1、第第一一章章 静电场静电场第第5 5课时课时 电势差电势差新课标高中物理选修新课标高中物理选修311.1.理解电势差的概念，知道电势差与零电势点的选择无关理解电势差的概念，知道电势差与零电势点的选择无关. .2 2掌握两点间电势差的表达公式，知道两点之间电势差的掌握两点间电势差的表达公式，知道两点之间电势差的 正负号与这两点的电势高低之间的对应关系正负号与这两点的电势高低之间的对应关系. .3 3知道在电场中移动电荷时静电力做功与两点间电势差之知道在电场中移动电荷时静电力做功与两点间电势差之间的关系，会应用静电力做功的公式进行相关的计算间的关系，会应用静电力做功的公式进行相关的计算. .学习学
2、习目标目标复习复习回顾回顾：1 1、电场力做功的特点是什么？、电场力做功的特点是什么？静电力静电力做的功与电荷的做的功与电荷的起始位置起始位置和和终止位置终止位置有关，与电荷经过的有关，与电荷经过的路路径无关径无关。2 2、电场力做功和电势能的关系如何？、电场力做功和电势能的关系如何？电场力做电场力做正功正功，电势能就，电势能就减少减少电场力做电场力做负功负功，电势能就，电势能就增加增加WAB = EPA-EPB静电力做功等于电势能的静电力做功等于电势能的减少量减少量3 3、电势能和电势的关系如何？、电势能和电势的关系如何？qEPAA电势能是电势能是相对量相对量，与，与零势能零势能点的选择有关
3、。点的选择有关。电势能的变化量电势能的变化量电势能差电势能差 绝对量绝对量电势电势 是是相对量相对量，与，与零电势零电势点的选择有关。点的选择有关。4 4、电势高低的判断？、电势高低的判断？ 沿着电场线的方向，电势逐渐降低沿着电场线的方向，电势逐渐降低逆着逆着电场线的方向，电势逐渐电场线的方向，电势逐渐升高升高复习复习回顾回顾：ABPAPBW EE()0ABq5 5、等势面的特点：、等势面的特点：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6 6、等势面与电场线、电场强度的关系、等势面与电场线、电场强度的关系等势面等势面电场线电场线各点电势各点电势相同相同电场线跟等
4、势面垂直电场线跟等势面垂直由高等势面指向低等势面由高等势面指向低等势面等势面等势面电场强度电场强度复习复习回顾回顾：学习电势是否有意义？学习电势是否有意义？电势是一个电势是一个相对量相对量，是相对于零电势点而言的！脱离了零电势，某点，是相对于零电势点而言的！脱离了零电势，某点电势就毫无意义！电势就毫无意义！那么，有没有一个物理量有绝对意义呢？那么，有没有一个物理量有绝对意义呢？电势差电势差引入新课引入新课：在在重力场中，当选取的势能零点不同时，重力场中，当选取的势能零点不同时，对各点高度的描述也会不同，但是高度差对各点高度的描述也会不同，但是高度差不会随着势能零点的改变而改变。不会随着势能零点
5、的改变而改变。同理，在电场中同理，在电场中，各，各点电势也点电势也会随电势零点的改变而改变会随电势零点的改变而改变，ABCD0V1V2V3V0V1V2V-1V因此，因此，电势的差值往往比电势更重要。电势的差值往往比电势更重要。但两点间的电势的差值却保持不变。但两点间的电势的差值却保持不变。1、电场、电场中两点间电势的差值，叫电势差，也叫电压。中两点间电势的差值，叫电势差，也叫电压。 BAABU则有则有ABBAU或者或者ABABUU显然显然BA 电场电场中中A点的电势为点的电势为，B点的电势为点的电势为2、设、设电场中电场中A、B两点的电势为两点的电势为UAB一、一、电势差电势差（U）3 3、电
6、势差、电势差是标量，正负不表示是标量，正负不表示方向，表示两点间电势的高低。方向，表示两点间电势的高低。例例1、如图，如果、如图，如果B板接地（取大地的板接地（取大地的电势为电势为0，则与大地相连的导体的电，则与大地相连的导体的电势也为势也为0）A板的电势板的电势为为8V，M点的点的电势为电势为6V，N点的电势为点的电势为2V.则：则：+MNABE（1）M、N两点间的电势差两点间的电势差UMN是多少伏？是多少伏？ N、M两点间的电势差两点间的电势差UMN又是多少伏？又是多少伏？(2)如果是改为如果是改为A板接地，板接地，B板的电势是板的电势是多大？多大？ M、N两点两点的电势的电势各为多大？各
7、为多大？此时，此时， M、N两点间的电势差两点间的电势差UMN又又是多少伏？是多少伏？ (1)624VMNMNU解析+MNABE解析当当A板接地时，板接地时，B板的电势板的电势为为-8VM=-2V N=-6V UMN=4V例例1、如图，如果、如图，如果B板接地（取大地的板接地（取大地的电势为电势为0，则与大地相连的导体的电，则与大地相连的导体的电势也为势也为0）A板的电势板的电势为为8V，M点的点的电势为电势为6V，N点的电势为点的电势为2V.则：则：（1）M、N两点间的电势差两点间的电势差UMN是多少伏？是多少伏？ N、M两点间的电势差两点间的电势差UMN又是多少伏？又是多少伏？(2)如果是
