1、第2节 电势差第十章 静电场中的能量课标定位课标定位1 1、理解电势差的概念及表达式；、理解电势差的概念及表达式；2 2、知道静电力做功与电势差的关系；、知道静电力做功与电势差的关系；3 3、了解等势面的意义；、了解等势面的意义；4 4、知道电势差和电势、等势面的关系。、知道电势差和电势、等势面的关系。素养阐释素养阐释1 1、物理观念：电势差、等势面物理观念：电势差、等势面2 2、科学思维：静电力做功跟电势差的关系式，能通、科学思维：静电力做功跟电势差的关系式，能通过过U UABAB=W=WABAB/q/q理解电势差。运用类比的思维方式，深理解电势差。运用类比的思维方式，深化理解电势差、等势面
2、等抽象概念化理解电势差、等势面等抽象概念如果我们要从如果我们要从6 6楼走到楼走到8 8楼，影响我楼，影响我们做功多少的因素是这两层楼的高们做功多少的因素是这两层楼的高度差还是楼的高度呢？度差还是楼的高度呢？引入引入描述一个点的电势时我们要描述一个点的电势时我们要选取零电势点，零电势点的选取零电势点，零电势点的选取会影响电势的差值吗？选取会影响电势的差值吗？A BCD0V1V2V3VE0V1V2V-1V一、电势差一、电势差1 1、定义：在电场中，、定义：在电场中，我们将电场中两点电势之间的差值叫做我们将电场中两点电势之间的差值叫做电势差电势差，也叫电压也叫电压U UABAB=A A B BU
3、UBABA=B B A A显然：显然：U UABAB=U UBABA2 2、单位：伏特、单位：伏特 V V思考：电势的差值与零电势点的选取有关吗？思考：电势的差值与零电势点的选取有关吗？已知匀强电场的电场强度已知匀强电场的电场强度E E=200N/C=200N/C，A A、B B与与C C的距的距离离l l1 1和和l l2 2分别为分别为100cm100cm和和40cm40cm，求求A A、B B两点的电势。两点的电势。E C A B 情况一：以情况一：以C C为零电势点为零电势点情况二：以情况二：以B B为零电势点为零电势点A=200V 电势为电势为0B=80V U UABAB=A A B
4、 B =200V-80V=120V200V-80V=120V 电势为电势为0U UABAB=A A B B =120V-0V=120V120V-0V=120V 3 3、电势的差值与零电势点的选取无关。、电势的差值与零电势点的选取无关。4、电势差是标量。它的正负表示什么呢？、电势差是标量。它的正负表示什么呢？因为：因为：UAB=A BUAB0 A BUAB0 A B电势差可以是正值也可以是负值，正负表示两点电势的高低。电势差可以是正值也可以是负值，正负表示两点电势的高低。在描述电势差时，一定要明确好是哪两点之间的电势差！在描述电势差时，一定要明确好是哪两点之间的电势差！【课堂反馈课堂反馈1】（多
5、选）关于电势差的说法中，正确的是（多选）关于电势差的说法中，正确的是 ()()A A电势差的大小由电场力在两点间移动电荷做的功和电荷的电量电势差的大小由电场力在两点间移动电荷做的功和电荷的电量决定决定B B电场力在两点间移动电荷做功的多少由两点间的电势差和该电电场力在两点间移动电荷做功的多少由两点间的电势差和该电荷的电量决定荷的电量决定C C电势差是矢量，电场力作的功是标量电势差是矢量，电场力作的功是标量D D在匀强电场中与电场线垂直方向上任意两点的电势差均为零在匀强电场中与电场线垂直方向上任意两点的电势差均为零BD二、静电力做功与电势差的关系二、静电力做功与电势差的关系)(BAqBAABqU
6、WqWUABBA即即或或BAqqWABEpAEpB 推导：推导：电荷电荷q q从电场中从电场中A A点移到点移到B B点点AB1、UAB由什么决定？跟由什么决定？跟WAB、q有关吗？有关吗？由电场本身的因素决定，由电场本身的因素决定，与与WAB、q无无关关 是比值定义式是比值定义式2、上式对任何电场都成立。上式对任何电场都成立。UAB是描述电场能的性质的物理量。是描述电场能的性质的物理量。qWUABBA计算时需要加正负号计算时需要加正负号，注意脚标，注意脚标！思考思考【例例2】在匀强电场中把电量为在匀强电场中把电量为2.02.01010-9-9C C的正电荷从的正电荷从A A移到移到B B点，
