1、2.2. 电势差电势差 aabb U 类比法 重力场重力场 电场电场 重力重力 电场力电场力 重力势能重力势能 电势能电势能 重力做功重力做功 电场力做功电场力做功 如果我们要从如果我们要从 6 楼走到楼走到 8 楼，影响我们楼，影响我们 做功多少的因素是这两层楼的高度差而不是楼做功多少的因素是这两层楼的高度差而不是楼 的高度。某个电荷在确定的电场中由的高度。某个电荷在确定的电场中由 A 点移点移 动到动到 B 点，影响静电力做功多少的因素可能点，影响静电力做功多少的因素可能 是是 A 点或点或 B 点的电势值呢？还是点的电势值呢？还是 A、B 两点之两点之 间电势的差值呢？间电势的差值呢？
2、问题引入：问题引入： 了解电势差的含义了解电势差的含义 （物理观念）（物理观念） （科学思维）（科学思维） （科学思维）（科学思维） 体会课堂探究的乐趣，体会课堂探究的乐趣， 汲取新知识的营养，汲取新知识的营养， 让我们一起让我们一起 吧！吧！ 进进 走走 课课 堂堂 【探究一：电势差与电势的关系探究一：电势差与电势的关系】 电场中两点间电势的差值叫电场中两点间电势的差值叫电势差电势差，也叫，也叫电压。电压。 设电场中设电场中A A点的电势为点的电势为 ，B B点的电势为点的电势为 , , 则有则有 BAAB U- 或者表示成或者表示成 ABBA U- 显然显然 BAAB UU- A B C
3、D 0V 1V 2V 3V 【探究归纳探究归纳】高度和电势都具有相对性，电势与零电高度和电势都具有相对性，电势与零电 势点的选取有关，但电势差与零电势点的选取无关。势点的选取有关，但电势差与零电势点的选取无关。 E 0V 1V 2V -1V 【探究二：电势差的绝对性探究二：电势差的绝对性】 1.1.描述电势差时，必须指明是哪两点的电势差。描述电势差时，必须指明是哪两点的电势差。A A、B B间的电势差记为间的电势差记为U UAB AB， ， 而而B B、A A间的电势差记为间的电势差记为U UBA BA。 。 2.2.电势差与零电势点的选取无关。电势差与零电势点的选取无关。 3.3.电场中两点
4、间的电势差，由电场中两点间的电势差，由电场本身的性质电场本身的性质及及初、末位置初、末位置决定。决定。电势电势 差差U UAB AB与试探电荷 与试探电荷q q无关。无关。 4.4.电势差是电势差是标量标量，正负不表示方向，表示电场中两点，正负不表示方向，表示电场中两点电势的相对高低电势的相对高低。 【 对电势差的理解】 5 5.推论：推论： BCABAC UUU 电势电势 (1)(1)(电场中某点的电场中某点的) )电势电势 与电势零点的选取有关与电势零点的选取有关 (2)(2)电势由电场本身决定，电势由电场本身决定， 反映电场的能的性质反映电场的能的性质 (3)(3)相对量相对量 (4)(
5、4)标量，可正可负标量，可正可负 电势差电势差U UAB AB A AB B (1)(1)某点的电势在数值上等于该点与电势零点之间的电势差。某点的电势在数值上等于该点与电势零点之间的电势差。 (2)(2)电势与电势差的单位相同，皆为伏特电势与电势差的单位相同，皆为伏特(V)(V) (1)(1)(电场中两点间的电场中两点间的) )电势差与电势零点的选取电势差与电势零点的选取 无关无关 (2)(2)电势差由电场和这两点间的位置决定电势差由电场和这两点间的位置决定 (3)(3)绝对量绝对量 (4)(4)标量，可正可负标量，可正可负 联系联系 区别区别 【规律总结规律总结】电势和电势差的区别电势和电势
6、差的区别 qEP PBPAAB EEW BAAB qWq)( BAAB qW ABAB qUW q W U AB AB 探究情景：将试探电荷探究情景：将试探电荷q q由电场中由电场中A A点移动到点移动到B B点，点， 由静电力做功和电势能的关系可知：由静电力做功和电势能的关系可知： 【探究三：静电力做功与电势差的关系探究三：静电力做功与电势差的关系】 【探究结论探究结论】静电力做功与电势差的关系静电力做功与电势差的关系 或或 关系式：关系式： 应用应用 或或 W WAB AB=qU =qUAB AB的规范要求： 的规范要求： 1.1.加下标时加下标时: W: WAB AB、 、q q、U U