8、改为如果是改为A板接地，板接地，B板的电势是板的电势是多大？多大？ M、N两点两点的电势的电势各为多大？各为多大？此时，此时， M、N两点间的电势差两点间的电势差UMN又又是多少伏？是多少伏？ ；BAABqUW即即qWUABBA或或)(BAqPBPAABEEWBAqq 电荷电荷q从电场中从电场中A点移到点移到B点，点，A AB B二、电场力做功与电势差的关系二、电场力做功与电势差的关系 例例2、在、在匀强电场中把匀强电场中把2.0109C的正电的正电荷从荷从A点移到点移到B点，静电力做功点，静电力做功 1.5 107J。再把这个电荷从。再把这个电荷从B点移到点移到C点，静电点，静电力做功力做功
9、4.0107J 。（1）比较）比较A、B、C三点的电势高低；三点的电势高低；（2）计算）计算A、B间，间， B、C间，间， A、C间间的电势差；的电势差；（3）计算把）计算把1.5109C的电荷从的电荷从A点点移到移到C点静电力做功；点静电力做功；（4）根据以上结果，画出该匀强电场中）根据以上结果，画出该匀强电场中的电场线和等势面，标出的电场线和等势面，标出A、B、C三点三点可能的位置。可能的位置。 例例2、在、在匀强电场中把匀强电场中把2.0109C的正电的正电荷从荷从A点移到点移到B点，静电力做功点，静电力做功 1.5 107J。再把这个电荷从。再把这个电荷从B点移到点移到C点，静电点，静
10、电力做功力做功4.0107J 。（1）比较）比较A、B、C三点的电势高低；三点的电势高低；（2）计算）计算A、B间，间， B、C间，间， A、C间间的电势差；的电势差；（3）计算把）计算把1.5109C的电荷从的电荷从A点点移到移到C点静电力做功；点静电力做功；（4）根据以上结果，画出该匀强电场中）根据以上结果，画出该匀强电场中的电场线和等势面，标出的电场线和等势面，标出A、B、C三点三点可能的位置。可能的位置。791.5 10752 10VVABABWUq794 102002 10VVBCBCWUq 7791.5 10( 4 10 )2 10125VVACACWUq 例例2、在、在匀强电场中
11、把匀强电场中把2.0109C的正电的正电荷从荷从A点移到点移到B点，静电力做功点，静电力做功 1.5 107J。再把这个电荷从。再把这个电荷从B点移到点移到C点，静电点，静电力做功力做功4.0107J 。（1）比较）比较A、B、C三点的电势高低；三点的电势高低；（2）计算）计算A、B间，间， B、C间，间， A、C间间的电势差；的电势差；（3）计算把）计算把1.5109C的电荷从的电荷从A点点移到移到C点静电力做功；点静电力做功；（4）根据以上结果，画出该匀强电场中）根据以上结果，画出该匀强电场中的电场线和等势面，标出的电场线和等势面，标出A、B、C三点三点可能的位置。可能的位置。1、如、如图
12、所示的电场中，图所示的电场中，A、B两两点间的电势差点间的电势差UAB=20 V，将点电，将点电荷荷q= -210-9C，由，由A点移到点移到B点，点，静电力所做的功是多少？静电力所做的功是多少？解：电场力所做的解：电场力所做的功功WAB=UABq=20（210-9）= -4.010-8J2、在、在如图所示的电场中，如图所示的电场中，把点电荷把点电荷q=+210-11C，由，由A点移到点移到B点，电场力做功点，电场力做功WAB=410-11J。A、B两点间两点间的电势差的电势差UAB等于多少？等于多少？B、A两点间的电势差两点间的电势差UBA等于多少？等于多少？1 11 141 0221 0
13、VA BA BWUq2VBAABUU 解：由静电力做功与电势差的关系得高度、高度差高度、高度差电势是相对的、电势差是绝对的电势是相对的、电势差是绝对的类类比比电势、电势差电势、电势差电势差电势差WqUUUU标量，正负表示初末位置电势高低关系标量，正负表示初末位置电势高低关系静电力做功与电势静电力做功与电势差的关系差的关系WUq课堂小结( (3)3)电势、电势能的大小与零参考点的选取有关，是相对的，而电势电势、电势能的大小与零参考点的选取有关，是相对的，而电势差的大小与零参考点无关差的大小与零参考点无关. .请你探究电场强度、电势差、电势和电势能几个概念的异同点？(1)(1)电场强度、电势都是由
