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(共26張PPT)
第一章 靜電場
1.5 電勢 電勢差
教科版（2019）高中物理必修第三冊
目 錄
1
2
3
4
新課導(dǎo)入
學(xué)習(xí)目標(biāo)
新課講解
經(jīng)典例題
5
課堂練習(xí)
6
課堂小結(jié)
1、電場力做功的特點(diǎn)是什么？
靜電力做的功與電荷的起始位置和終止位置有關(guān)，與電荷經(jīng)過的路徑無關(guān)。
2、電場力做功和電勢能的關(guān)系如何？
電場力做正功，電勢能就減少
電場力做負(fù)功，電勢能就增加
WAB = EpA-EpB
靜電力做功等于電勢能的減少量
復(fù)習(xí)引入
學(xué)習(xí)目標(biāo)
1.掌握電勢的概念.
2.理解電勢差的概念及表達(dá)式.
3.知道靜電力做功與電勢差的關(guān)系.
4.了解等勢面的意義.
5.知道電勢差和電勢、等勢面的關(guān)系.
交流與討論：
1、如圖所示的勻強(qiáng)電場，規(guī)定C點(diǎn)為電勢能零點(diǎn)，把檢驗(yàn)電荷q0從A點(diǎn)移到C點(diǎn)，寫出電場力所做功W0的表達(dá)式。
W=Eq0·x·cosα
A
B
x
α
E
2、根據(jù)電場力做功與電勢能變化的關(guān)系，寫出電荷在A點(diǎn)具有的電勢能。
W0=EpA-EpC
EpC =0
EpA=W0=Eq0·x·cosα
3、如果把電荷量2q0、3q0、…nq0的檢驗(yàn)電荷從A點(diǎn)移到C點(diǎn)，完成表格
A
B
x
α
E
+
C
檢驗(yàn)電荷電量q q0 2q0 3q0 … nq0
A→C電場力做功
電荷在A的電勢能EpA
EpA/q0
q0
交流與討論：
W0
2W0
3W0
nW0
W0
2W0
3W0
nW0
W0/q0
W0/q0
W0/q0
W0/q0
4、如果把電荷量2q0、3q0、…nq0的檢驗(yàn)電荷從B點(diǎn)移到C點(diǎn)，完成表格.
A
B
x
α
E
+
檢驗(yàn)電荷電量q q0 2q0 3q0 … nq0
B→C電場力做功
電荷在B的電勢能EpB
EpB/q0
W0’
2W0’
3W0’
nW0’
W0’
2W0’
3W0’
nW0’
W0’/q0
研究以上兩個(gè)表格，你發(fā)現(xiàn)了什么？
W0’/q0
W0’/q0
W0’/q0
q0
交流與討論：
研究表明：電場中的同一點(diǎn)，不同電荷具有的電勢能不同，但是電荷的電勢能Ep與其電荷q0的比值是一定值。
A
B
x
α
E
+
C
在電場中不同點(diǎn)，這個(gè)比值一般不同。
在這個(gè)比值較大的地方，相同的電荷具有的電勢能較大。
可見，這個(gè)比值從能量的角度描述了靜電場中該位置的性質(zhì)
q0
交流與討論：
一、電勢
1、定義：
電荷在電場中某一點(diǎn)的電勢能與它的電荷量的比值，叫做這一點(diǎn)的電勢。
2、定義式：
3、單位：伏特，符號為V
4、電勢只有大小，沒有方向，是標(biāo)量。
5、電勢具有相對性
電勢是相對于零勢能參考點(diǎn)的，
一般選取無窮遠(yuǎn)電勢為0，實(shí)際應(yīng)用中常取大地電勢為0
（注意：φ，Ep，q代入正負(fù)值計(jì)算）
1、電場中兩點(diǎn)間電勢的差值，叫電勢差，也叫電壓。
則有
或者
顯然
電場中A點(diǎn)的電勢為
，B點(diǎn)的電勢為
2、設(shè)電場中A、B兩點(diǎn)的電勢為UAB
3、電勢差是標(biāo)量，正負(fù)不表示方向，表示兩點(diǎn)間電勢的高低。
二、電勢差
或
電荷q從電場中A點(diǎn)移到B點(diǎn)，
電場力做功
電場力做功與電勢差的關(guān)系：
說明：
①由UAB＝WAB/q知，UAB在數(shù)值上等于單位正電荷由A移到B點(diǎn)時(shí)電場力所做的功WAB
②公式WAB＝qUAB適用于任何電場，UAB為電場中A、B兩點(diǎn)間的電勢差．
③電勢差單位也是伏特，是描述電場本身性質(zhì)的物理量，只與位置有關(guān)。
（注意：WAB，UAB，q代入正負(fù)值計(jì)算）
電勢的正負(fù)是與零電勢點(diǎn)相比較而言的，某點(diǎn)的電勢為正，即表示該點(diǎn)電勢比零點(diǎn)高，正電荷放在該點(diǎn)，電勢能比放在零點(diǎn)時(shí)的電勢能大。