7、电场点，电场力做功力做功1.61.61010-7-7J J，再把这个正电荷从，再把这个正电荷从B B点移到点移到C C点，电场力做功为点，电场力做功为-4.04.01010-7-7J.J.问问:（1 1）A A、B B、C C三点中哪点电势最高三点中哪点电势最高?哪点电势最低哪点电势最低?（2 2）求）求A A、B B间，间，B B、C C间，间，A A、C C间的电势差间的电势差.（3 3）把）把 1.51.51010-9-9C C电荷从电荷从A A移到移到C C点，电场力做多少功？点，电场力做多少功？（4 4）根据以上结果，定性地画出电场分布的示意图，标出）根据以上结果，定性地画出电场分布
8、的示意图，标出A A、B B、C C三点可能的位置。三点可能的位置。解：解：（1）正电荷从）正电荷从A移到移到B点，电场力做正功，所以点，电场力做正功，所以A点电势比点电势比B点高。点高。正电荷从正电荷从B移到移到C点，电场力做负功，所以点，电场力做负功，所以C点电势比点电势比B点高。点高。但但C、B间的电势差的绝对值比间的电势差的绝对值比A、B的电势差的绝对值高，的电势差的绝对值高，所以所以C点电势最高，点电势最高，A点次之，点次之，B点最低。点最低。（2）A、B的电势差：的电势差：UAB=WAB/q(1.6107)(2.0109)V80V B、C的电势差：的电势差：UBC=WBC/q =-
9、200V A、C的电势差：的电势差：UAC=UAB+UBC=80V-200V=-120V （3）把电荷）把电荷q 1.5109C从从A移到移到C点，静电力做功：点，静电力做功：WAC q UAC(1.5109)(120)J1.8107JBCAE（4）电场分布示意图和）电场分布示意图和A，B，C三点三点可能可能的位置如图的位置如图“可能可能”说明还有其他位置符合要求，这些位置在哪里呢？说明还有其他位置符合要求，这些位置在哪里呢？以以AB为例，设为例，设A不动，再找出一个不动，再找出一个B点可能的位置点可能的位置B，标在图中。，标在图中。A BE小军同学：小军同学：A B BE A B BE小兰同
10、学：小兰同学：WAB=WAB问题关键：AB：AB：WABWABPKWAB=WAB+WBBWBB=0关键小兰同学观点正确小兰同学观点正确三、等势面三、等势面 A在此面上移动电荷时在此面上移动电荷时 B BWW =0=0U=U=0V0VE B B B B又又 WW =qU=qU此面上各点间电势相等此面上各点间电势相等等势面等势面定义：在电场中，电势相同的各点构成的面。定义：在电场中，电势相同的各点构成的面。等势面与电场线关系：等势面与电场线关系：（2 2）电场线跟等势面垂直，且）电场线跟等势面垂直，且由高电势指向低电势。由高电势指向低电势。（1 1）在等势面上移动电荷时，）在等势面上移动电荷时，静
11、电力不做功。静电力不做功。用来形象地描述电场用来形象地描述电场（1 1）在同一等势面上的任意两点间移动电荷，电场力不做功）在同一等势面上的任意两点间移动电荷，电场力不做功（2 2）电场线电场线（或（或E E）等势面，且由高电势指向低电势的等势面等势面，且由高电势指向低电势的等势面 等势面的特点等势面的特点（4 4）等势面密处场强大、电场线密，等势面疏处场强小、电场线疏）等势面密处场强大、电场线密，等势面疏处场强小、电场线疏 （3 3）不同等势面在空间）不同等势面在空间不相交、不相切不相交、不相切（5 5）沿电场方向电势降低最快）沿电场方向电势降低最快（6 6）匀强电场中电势均匀变化。）匀强电场
