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1、电势差教案【教学目标】1. 理解电势差的概念；2. 会计算点电荷在电场力作用下，从电场中一点移动到另一点时电场力所做的功；3. 知道电势和电势差的关系；重点：电势差的概念，电势能的改变与电场力做功的关系，电功计算。难点：电势差的定义（比值）及“在电场中电场力对电荷做功引起电荷的电势能的减少”的认识。【自主预习】1 、电势差：（又叫电压）（1 ）定义：（2）定义式： U AB（3）单位：符号：电势的正负表示比零电势或。当取无穷远处为零电势时：正点电荷的电场中各点电势都零，负点电荷的电场中各点电势都零。2. 电荷在电场中移动时：若电场力做正功，则电荷的电势能；若电场力做负功，则电荷的电势能。（电场
2、力做功跟电势能变化的关系与重力做功跟重力势能变化的关系相似）也就是说电荷q 从 A 移到 B 时，电场力做功 W AB 等于电荷在A 、B 两点时的电势能之差。即 WAB=。3 由此可见在电场中移动电荷时， 电场力做的功只与电荷的位置有关，而与电荷运动的具体无关。（这跟重力做功的特征相似）本节得到的电场力做功公式 W AB= q U AB 使我们计算电场力做功像计算重力做功一样简单方便。【典型例题】一、电势差概念的理解【例 1】 下列说法正确的是 ()A A 、B 两点的电势差，等于将正电荷从A 点移到 B 点时静电力所做的功B电势差是一个标量，但是有正值或负值之分C由于静电力做功跟移动电荷的
3、路径无关，所以电势差也跟移动电荷的路径无关，只跟这两点的位置有关D A 、B 两点的电势差是恒定的， 不随零电势面的不同而改变，所以UAB U BA二、电势差公式的应用【例 2】 有一个带电荷量q 310 6 C 的点电荷，从某电场中的A 点移到B 点，电荷克服静电力做610 4 J 的功，从 B 点移到 C 点，静电力对电荷做9 10 4 J 的功，求 A 、 C 两点的电势差并说明 A、C 两点哪点的电势较高【例 3】在电场中把一个电量为2 10 9 C 的正电荷从电场中的A 点移到 B 点，电场力做功 1.5 10 7 J，再把这个电荷从B 点移到 C 点，电场力做功 -4 10 7J，
4、（注意各物理量用正负值代入。 ）(1)A 、 B、 C三点中哪点电势高？哪点电势低？（2 ）A 、B间， B、C间， C、A 间的电势差各是多少？（3 ）把 -1.5 10 9 C的电荷从 A点移到 C点，电场力做功是多少？三、电场中电场强度、电势、电势差、等势面之间的关系【例 4】如图 1 所示，实线为电场线， 虚线为等势线， 且 AB BC，电场中的 A、B、C 三点的场强分别为EA 、EB、EC，电势分别为 A 、B、C，AB 、BC 间的电势差分 别为 U AB 、UBC，则下列关系中正确的是()A A B CB EC EB EACUAB B.W AB 610 4电势差大小 UAB q
5、310 6 V200 V电势高低： A B200 V 负电荷从 B 移至 C，静电力做正功， 可见负电荷从电势低处移至电势高处：B B C，A 正确；由电场线的密集程度可看出电场强度大小关系为EC EB EA，B 对；电场线密集的地方电势降落较快，故 UBC UAB ，C 对， D 错课后练习答案：1.答案B2.答案B解析根据动能定理W Ek，其中可认为有两个力做功，静电力和其他力，即： W 其它 W 电Ek，其中 W 电 qU ，代入数据即得B 选项正确3.答案C4.答案Cg GF解析在地球产生的引力场中的重力加速度，与电场类比知E ，选项mqC 正确5.答案B6. 答案ABD解析由等势面的
6、特点及电荷运动的轨迹可判断电荷所受静电力的方向与等势面垂直向下，即电场的方向垂直等势面向下，则a b c，故A 正确；电荷在三个等势面上的电势能Ep a Ep b Epc ，故 B 正确；因为动能与电势能之和不变，所以动能 Eka Ek b0 ；带正电的粒子从 A 到 D 静电力不做功，从D 到 D 静电力做正功，其电势能是减小的，而带负电的粒子从A 到 D 静电力不做功，从D 到 D 静电力做负功，其电势能是增大的；静电力做功与路径无关， 与初、末状态的位置有关， 综上所述， B、D 选项正确8. 答案 C解析等势面 3 的电势为零，则该电荷在此位置的电势能也为零由于两相邻等势面的电势差相等
7、，又知Eka Ekb ，则 a 点的电势能可表示为 2qU (U 为相邻两等势面的电势差 )，b 点的电势能可表示为qU .由于总的能量守恒，则有：Ek a(2qU ) Ek b qU即 26 2qU 5qU ，解得 qU 7 eV 来源 :则总能量为 7 eV 5 eV 12 eV当电势能为 8 eV 时，动能 Ek 12 eV (8) eV 20 eV.9. 答案 (1)2 10 2 N/C ，方向沿电场线方向斜向下(2) 2 V1 V1 eV解析(1) 根据题意， AB 间的电势差WAB 62 10U ABq1 10 6 V 2 VAB 间沿电场线方向上的位移为d 1 cm所以场强 EU
8、AB210 2 N/CdA 点电势低于 B 点电势，所以电场强度方向斜向下已知 AB 间电势为 2 V ，如果已知 B 点电势为 1 V ，所以 A 点电势为 1 V ，电子处于 B 点时，具有电势能为 1 eV.1mgh10. 答案 (1) mgh (2) 2q2解析 (1) 因为杆是光滑的，所以小球从A 到 B 过程中只有两个力做功：静电力12做的功 W E 和重力做的功 mgh ，由动能定理得： W Emgh mv B代入已知条件 vB2113gh 得静电力做功 W E m 3gh mgh mgh .22(2) 因为 B、C 在同一等势面上，所以 B C，即 UAC UABW Emgh由 W qU得 UABUACq2q