7、AB AB都有正负，计算时都要带正负号。 都有正负，计算时都要带正负号。 2.2.不加下标：将各物理量均取绝对值代入，然后再由题意分析判断两点不加下标：将各物理量均取绝对值代入，然后再由题意分析判断两点 间的电势高低关系或电场做功的正负。间的电势高低关系或电场做功的正负。 【注意注意】 【规律总结规律总结】静电力做功的四种求法静电力做功的四种求法 （1 1）功的定义法：功的定义法：W W FLcosFLcos 或或W W qELcosqELcos 求解匀强电场中静电力求解匀强电场中静电力 做的功做的功。 （2 2）电势差法：电势差法：W WAB AB qUqUAB AB （3 3）电势能变化法
8、：电势能变化法： W WAB AB E EPA PA E EPB PB （4 4）动能定理：动能定理：W W电 电+W +W其他力 其他力= = E EK K 注意：方法注意：方法（2 2）（3 3）（4 4）适用于任何电场适用于任何电场 例例1 1：在电场中把：在电场中把2.0 2.0 1010- -9 9C C的正电荷从的正电荷从 A A点移到点移到B B点点, ,静电力做功静电力做功1.5 1.5 1010- -7 7J J。再把这个电荷从。再把这个电荷从 B B点移到点移到 C C点点, ,静电力做功静电力做功- -4.0 4.0 1010- -7 7J J。 （1 1）A A、B B
9、、C C三点中哪点电势最高？哪点最低？三点中哪点电势最高？哪点最低？ （2 2）A A、B B间，间， B B、C C间，间， A A、C C间的电势差各是多少？间的电势差各是多少？ （3 3）把）把- -1.5 1.5 1010- -9 9C C的电荷从的电荷从A A点移到点移到C C点电场力做多少功？点电场力做多少功？ （4 4）根据以上所得结果，定性地画出电场分布的示意图，标出）根据以上所得结果，定性地画出电场分布的示意图，标出A A、B B、C C三三 点可能的位置。点可能的位置。 解析解析：（：（1 1）电荷从）电荷从A A移动到移动到B B，静电力做正功，所以，静电力做正功，所以A
10、 A点电势比点电势比B B点点 高。电荷从高。电荷从B B移动到移动到C C，静电力做负功，所以，静电力做负功，所以C C点电势比点电势比B B点高。点高。 但但C C、B B间电势差的绝对值比间电势差的绝对值比A A、B B间电势差的绝对值大，所以间电势差的绝对值大，所以C C点点 电势最高，电势最高，A A点次之，点次之，B B点电势最低。点电势最低。 （2 2）A A、B B间电势差：间电势差： 故故A A点电势比点电势比B B点电势高点电势高75V.75V. B B、C C间电势差：间电势差： 故故C C点电势比点电势比B B电势高电势高200V200V。 A A、C C间电势差：间电
11、势差： VV q W U AB AB 75 100 . 2 105 . 1 9 7 - - VV q W U BC BC 200 100 . 2 100 . 4 9 7 - - VUUU BCABAC 125 （3 3）负电荷从）负电荷从A A移动到移动到C C时，静电力做功时，静电力做功 即静电力做正功即静电力做正功 （4 4）A A、B B、C C三点在电场的示意图可能是：三点在电场的示意图可能是： C A B JJUW ACAB 79 10875. 1125105 . 1( - -q）（） ， J 7 10875. 1 - 【解析解析】 据动能定理有：据动能定理有： EEk k=W=qU
12、=1.6=W=qU=1.61010- -19 19 1J=1.6 1J=1.6 1010- -19 19J J 即：即：1 1e eV V =1.6 =1.6 1010- -19 19J J 【互动探究互动探究】在研究微观粒子时常用电子伏特在研究微观粒子时常用电子伏特(eV)(eV)做能量的单位。做能量的单位。 1eV1eV等于一个电子经过等于一个电子经过1 1V V电压加速后所增加的动能。请推导电子电压加速后所增加的动能。请推导电子 伏特与焦耳的换算关系。伏特与焦耳的换算关系。 地图中常用等高地图中常用等高 线来表示地势的线来表示地势的 高低高低 探究四探究四-形象描述电势高低的方法形象描述
13、电势高低的方法 电场中，电势相等的点构成等势面。电场中，电势相等的点构成等势面。 B A + m p q 在同一等势面上移动电荷，静电力不做功。在同一等势面上移动电荷，静电力不做功。 E 同一等势面上同一等势面上 的点，电势都的点，电势都 相等相等 电场线与等势面垂直，并指向电势低的等势面。电场线与等势面垂直，并指向电势低的等势面。 + + C D + + 四、等势面四、等势面 1.1.点电荷电场中的等势面：点电荷电场中的等势面： 以点电荷为球心的一簇以点电荷为球心的一簇球面球面 几种典型电场的等势面：几种典型电场的等势面： 点电荷的等势面与等高线对比示意图点电荷的等势面与等高线对比示意图 2
