人教版 (2019)必修 第三册电势差集体备课课件ppt

这是一份人教版 (2019)必修 第三册电势差集体备课课件ppt，共78页。
2.电势差目 录 01.基础知识·准落实02.核心要点·快突破03.教学效果·勤检测04.课时训练·提素能基础知识·准落实梳理归纳 自主学习 01知识点一　电势差1. 定义：在电场中，两点之间 的差值，也叫作电压。2. 大小：UAB＝ ，UBA＝ ，UAB＝－UBA。3. 标矢性：电势差是 ，可以是正值，也可以是负值。若UAB＞0，表示A点电势比B点电势高；若UAB＜0，表示A点电势比B点电势低。4. 单位：与电势的单位相同，在国际单位制中是伏特，符号是V。5. 静电力做功与电势差的关系式电势　φA－φB　φB－φA　标量　 知识点二　等势面1. 定义：在电场中电势 ⁠的各点构成的面。2. 特点（1）在同一个等势面上移动电荷时，静电力 ⁠。（2）电场线跟等势面 ，并且由电势 ⁠的等势面指向电势 ⁠的等势面。相同　不做功　垂直　高　低　【情景思辨】　如图所示的等势面分别是单一点电荷的等势面、匀强电场的等势面、不规则带电体的等势面。 观察上述等势面与电场线的特点，判断下列说法的正误。（1）图中的等势面与电场线相互垂直。（　√　）（2）等势面上，各点电势相同，电场强度不一定相同。（　√　）（3）两等势面不相交。（　√　）（4）匀强电场的等势面不一定相互平行。（　×　）√√√×核心要点·快突破互动探究 深化认知 02要点一　电势差的理解和计算【探究】　如图所示，当B板接地（φB＝0）时，A板的电势φA＝8 V，φM＝6 V，φN＝2 V。（1）M、N两点间的电势差是多少？提示：UMN＝φM－φN＝（6－2）V＝4 V。（2）若改为A板接地（φA＝0），则M、N两点间的电势差是多少？提示：UMN＝φM－φN＝[（－2）－（－6）]V＝4 V。【归纳】1. 电势差与电势的对比2. 对电势差的理解（1）客观性：电势差UAB由电场本身决定，在确定的电场中，两点间的电势差有确定值，与是否有移动电荷无关。（2）绝对性：电场中两点间的电势差与零电势点的选取无关。【典例1】　有一带电荷量q＝－3×10－6 C的点电荷，从电场中的A点移到B点时克服静电力做功6×10－4 J，从B点移到C点时静电力做功9×10－4 J。（1）求A与B、B与C、C与A间的电势差；答案：200 V　－300 V　100 V　 （2）取B点为零电势点，求A、C两点的电势；答案：200 V　300 V　解析：取B点为零电势点。由UAB＝φA－φB得A点的电势φA＝UAB＝200 V由UBC＝φB－φC得C点的电势φC＝－UBC＝300 V。（3）比较电荷在A、C两点的电势能的大小。答案：A点电势能大解析：电荷从A点移到C点静电力做的功WAC＝WAB＋WBC＝3×10－4 J，所以电势能减少，则点电荷在A点的电势能大。误区警示　　电势差是标量，电势差的正、负既不表示大小，也不表示方向。正、负表示两点电势的高低。 1. （多选）关于电势差UAB和电势φA、φB的理解，正确的是（　　）解析：　电势是标量，A错误；UAB表示A点与B点之间的电势差，即UAB＝φA－φB，B错误；UBA＝φB－φA，故UAB＝－UBA，C正确；零电势点可以任意规定，但通常情况下规定大地或无穷远处为零电势点，D正确。2. 如图，一位女同学在科技馆的静电魔球旁体验“怒发冲冠”，她站在绝缘平台上，左手按在金属球上，结果头发竖立起来了。假设女同学的左手电势为φ1，右手电势为φ2，下列说法正确的是（　　）解析：　人体是导体达到静电平衡后，女同学两只手电势相等，故φ1＝φ2，A正确，B、C、D错误。要点二　电势差与静电力做功的关系【探究】在如图所示的电场中有A、B两点，若选取无穷远处为零电势点，A、B两点的电势分别为φA、φB。（1）A、B两点的电势差UAB是多少？若把某电荷q从A移到B，电荷的电势能变化了多少？提示：UAB＝φA－φB，电势能的变化量为ΔEp＝EpB－EpA＝q（φB－φA）。（2）根据静电力做功与电势能变化的关系，求静电力对该电荷做的功。提示：WAB＝EpA－EpB＝qφA－qφB＝q（φA－φB）＝qUAB。【归纳】 （1）公式WAB＝qUAB适用于任何电场，式中UAB为A、B两点间的电势差，WAB为q从初位置A运动到末位置B时静电力做的功。 （3）WAB＝qUAB中，静电力做的功WAB与移动电荷q的路径无关，只与初、末位置的电势差有关。 （1）将各量均带正负号运算：WAB的正、负表示正、负功；q的正、负表示电性，UAB的正、负反映φA、φB的高低。计算时W与U的角标要对应，即WAB＝qUAB，WBA＝qUBA。（2）将各量的绝对值代入运算：W、q、U均代入绝对值，然后再结合题意判断电势的高低。【典例2】　在电场中有A、B两点，它们的电势分别为φA＝－100 V，φB＝200 V，把电荷量q＝－2.0×10－7 C的点电荷从A点移到B点，是静电力做正功还是点电荷克服静电力做功？做了多少功？思路点拨　求解静电力做功有多种方法，根据题中的已知条件选择合适的公式是解决本题的关键。答案：静电力做正功　6.0×10－5 J解析：法一：（用WAB＝－ΔEp计算）电荷在A、B两点的电势能分别为EpA＝qφA＝（－2.0×10－7）×（－100）J＝2.0×10－5 J，EpB＝qφB＝（－2.0×10－7）×200 J＝－4.0×10－5 J。根据WAB＝－ΔEp可知，电荷从A到B的过程中静电力所做的功WAB＝－（EpB－EpA）＝6.0×10－5 J。因为WAB＞0，所以静电力做正功。法二：（用WAB＝qUAB计算）电荷从A到B的过程中，静电力做的功WAB＝qUAB＝（－2.0×10－7）×[（－100）－200]J＝6.0×10－5 J。由于计算得出的WAB为正值，所以静电力做正功。规律方法求解静电力做功的常用方法（1）功的定义法：W＝qEd，仅适用于匀强电场，公式中d表示始、末位置沿电场线方向的距离。（2）电势差法：WAB＝qUAB，既适用于匀强电场，又适用于非匀强电场，计算时要注意带符号运算。（3）电势能变化法：WAB＝－ΔEp＝EpA－EpB，适用于任何电场。（4）动能定理法：W静电力＋W其他力＝ΔEk，适用于任何电场。四个公式中，前三个公式可以互相导出，应用时要注意它们的适用条件，要根据具体情况灵活选用公式。 1. 在电场中将一带电荷量为q＝－1.5×10－6 C的点电荷从A点移到B点，电势能减少3×10－4 J，电场中C点与A点的电势差UCA＝100 V，将这一点电荷从B点移到C点，静电力做的功为（　　） 2. 如图所示，在真空中的O点固定一个点电荷Q＝＋2×10－9 C，直线MN通过O点，OM的距离r＝0.30 m，M点放一个点电荷q＝－1×10－10 C。（k＝9.0×109 N·m2/C2）求：（1）q在M点受到的静电力的大小；答案：2×10－8 N　 （2）若q从电场中的M点移到N点，克服静电力做功为1.5×10－9 J，M、N两点间的电势差UMN为多少。答案：15 V 要点三　等势面的特点与应用【探究】在地理学中，为了形象地表示地形的高低，常采用在地图上画等高线的方法。在电场中，我们也可以采用类似的方法表示电势的高低分布，采用画等势线（面）的方法。如图所示为等量同种点电荷形成的电场的电势分布规律。探究：（1）两个不同的等势面能相交吗？提示：不能；（2）顺着电场线，等势面的电势如何变化？提示：降低。【归纳】1. 等势面的特点（1）等势面是为描述电场的性质而假想的面。（2）沿等势面移动电荷，静电力始终不做功。（3）电场线总是和等势面垂直，且从电势较高的等势面指向电势较低的等势面。（4）在电场线密集的地方，等差等势面密集；在电场线稀疏的地方，等差等势面稀疏。（5）在空间中两等势面不相交。2. 四种常见的典型电场的等势面对比【典例3】　（多选）位于A、B处的两个电荷量不相等的负点电荷在平面内的电势分布如图所示，图中实线点表示等势线，则（　）解析：a点的等势线比b点的稀疏，故a点的电场强度比b点的小，选项A错误。c点电势低于d点电势，正电荷从c点移到d点，即正电荷向高电势处移动，静电力做负功，选项B错误。a点电势低于c点电势，负电荷从a点到c点是向高电势处移动，静电力做正功，选项C正确。从e点到f点，电势先变低后变高，故沿此方向移动正电荷，静电力先做正功后做负功，电势能先减小后增大，选项D正确。规律方法等势面的应用（1）由等势面可以判断电场中各点电势的高低及差值。（2）由等势面可以判断静电力对移动电荷做功的情况。（3）已知等势面的形状分布，可以绘制电场线。