，在點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)中，將檢驗(yàn)電荷從A點(diǎn)分別移動(dòng)到以點(diǎn)電荷為中心的同一圓周上的B、C、D、E各點(diǎn)，則靜電,力做的功(),A．從A到B做功最多C．從A到E做功最多,B．從A到C做功最多D．做功一樣多,解析：由于靜電力做功只與始末位置有關(guān)，與所經(jīng)的路徑無(wú)關(guān)，因此從A到等勢(shì)面上各點(diǎn)靜電力所做的功一樣多．所以D正確．答案：D,圖1－4－2,【觸類旁通】,1．如圖1－4－3所示，在場(chǎng)強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)中有相距為L(zhǎng)的A、B兩點(diǎn)，連線AB與電場(chǎng)線的夾角為θ，將一電荷量為q的正電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)．,(1)若沿直線AB移動(dòng)該電荷，求電場(chǎng)力做的功W1.(2)若沿路徑ACB移動(dòng)該電荷，求電場(chǎng)力做的功W2.(3)若沿曲線ADB移動(dòng)該電荷，求解電場(chǎng)力做的功W3.,圖1－4－3,解：路徑AB、ACB、曲線ADB在電場(chǎng)線方向上的投影都是BC＝Lcosθ，因此沿這三條路徑電荷由A運(yùn)動(dòng)到B，電場(chǎng)力做的功都是qELcosθ.,電場(chǎng)力做功的特點(diǎn)是：與路徑無(wú)關(guān)，只與始末位置有關(guān)．,知識(shí)點(diǎn)2電勢(shì)能,小球沿斜坡運(yùn)動(dòng)，沿斜面向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，克服自身重力做功，重力勢(shì)能增加，沿斜面向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，重力做正功，重力勢(shì)能減少．但重力做功的多少與小球運(yùn)動(dòng)的具體路徑無(wú)關(guān)．電荷在電場(chǎng)中要受到電場(chǎng)力的作用，電場(chǎng)力對(duì)電荷也要做功，電場(chǎng)力做功有什么樣的規(guī)律呢？是不是與重力做功有共同之處呢？由哪些物理量來(lái)描述呢？,①電勢(shì)能之所以變化，是因?yàn)橛须妱?shì)能轉(zhuǎn)化成其他形式的能，或者有其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能．能量的轉(zhuǎn)化要通過(guò)做功來(lái)完成，而電場(chǎng)力做的功是電荷電勢(shì)能變化的量度，其關(guān)系是：靜電力做的功等于電勢(shì)能的__________，WAB＝EpA－EpB.②靜電力做正功，電荷電勢(shì)能一定________；靜電力做負(fù),(1)電勢(shì)能：物體在重力場(chǎng)中具有重力勢(shì)能，電荷在電場(chǎng)中也具有勢(shì)能，這種勢(shì)能叫做___________，用Ep表示．,(2)電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系．,功，電荷電勢(shì)能一定________．,電勢(shì)能,變化量,減少,增加,對(duì)電勢(shì)能及其變化的理解,(1)WAB＝EpA－EpB既適應(yīng)于勻強(qiáng)電場(chǎng)，也適應(yīng)于非勻強(qiáng)電,場(chǎng)；既適應(yīng)于正電荷，也適應(yīng)于負(fù)電荷．,(2)電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)能的大小與零電勢(shì)能點(diǎn)的選,取有關(guān)，但電荷在某兩點(diǎn)之間的電勢(shì)能之差與零電勢(shì)能點(diǎn)的選取無(wú)關(guān)．,(3)通常把電荷在離場(chǎng)源電荷無(wú)限遠(yuǎn)處的電勢(shì)能規(guī)定為零，,或把電荷在大地表面上的電勢(shì)能規(guī)定為零．,(4)靜電力做的功只能決定電勢(shì)能的變化量，而不能決定電,荷的電勢(shì)能數(shù)值．,電勢(shì)能為3.210,A．電子在B點(diǎn)時(shí)動(dòng)能為4.810－17,【例2】(雙選)一電子飛經(jīng)電場(chǎng)中A、B兩點(diǎn)，電子在A點(diǎn),電勢(shì)能為4.810－17,J，動(dòng)能為3.210－17,J，電子經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí),－17,J．如果電子只受電場(chǎng)力作用，則(,),J,B．由A到B電場(chǎng)力做功為100eV,C．電子在B點(diǎn)時(shí)動(dòng)能為1.610－17,J,D．A、B兩點(diǎn)間電勢(shì)差為100V,解析：因只有電場(chǎng)力做功，電子的電勢(shì)能與動(dòng)能之和不變，,故有EkA＋EpA＝EkB＋EpB，可得出EkB＝4.810－17,J，A正確C,錯(cuò)誤；電勢(shì)能減少了(4.810－17－3.210－17)J＝1.610－17J，故由A到B電場(chǎng)力做正功1.610－17J＝100eV，B正確；由100eV＝UAB(－e)得UAB＝－100V，故D錯(cuò)誤．