14、.2.等量异种点电荷电场中等量异种点电荷电场中 的等势面：的等势面： 两簇对称曲面两簇对称曲面 等量异种点电荷的等势等量异种点电荷的等势 面与等高线对比示意图面与等高线对比示意图 O M N 【互动探究互动探究】在电荷连线中垂线上电势分布规律在电荷连线中垂线上电势分布规律 1.1.若规定无限远处电势为零，则若规定无限远处电势为零，则0 0 0 0（大于、等于、小于）（大于、等于、小于） 2.2.比较比较M M、N N两点的电势大小？两点的电势大小？ 等于等于 3.3.等量同种点电荷电场中等量同种点电荷电场中 的等势面：的等势面： 两簇对称曲面两簇对称曲面 等量同种点电荷的等势等量同种点电荷的等
15、势 面与等高线对比示意图面与等高线对比示意图 O M N 【互动探究互动探究】在电荷连线中垂线上电势分布规律在电荷连线中垂线上电势分布规律 1.若规定无限远处电势为零，则若规定无限远处电势为零，则 0（大于、等于、小于）（大于、等于、小于） 2.比较比较M、N两点的电势大小？两点的电势大小？ 大于大于 4.4.匀强电场中的等势面：匀强电场中的等势面： 垂直于电场线的一簇平面垂直于电场线的一簇平面 5.5.形状不规则的带电导体附近的电场线及等势面形状不规则的带电导体附近的电场线及等势面 电势电势 等势面等势面 1.1.等势面与电场线相垂直等势面与电场线相垂直 2.2.电场线总是由电势高的等电场线
16、总是由电势高的等 势面指向电势低的等势面势面指向电势低的等势面 3.3.两个不同的等势面永不两个不同的等势面永不 相交相交 电场中电势相等的点构成电场中电势相等的点构成 的面的面 电场中两点间电势的差值电场中两点间电势的差值 电势差电势差 ab ab W q U 1.1.（多选）关于等势面，正确的说法是（多选）关于等势面，正确的说法是（ ） A A电荷在等势面上移动时不受电场力作用，所以不做功电荷在等势面上移动时不受电场力作用，所以不做功 B B等势面上各点的场强大小相等等势面上各点的场强大小相等 C C等势面一定跟电场线垂直等势面一定跟电场线垂直 D D两等势面不能相交两等势面不能相交 CD
17、 2.(多选多选)如图，虚线如图，虚线a、b和和c是某静电场中的三个等势面，它们的电势分别为是某静电场中的三个等势面，它们的电势分别为 a、 b和和 c， a b c。一带正电粒子射入电场中，其运动轨迹如实线。一带正电粒子射入电场中，其运动轨迹如实线KLMN所所 示。由图可知（示。由图可知（ ） A.粒子从粒子从K到到L的过程中，电场力做负功的过程中，电场力做负功 B.粒子从粒子从L到到M的过程中，电场力做负功的过程中，电场力做负功 C.粒子从粒子从K到到L的过程中，电势能增加的过程中，电势能增加 D.粒子从粒子从L到到M的过程中，动能减少的过程中，动能减少 AC 3.如图所示，在同一条电场线
18、上有如图所示，在同一条电场线上有A、B、C三点，三点的电势分别是三点，三点的电势分别是 A=5V，B=-2V，C=0，将电荷量，将电荷量q=-610-6C的点电荷从的点电荷从A移到移到B电场电场 做功多少？电势能变化了多少？若将该电荷从做功多少？电势能变化了多少？若将该电荷从B移到移到C，电场力做功多少？，电场力做功多少？ 电势能变化了多少？该点电荷在三点中哪一点时电势能最大？电势能变化了多少？该点电荷在三点中哪一点时电势能最大？ A B C 解析：解析： （1 1）将点电荷从）将点电荷从A A移到移到B B，电场力做功，电场力做功 可知，电场力做了可知，电场力做了4.210-5J的负功，因此电势的负功，因此电势 能增加了能增加了4.210-5J A B C A B C （2）将点电荷从）将点电荷从B移到移到C，电场力做功，电场力做功 )( CBBC qW)2(100 . 6 6 J=1.210-5J 因为电场力做正功因为电场力做正功1.210-5J，所以电势能减少了，所以电势能减少了 1.210-5J （3）由）由 可知，该点电荷在可知，该点电荷在B处的电势能最大，处的电势能最大， q BB q)2(100 . 6 6 J=1.210-5J 时间是无声的脚步，不会因为我们有许多时间是无声的脚步，不会因为我们有许多 事情需要处理而稍停片刻。事情需要处理而稍停片刻。