（4）由等差等势面的疏密，可以比较不同点电场强度的大小。 某电场中的等势面如图所示，下列关于该电场的描述正确的是（　　）解析：　A点和B点在同一等势面上，所以负电荷在A点的电势能和在B点的电势能一样大，A错误；电荷沿等势面AB移动的过程中，静电力始终不做功，B正确；负电荷在电势越低的地方电势能越大，所以负电荷在A点的电势能比在C点的电势能小，C错误；正电荷由A移到C，WAC＝qUAC＞0，所以正电荷由A移动到C，静电力做正功，D错误。教学效果·勤检测强化技能 查缺补漏 031. 在电场中将一带电荷量q＝－1×10－9 C的负电荷从B点移至A点时，克服静电力做功2×10－6 J，将该电荷从A点移至C点，则需克服静电力做功3×10－6 J，则B、C间的电势差大小为（　　） 2. 一对等量正点电荷的电场的电场线（实线）和等势线（虚线）如图所示，图中A、B两点电场强度分别是EA、EB，电势分别是φA、φB，负电荷q在A、B处时的电势能分别是EpA、EpB，下列判断正确的是（　　）解析：　A处电场线比B处密集，故EA＞EB；距离正电荷越近电势越高，故φA＞φB；负电荷在A、B处的电势能EpA＜EpB，故A正确。3. （多选）如图所示，真空中M、N处分别放置两等量异种电荷，a、b、c表示电场中的3条等势线，d点和e点位于a等势线上，f点位于c等势线上，df平行于MN。以下说法正确的是（　　）解析：　电场线从M指向N，而沿电场方向电势降低，所以d点的电势高于f点的电势，选项A正确；d点和e点在同一条等势线上，所以两点电势相等，选项B正确；若将一负试探电荷沿直线由d点移动到f点过程中，静电力方向与运动方向夹角为钝角，所以静电力一直做负功，选项C错误；若将一正试探电荷沿直线由d点移动到e点，过程始末试探电荷的电势相等，所以静电力做功为零，电势能不变，选项D错误。4. 在电场中把电荷量为Q1＝2.0×10－9 C的正电荷从A点移到B点，电场力做功1.5×10－7 J，再把电荷量为Q2＝4.0×10－9 C的正电荷从B点移到C点，克服静电力做功4.0×10－7 J。（1）求A、B两点间电势差；答案：75 V　 （2）比较A、B、C三点的电势；答案：φC＞φA＞φB　 （3）若A点电势为零，则C点电势为多少？答案：25 V解析： UAC＝－25 V，若A点电势为零，则C点电势为25 V。（4）若A点电势为零，则Q2在B点电势能为多少？答案：－3.0×10－7 J解析：若A点电势为零，那么φB＝－75 V，则Q2在B点电势能为Ep＝φBQ2＝－75×4.0×10－9 J＝－3.0×10－7 J。 04课时训练·提素能分层达标 素养提升考点一　电势差　电势差与静电力做功的关系1. 在静电场中，将一个电子由a点移到b点，电场力做功为－8 eV，下列说法正确的是（　　） 2. 在静电场中，一个带电荷量 q＝2.0×10－9 C的负电荷从A点移动到B点，在这过程中，除静电力外，其他力做的功为 4.0×10－5 J，质点的动能增加了8.0×10－5 J，则 A、B 两点间的电势差为（　　）解析：　静电力做功W＝Uq，对该电荷运用动能定理分析有ΔEk＝W其他＋Uq，负电荷电荷量为负值，解得U＝－2×104 V。故C正确。3. （多选）图甲中直线PQ表示电场中的一条电场线，质量为m、电荷量为q的带负电粒子仅在静电力作用下沿电场线向右运动，经过P点时速度为v0，到达Q点时速度减为零，粒子运动的v-t图像如图乙所示。下列判断正确的是（　　） 考点二　等势面的特点及应用4. 如图所示，实线和虚线分别表示等量异种电荷的电场线和等势线，则下列有关a、b、c、d四点的说法中正确的是（　　）解析：　a、b两点是对称的，它们的电场强度大小相等，但是方向不同，故A错误；沿电场线的方向电势降低，所以a点电势比b点电势高，故B错误；c、d两点在两等量异种点电荷连线的中垂线上，因为中垂线上的电势相等，所以c、d两点的电势相同，根据等量异种电荷间电场分布规律可知d点电场强度大于c点电场强度，故C错误，D正确。5. 如图所示，三条等势线上有a、b、c、d四点，若将一正电荷由c经a移到d，静电力做正功W1，若由c经b移到d，静电力做正功W2，则下列说法正确的是（　　）解析：　正电荷由c经a移到d点，静电力做功为W1＝qUcd，由c经b移到d点，静电力做功为W2＝qUcd，则有W1＝W2，静电力对正电荷做正功时，电势降低，则φ1＞φ2＞φ3，D正确，A、B、C错误。