14、电场本身决定的，与是否放电场强度、电势都是由电场本身决定的，与是否放入电荷无关；而电势能是由电场和电荷共同决定的入电荷无关；而电势能是由电场和电荷共同决定的(2)(2)电场强度是描述电场强弱和方向的物理量，也是反映电场力的性质电场强度是描述电场强弱和方向的物理量，也是反映电场力的性质的物理量；而电势和电势能是反映电场能的性质的物理量的物理量；而电势和电势能是反映电场能的性质的物理量例1、在下图中，某电场的等势面用实线表示，各等势面的电势分别为10 V、6 V和2 V，则UAB_，UBC_，UCA_.由图可知，A、B处在同一个等势面上，则有A=B,故UAB=0BC间的电势差为UBC=10-（-2
15、）=12VCA间的电势差为UCA=（-2）-10=-12V012-12 例2、图中虚线所示为静电场中的等势面1、2、3、4，相邻的等势面之间的电势差相等，其中等势面3的电势为0.一带正电的点电荷在静电力的作用下运动，经过a、b点时的动能分别为26eV和5eV.当这一点电荷运动到某一位置其电势能变为8eV时，它的动能应为()A8eV B13eVC20eVD34eV解析：解析：由图可判断由图可判断b点电势高点电势高于于a点电势，设各等势面间电点电势，设各等势面间电势差为势差为U，则由动能定理，则由动能定理3qUEkb-Eka=5eV26eV解解得得qU7eV所以，点电荷在等势面所以，点电荷在等势面
16、3上能上能量为量为E=7eV5eV12eV则当电势能为则当电势能为8eV时，由能时，由能量守恒量守恒得得:动能为动能为E(8)eV20eV.C例3、如图所示，a、b、c表示点电荷的电场中的三个等势面，它们的电势分别为 一带电粒子从等势面a上某处由静止释放后，仅受电场力作用运动，已知它经过等势面b时的速率为v，则它经过等势面c时的速度为_221()021()02abacqmvqmv解析：设粒子经过等势面c时的速度为v,由动能定理得代入数据解之得：v=1.5v1.5v例例4、如、如图所示，图所示，Q为固定的正点为固定的正点电荷，电荷，A、B两点在两点在Q的正上方和的正上方和Q相距分别为相距分别为h
17、和和0.25h，将另一，将另一点电荷从点电荷从A点由静止释放，运动点由静止释放，运动到到B点时速度正好变为零，若此点时速度正好变为零，若此电荷在电荷在A点处的加速度大小点处的加速度大小为为3/4g，试，试求求(1)此电荷在此电荷在B点处的加速点处的加速度度(2)A、B两点间的电势差两点间的电势差(用用Q和和h表示表示)解析：(1)由题意可知，这一电荷必为正电荷，设其电量为q，由牛顿第二定律在A点时234Qqmgkmgh在B点时2(0.25 )BQqkmgmah解之得：aB=3g方向向上(2)从从A到到B过程，由动能定理过程，由动能定理mg(h0.25h)qUAB03ABkQUh 例例4、如图所
18、示，、如图所示，Q为固定的正点为固定的正点电荷，电荷，A、B两点在两点在Q的正上方和的正上方和Q相距分别为相距分别为h和和0.25h，将另一，将另一点电荷从点电荷从A点由静止释放，运动点由静止释放，运动到到B点时速度正好变为零，若此点时速度正好变为零，若此电荷在电荷在A点处的加速度大小为点处的加速度大小为3/4g，试求，试求(1)此电荷在此电荷在B点处的加速点处的加速度度(2)A、B两点间的电势差两点间的电势差(用用Q和和h表示表示)例例5、如、如图所示，质量为图所示，质量为m，带电荷量，带电荷量为为q的粒子，以初速度的粒子，以初速度v0从从A点竖直向点竖直向上射入真空中的沿水平方向的匀强电上
19、射入真空中的沿水平方向的匀强电场中，粒子通过电场中场中，粒子通过电场中B点时，速率点时，速率vB2v0，方向与电场的方向一致则，方向与电场的方向一致则：(1)小球沿竖直方向做什么运动？小球沿竖直方向做什么运动？B点点竖直高度竖直高度h为多大？为多大？(2)A、B两点间电势差为多大两点间电势差为多大？解析：解析：(1)(1)因为竖直方向只受重因为竖直方向只受重力作用，所以小球在竖直方向力作用，所以小球在竖直方向做匀减速直线运动做匀减速直线运动在竖直方向上在竖直方向上202022vghvhg例例5、如图所示，质量为、如图所示，质量为m，带电荷量，带电荷量为为q的粒子，以初速度的粒子，以初速度v0从
20、从A点竖直向点竖直向上射入真空中的沿水平方向的匀强电上射入真空中的沿水平方向的匀强电场中，粒子通过电场中场中，粒子通过电场中B点时，速率点时，速率vB2v0，方向与电场的方向一致则：，方向与电场的方向一致则：(1)小球沿竖直方向做什么运动？小球沿竖直方向做什么运动？B点点竖直高度竖直高度h为多大？为多大？(2)A、B两点间电势差为多大？两点间电势差为多大？(2)由动能定理：22002011(2)222ABABqUmghmvmvmvUq解得例6、闪电是云层与云层或云层与高大建筑物间放电所致，在放电过程中将释放大量能量.1970年春季的一个雷雨交加的上午，湖北古城黄州的青云塔顶尖被雷击为两截，据有关专家估算雷击时释放能量约为3.2106J，假若从云层移向塔顶的电量为32C，则云层与塔顶间电势差为_V，相当于释放电子_个110521020