,答案：AB注意：靜電力做功和重力做功盡管有很多相似特點(diǎn)，但因地球產(chǎn)生的重力場(chǎng)只會(huì)對(duì)物體產(chǎn)生引力，但電場(chǎng)對(duì)電場(chǎng)中的電荷既可產(chǎn)生引力，也可產(chǎn)生斥力，所以計(jì)算電場(chǎng)力的功時(shí)要注意電荷的電性、移動(dòng)的方向、場(chǎng)強(qiáng)的方向等，以便確定功的正負(fù)和電勢(shì)能的變化情況．,【觸類旁通】,2．下列說(shuō)法正確的是(),C,A．在電場(chǎng)中順著電場(chǎng)線移動(dòng)電荷，電場(chǎng)力做功，電荷電勢(shì)能減少B．在電場(chǎng)中逆著電場(chǎng)線移動(dòng)電荷，電場(chǎng)力做功，電荷電勢(shì)能減少C．在電場(chǎng)中順著電場(chǎng)線移動(dòng)正電荷，電場(chǎng)力做正功，電荷電勢(shì)能減少D．在電場(chǎng)中逆著電場(chǎng)線移動(dòng)負(fù)電荷，電場(chǎng)力做負(fù)功，電荷電勢(shì)能增加,知識(shí)點(diǎn)3電勢(shì)差,1．電勢(shì)差：電荷q在電場(chǎng)中A、B兩點(diǎn)間移動(dòng)時(shí)，電場(chǎng)力所做的功WAB，跟它的電荷量q的比值，叫做A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)差，也叫電壓．公式：____________.單位：____________,2．電勢(shì)差與電勢(shì)的關(guān)系：_________________.,3．電勢(shì)差的絕對(duì)性：在電場(chǎng)中，某點(diǎn)的電勢(shì)與零電勢(shì)點(diǎn)的選取________，而兩點(diǎn)間的電勢(shì)差是絕對(duì)的，與零電勢(shì)點(diǎn)的選取________．,,伏特(V),,有關(guān),無(wú)關(guān),4．電勢(shì)差是標(biāo)量，可以是正值，也可以是負(fù)值，如何理解,電勢(shì)差的正負(fù)？,答案：電勢(shì)差的正負(fù)不是物理中表示矢量方向的正負(fù)，而僅僅是表示一種比較關(guān)系，例如UAB＝6V，表示A點(diǎn)的電勢(shì)比B點(diǎn)高6V；UAB＝－6V，表示A點(diǎn)的電勢(shì)比B點(diǎn)低6V.,從B點(diǎn)移到C點(diǎn)，電場(chǎng)力對(duì)電荷做910－4,【例3】有一個(gè)帶電荷量q＝－310－6,C的點(diǎn)電荷，從某,電場(chǎng)中的A點(diǎn)移到B點(diǎn)，電荷克服電場(chǎng)力做610－4,J的功，,J的功，問(wèn)：,(1)AB、BC、CA間電勢(shì)差各為多少？(2)如以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？,思維總結(jié)：(1)兩種求電勢(shì)差的方法各有利弊：取絕對(duì)值的方法，判斷正負(fù)較為煩瑣，但對(duì)公式的記憶卻較為容易，只要在公式中代入各量的絕對(duì)值計(jì)算即可；而取代數(shù)值的方法，需先根據(jù)各量的性質(zhì)、特點(diǎn)對(duì)它的正、負(fù)做出判斷，然后代入公式直接計(jì)算即可．,(2)對(duì)電勢(shì)差要注意角標(biāo)的排序，如：UAB＝－UBA，UAB＋,UBC＋UCD＝UAD.,(3)若求某點(diǎn)的電勢(shì)，必須明確規(guī)定電勢(shì)零點(diǎn)在哪里，然后,根據(jù)兩點(diǎn)間的電勢(shì)差計(jì)算．,【觸類旁通】,3．一個(gè)帶正電的質(zhì)點(diǎn)，電荷量q＝210－9,C，在靜電場(chǎng)中,由a點(diǎn)移到b點(diǎn)，在這過(guò)程中，除電場(chǎng)力做功外，其他外力對(duì),質(zhì)點(diǎn)做功為6.010－5,J，質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)能增加了810－5,J，求a、,b兩點(diǎn)的電勢(shì)差Uab.,知識(shí)點(diǎn)4電勢(shì),1．定義：電荷在電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電勢(shì)能與它的電荷量的,________，叫做這一點(diǎn)的電勢(shì)，用φ表示．,2．定義式：____________.,3．在國(guó)際單位制中，電勢(shì)的單位是____________，1V＝,________.,4．電勢(shì)是________量，只有大小，沒(méi)有方向．,比值,伏特(V),1J/C,標(biāo),用比值定義的物理量相同，如前面學(xué)過(guò)的電場(chǎng)強(qiáng)度E＝.,1．對(duì)電勢(shì)的三點(diǎn)理解,(1)電勢(shì)的相對(duì)性．電勢(shì)是相對(duì)的，根據(jù)公式，只有先確定了某點(diǎn)的電勢(shì)為零以后，才能確定電場(chǎng)中其他點(diǎn)的電勢(shì)．電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)跟零電勢(shì)位置的選擇有關(guān)．對(duì)不是無(wú)限大的帶電體產(chǎn)生的電場(chǎng)，選擇無(wú)限遠(yuǎn)處為零電勢(shì)；在實(shí)際處理問(wèn)題中，又常取大地為零電勢(shì)．,(2)電勢(shì)的固有性．電勢(shì)φ是表示電場(chǎng)能量性質(zhì)的一個(gè)物理量，電場(chǎng)中某點(diǎn)處φ的大小是由電場(chǎng)本身的條件決定的，與在該點(diǎn)處是否放著電荷、電荷的電性、電荷量均無(wú)關(guān)，這和許多,F,q,,(3)電勢(shì)是標(biāo)量．