6. 为避免闪电造成损害，高大的建筑物会装有避雷针，已知产生闪电的积雨云底层带负电，由于静电感应，避雷针的尖端带上了正电。图中虚线为避雷针周围的等差等势线，a、b两点的场强大小分别为Ea、Eb，a、b两点的电势分别为φa、φb，一带负电的雨滴从a下落至b，则（　　）解析：　电场线由正电荷出发终止于负电荷，则电场线方向向上，沿电场线方向电势降低，则φa＜φb，故A错误；等差等势线的疏密表示电场的强弱，则Ea＜Eb，故B错误；因φa＜φb，雨滴带负电，负电荷在电势高的地方电势能小，所以雨滴在a点的电势能大于在b点的电势能，故C错误；a、b两点连线上的电场线方向向上，则带负电的雨滴所受电场力方向向下，向下运动时电场力做正功，电势能减小，故D正确。7. 如图所示，三条曲线表示三条等势线，其电势φC＝0，φA＝φB＝10 V，φD＝－30 V，将电荷量为q＝1.2×10－6 C的正电荷在该电场中移动。（1）把这个电荷从C移到D，静电力做功多少？答案：3.6×10－5 J　解析：UCD＝φC－φD＝30 VWCD＝qUCD＝1.2×10－6×30 J＝3.6×10－5 J。（2）把这个电荷从D移到B再移到A，电势能变化多少？答案：增加了4.8×10－5 J  8. （多选）在如图所示的匀强电场的区域内，由A、B、C、D、A'、B'、C'、D'作为顶点构成一正方体空间，电场方向与面ABCD垂直，下列说法正确的是（　　）解析： 　在匀强电场中，因为AD垂直于电场线，所以φA＝φD，UAD＝0，而UAA'≠0，故A错误；因为φD＞φD'，所以沿路径A→D→D'移动正电荷电场力做正功，移动负电荷电场力做负功，电势能增加，B正确，C错误；电场力做功与路径无关，只与两点间电势差有关，故D正确。9. （多选）如图所示，虚线a、b、c代表某一点电荷产生的电场中的三个等势面，a、b的电势分别为6 V、4 V，一电荷量为e的质子在该电场中运动，经过c等势面时的动能为5 eV，从c到b的过程中克服静电力做功为2.5 eV，则（　　） 10. 图中虚线a、b、c、d代表匀强电场内的一组等差等势面。实线为一个电子运动轨迹的一部分，实线与等势面d相切。已知等势面a上的电势φa＝7 V，电子经过等势面a和经过等势面c时的动能变化量的绝对值为8 eV，则下列说法正确的是（　　）解析：　根据电子的运动轨迹可知，电场力方向向左，因电子带负电，则电场强度的方向向右，电子经过等势面a和经过等势面c时的动能变化量的绝对值为8 eV，则电子的电势能增加了8 eV，即静电力做的功Wac＝－8 eV，根据Wac＝－eUac，解得Uac＝8 V，A、C错误；Uac＝8 V，φa＝7 V，电场的电场强度方向向右，电场线向右，沿电场线方向电势降低，则由a到c电势降低，因为等势面是等差等势面，所以Uab＝Ubc＝Ucd，可得φb＝3 V，φc＝－1 V，φd＝－5 V，故电势为零的位置在等势面b、c之间，B错误；电子从等势面d运动到等势面c，电势差Udc＝φd－φc＝－4 V，由Wdc＝－eUdc得，Wdc＝4 eV＞0，故D正确。11. 如图所示，一质量为m、电荷量为q（q＞0）的粒子在匀强电场中运动，A、B为其运动轨迹上的两点。已知该粒子在A点的速度大小为v0，方向与电场方向的夹角为60°；它运动到B点时速度方向与电场方向的夹角为30°。不计重力。求A、B两点间的电势差。 解析：设带电粒子在B点的速度大小为vB。粒子在垂直于电场方向的速度分量不变，即vBsin 30°＝v0sin 60°  12. 如图所示，在真空中相距为r的A、B两点分别固定着电荷量均为Q的正点电荷，O为AB连线的中点，P为AB连线中垂线的一点，∠PAO＝60°，把电荷量为q＝2.0×10－9 C的正试探电荷从P点移到O点，克服静电力做了1.0×10－7 J的功，已知静电力常量为k。求：（1）P点合电场强度的大小和方向；  （2）P、O两点间的电势差UPO；答案：－50 V　 （3）若选P点为零电势点，求O点的电势φO。答案：50 V解析：依据电势差的关系UPO＝φP－φO故φO＝φP－UPO＝0－（－50）V＝50 V。谢谢观看!