12、中电势均匀变化。202010100 0在地图上，常用等高线表示地势的高低。在地图上，常用等高线表示地势的高低。几种典型电场的等势面：几种典型电场的等势面：1 1、正点电荷、正点电荷以点电荷为球心的一簇球面以点电荷为球心的一簇球面2.2.负点电荷的电场：负点电荷的电场：3.3.等量异种点电荷电场等量异种点电荷电场4.4.等量同种点电荷电场等量同种点电荷电场5.5.形状不规则的带电导体附近形状不规则的带电导体附近6.6.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【课堂反馈课堂反馈2】例例1 1、在下图中，某电场的等势面用实线表示，各等、在下图中，某电场的等势面用实线表示，各等势面的
13、电势分别为势面的电势分别为10 V10 V、6 V6 V和和2 V2 V，则，则U UABAB_，U UBCBC_，U UCACA_._.012V-12V解：由图可知，解：由图可知，A、B处在同一个处在同一个等势面上，则有等势面上，则有A=B,故故UAB=0BC间的电势差为间的电势差为UBC=10V-（-2V）=12VCA间的电势差为间的电势差为UCA=（-2V）-10V=-12V做题长见识做题长见识(P34T2)(P34T2)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（eVeV）做能量的单位。）做能量的单位。1eV1eV等等于一个电子经过于一个电子经过1V1V电压加速后所增加
14、的动能。请推导电子伏特与焦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。耳的换算关系。能量还有一个单位：能量还有一个单位：eVeV1eV=1.61eV=1.61010-19-19J J课堂小结课堂小结一、一、电势差：电场中两点间电势的差值，叫电势差，也叫电压。电势差：电场中两点间电势的差值，叫电势差，也叫电压。电势差是标量，正负表示两点间电势的高低。电势差是标量，正负表示两点间电势的高低。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：三、等势面：电场中电势相同的各点构成的面叫做三、等势面：电场中电势相同的各点构成的面叫做等势面等势面电场线电场线等势面，且由电势高的等势面
15、指向电势低的等势面等势面，且由电势高的等势面指向电势低的等势面qWUABBA或或ABABWqUBAABU【课堂检测课堂检测1】图示虚线为静电场中的等势面图示虚线为静电场中的等势面1、2、3、4，相邻，相邻的等势面之间的电势差相等，其中等势面的等势面之间的电势差相等，其中等势面3的电势为的电势为0。一带正电。一带正电的点电荷仅在静电力的作用下运动，经过的点电荷仅在静电力的作用下运动，经过a、b点时的动能分别为点时的动能分别为26 eV和和5 eV。当这一点电荷运动到某一位置，其电势能变为。当这一点电荷运动到某一位置，其电势能变为8 eV时，它的动能应为时，它的动能应为()A8 eV B13 eV
16、 C20 eV D34 eVC【课堂检测课堂检测2】在如图所示的电场中，把点电荷在如图所示的电场中，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两点间的电势差两点间的电势差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？11114102210ABABWUq V2BAABUU V解：由静电力做功与电势差的关系得解：由静电力做功与电势差的关系得【课堂检测课堂检测3】如图所示，质量为如图所示，质量为m m、带电荷量为、带电荷量为q q的小球，以初速度的小球，以初速度v v0 0从从A A点竖直向上射入真空中的沿水平方向的匀强电场中，小球通过电点竖直向上射入真空中的沿水平方向的匀强电场中，小球通过电场中场中B B点时，速率点时，速率v vB B2 2v v0 0，方向与电场的方向一致。问：，方向与电场的方向一致。问：(1)(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 B点高度点高度h h为多大为多大?(2)(2)A A、B B两点间电势差为多大两点间电势差为多大?