電勢(shì)是只有大小、沒(méi)有方向的物理量，在規(guī)定了零電勢(shì)后，電場(chǎng)中各點(diǎn)的電勢(shì)可以是正值，也可以是負(fù)值．正值表示該點(diǎn)電勢(shì)高于零電勢(shì)；負(fù)值表示該點(diǎn)電勢(shì)低于零電勢(shì)．顯然，電勢(shì)的符號(hào)只表示大小，不表示方向．當(dāng)規(guī)定無(wú)限遠(yuǎn)處為零電勢(shì)后，正電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)中各點(diǎn)的電勢(shì)為正值，負(fù)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)中各點(diǎn)的電勢(shì)為負(fù)值，且越靠近正電荷的地方電勢(shì)越高，越靠近負(fù)電荷的地方電勢(shì)越低．,2．電勢(shì)高低的判斷方法：電場(chǎng)線指向電勢(shì)降低的方向．(1)電場(chǎng)線法：沿著電場(chǎng)線的方向電勢(shì)越來(lái)越低．,(2)先由靜電力做功判斷出電勢(shì)能的變化，再由電勢(shì)和電勢(shì)能之間的關(guān)系判斷電勢(shì)的升降情況，記住：對(duì)正電荷，在電勢(shì)越高的地方電勢(shì)能越大；對(duì)負(fù)電荷，在電勢(shì)越低的地方電勢(shì)能越大．,(3)根據(jù)場(chǎng)源電荷判斷：在正電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)中離它越近電,勢(shì)越高；在負(fù)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)中，情況相反．,【例4】(雙選，2010年廣東卷)如圖1－4－4是某一點(diǎn)電,荷的電場(chǎng)線分布圖，下列表述正確的是(),圖1－4－4A．a(chǎn)點(diǎn)的電勢(shì)高于b點(diǎn)的電勢(shì)B．該點(diǎn)電荷帶負(fù)電C．a(chǎn)點(diǎn)和b點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的方向相同D．a(chǎn)點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大于b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度,解析：沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低，因此A錯(cuò)誤；由電場(chǎng)線的分布特點(diǎn)可知該點(diǎn)電荷帶負(fù)電，B正確；由于電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量，可知a、b點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的方向不同，C錯(cuò)誤；a處電場(chǎng)線比b處電場(chǎng)線要密，可知a點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大于b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度，D正確．,答案：BD,【觸類旁通】4．(雙選)如圖1－4－5所示的電場(chǎng)中有A、B,兩點(diǎn)，下列判斷正確的是(),A．電勢(shì)φA>φB，場(chǎng)強(qiáng)EA>EB,B．電勢(shì)φA>φB，場(chǎng)強(qiáng)EAEpB,圖1－4－5,解析：從題圖可以看出，B處電場(chǎng)線較密，故場(chǎng)強(qiáng)EAφB，A錯(cuò)，B對(duì)．正電荷受靜電力方向與電場(chǎng)線方向相同，從A向B移動(dòng)時(shí)，靜電力做正功，電勢(shì)能減少，負(fù)電荷受靜電力方向與電場(chǎng)線方向相反，從A移動(dòng)到B時(shí)，靜電力做負(fù)功，電勢(shì)能增加，即EpAφb>φcD．φa<φb<φc,圖1－4－8,解析：由等勢(shì)面的分布規(guī)律可知，該電場(chǎng)為點(diǎn)電荷的電場(chǎng)．由運(yùn)動(dòng)軌跡可知，運(yùn)動(dòng)的正電荷跟場(chǎng)源電荷的相互作用規(guī)律是排斥，所以場(chǎng)源電荷是正電荷．根據(jù)電場(chǎng)線與等勢(shì)面垂直，電場(chǎng)的分布是發(fā)散狀輻射向外的．正電荷從K到L受靜電力的方向背離圓心，與移動(dòng)方向相反，做負(fù)功，電荷的電勢(shì)能增加，選項(xiàng)A正確；從L到M，可看做從跟軌跡有交點(diǎn)的同一等勢(shì)面的點(diǎn)到M，受到的靜電力與移動(dòng)方向相同，靜電力做正功，電荷的電勢(shì)能減少，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；根據(jù)電場(chǎng)線的方向是電勢(shì)降低的方向，可知選項(xiàng)D正確．,答案：AD,1．電勢(shì)和電勢(shì)能比較,2.電勢(shì)和電場(chǎng)強(qiáng)度的比較,,,同學(xué)們,來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全,同學(xué)們,來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全,