高中物理 第2章 电势能与电势差 第3节 电势差课堂互动教案 鲁科版选修3-1-鲁科版高二选修3-1物理教案VIP免费

第3节电势差课堂互动三点剖析一、电势差与电场力做功1.电势差与电势的区别与联系区别：（1）电势具有相对性，与零势点的选取有关，而电势差与零势点的选取无关，具有实际意义；（2）电势决定了电荷在电场中的电势能，而电荷在电场中移动，静电力所做的功与电势差有关：W=qUaB（即电势能的改变量）.联系：电势差是电场中某两点的电势之差，电势差与电势没有严格意义上的区别，电势实质上就是某点与零势点的电势差，只不过零势点的电势为零而已.电势与电势差都是标量，电势的正负表示该点与零电势点间相比电势的高低，电势差的正负表示两点间的电势高低.2.电场力做功与电势差的关系：根据电场力做功与电势能变化的关系可以得出功与电势差的关系WAB=EpA-EpB=q(φa-φb)=qUaB，在电场中任找两点A、B，这两点有场强Ea、Eb；电势φa、φb；电势差UaB.将电荷q放入该电场中，它将受电场力qEa、qEb;具有电势能EpA、EpB；从A移到B点时电场力将对它做功WAB.因此在做题时，务必弄清哪些是电场本身的性质，哪些是由于放入q而具有的量.这其中还要注意哪些量是矢量，哪些量是标量，注意分析比较它们之间的区别与联系，只有这样才能清楚地认识电场的性质.图2-3-1【例1】如图2-3-1所示，A、B两点间电势差UAB为20V，电荷q＝－2×10-9C，由A点移到B点，电场力做的功是多少?解析：电场力做功与路径无关，只与移动电荷电荷量和初末位置的电势差有关，即WAB=qUAB=-2×10-9×20J=-4×10-8J负电荷q从电势高处（A点）移到电势低处（B点），电荷的电势能增加，所以电场力做负功，即电场力做功为-4×10-8J.答案：电场力做的功是-4×10-8J【例2】如图2-3-2所示是一匀强电场，场强E=2×102N/C，现让一个电荷量q=－4×10-8C的电荷沿电场方向从M点移到N点，MN间的距离s=30cm.试求：图2-3-2（1）电荷从M点移到N点电势能的变化.（2）M、N两点间的电势差.解析：（1）电荷克服静电力做功为W=Fs=qEs=4×10-8×2×102×0.3J=2.4×10-6J，即电荷电势能增加了2.4×10-6J.（2）从M点到N点电荷克服静电力做功，即静电力对电荷做负功，即WMN=-2.4×10-6J，则M、N两点间的电势差为UMN=V=60V.答案：（1）电荷电势能增加了2.4×10-6J（2）M、N两点间的电势差为60V二、电场强度与电势差的关系1.电场强度与电势差的区别（1）物理意义不同：电场强度E描述电场力的性质，电势差U描述电场能的性质.（2）E是矢量，U是标量.（3）表达式不同.（4）单位不同.2.区分电场强度的三个公式：E=、E=、E=.区别公式物理含义引入过程适用范围E=电场强度的定义式为反映电场的性质而引入适用于任意电场E=k真空中点电荷场强的计算式由E=和库仑定律导出真空中点电荷E=匀强电场中场强的计算式由F=qE和W=qU导出匀强电场3.场强的大小反映着电势变化的快慢沿场强方向是电势降落最快的方向，且场强大处电势降落得快.【例3】图2-3-3中，A、B、C三点都在匀强电场中，已知AC⊥BC，∠ABC＝60°，BC＝20cm.把一个电荷量q＝10-5C的正电荷从A移到B，电场力做功为零；从B移到C，电场力做功为-1.73×10-3J，则该匀强电场的场强大小和方向是（）图2-3-3A.865V／m，垂直AC向左B.865V／m，垂直AC向右C.1000V／m，垂直AB斜向上D.1000V／m，垂直AB斜向下解析：把电荷q从A移到B电场力不做功，说明A、B两点在同一等势面上.因该电场为匀强电场，等势面应为平面，故图中直线AB即为等势线，场强方向应垂直于等势面，可见，选项A、B不正确.UBC=V=173V，B点电势比C点低173V，因电场线指向电势降低的方向，所以场强方向必垂直于AB斜向下，场强大小E=，代入数据得E=1000V/m.答案：D三、带电粒子在匀强电场中的运动1.带电粒子的受力特点（1）重力：①有些粒子，如电子、质子、α粒子、正负离子等，除有说明或明确的暗示以外，在电场中运动时均不考虑重力；②宏观带电体，如液滴、小球等除有说明或明确的暗示以外，一般要考虑重力；③未明确说明“带电粒子”的重力是否考虑时，可用两种方法进行判断：一是比较静电力qE与重力mg，若qEmg则忽略重力，反之要考虑重力；二是题中是否有暗示（如涉及竖直方向）或结合粒子的运动过程、运动性质进行判断.（2）静电力：一切带电粒子在...