某點(diǎn)的電勢為負(fù)，即表示該點(diǎn)電勢比零點(diǎn)低，正電荷放在該點(diǎn)，電勢能比放在零點(diǎn)時(shí)的電勢能小。
思考與討論：如果放的是負(fù)電荷呢？
E
+
零電勢
+
Ep=qφ
→
三、電勢和電勢差的正負(fù)
AB兩點(diǎn)間的電勢差如果為正，表示A點(diǎn)電勢高于B點(diǎn)，正電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)過程中，電場力做正功，反之，電場力做負(fù)功。
某點(diǎn)電勢的正負(fù)，與零電勢的選取有關(guān)。但兩點(diǎn)間電勢差的正負(fù)及數(shù)值，與零電勢的選取無關(guān)。
E
A
B
三、電勢和電勢差的正負(fù)
討論交流：
1.把正電荷+q從A移動到B，電場力做什么功？AB兩點(diǎn)哪一點(diǎn)電勢較高？
E
A
B
2.把負(fù)電荷-q從A移動到B，電場力做什么功？AB兩點(diǎn)哪一點(diǎn)電勢較高？
3.如果這是一個(gè)正點(diǎn)電荷電場的電場線，那么場源電荷離A近還是離B近？
4.如果這是一個(gè)負(fù)點(diǎn)電荷電場的電場線，那么場源電荷離A近還是離B近？
做正功，A高
做負(fù)功，A高
A近
B近
結(jié)論：沿電場線方向，電勢降低
在地圖上，常用等高線表示地勢的高低。
在電場的圖示中，常用等勢面來表示電勢的高低。
電場中電勢相同的各點(diǎn)構(gòu)成的面叫做等勢面
可以形象描述電勢的分布
四、等勢面
幾種常見的等勢面
正點(diǎn)電荷的等勢面
勻強(qiáng)電場的等勢面
等量異種電荷的等勢面
等量同種電荷的等勢面
四、等勢面
（1）在同一等勢面上的任意兩點(diǎn)間移動電荷，電場力不做功
（2）電場線（或E）垂直等勢面，且由電勢較高的等勢面指向電勢較低的等勢面
等勢面的特點(diǎn)
（4）等勢面密處場強(qiáng)大、電場線密，等勢面疏處場強(qiáng)小、電場線疏
（3）不同等勢面在空間不相交、不相切，閉合
（5）沿電場方向電勢降低最快
（6）勻強(qiáng)電場中電勢均勻變化
20
10
0
典例分析
1．如圖所示，Q是帶正電的點(diǎn)電荷，P1、P2為其產(chǎn)生的電場中的兩點(diǎn)，若E1、E2分別為P1和P2兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度的大小，φ1、φ2分別為P1和P2兩點(diǎn)的電勢，則(　　)
A．E1>E2，φ1>φ2　　　 B．E1>E2，φ1<φ2
C．E1φ2 D．E1A　由正電荷周圍電場線的特點(diǎn)可知E1>E2，沿電場線方向電勢逐漸降低，可知φ1>φ2，A正確．
典例分析
2.(多選)如圖所示，a、b、c、d為一族與水平面平行的等勢面，且Uab＝Ubc＝Ucd＜0，一質(zhì)量為m的帶電油滴沿圖中的曲線由A向B運(yùn)動，下列說法正確的是(　　)
A．油滴一定帶負(fù)電
B．油滴做勻變速曲線運(yùn)動
C．從A點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn)，油滴的電勢能增加
D．從A到B的運(yùn)動過程中，油滴重力勢能的改變量等于電勢能的改變量
典例分析
由題圖和Uab＝Ubc＝Ucd＜0可知電場E為勻強(qiáng)電場，且方向豎直向下，根據(jù)運(yùn)動軌跡偏轉(zhuǎn)方向可判斷油滴帶負(fù)電，故A、B正確．從A點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn)，電場力做正功，油滴的電勢能減小，故C錯(cuò)誤；根據(jù)動能定理可知，油滴重力勢能的改變量等于電勢能的改變量和動能的改變量，故D錯(cuò)誤．
典例分析
3．(多選)如圖所示，某區(qū)域電場線左右對稱分布，M、N為對稱線上的兩點(diǎn)．下列說法正確的是(　　)
A．M點(diǎn)的電勢一定高于N點(diǎn)電勢
B．M點(diǎn)的場強(qiáng)一定大于N點(diǎn)場強(qiáng)
C．正電荷在M點(diǎn)的電勢能大于在N點(diǎn)的電勢能
D．將電子從M點(diǎn)移動到N點(diǎn)，電場力做正功
典例分析
AC 沿電場線方向，電勢降低，所以M點(diǎn)電勢一定高于N點(diǎn)電勢，A正確．電場線的疏密程度表示電場的強(qiáng)弱，由題圖可知，M點(diǎn)場強(qiáng)一定小于N點(diǎn)場強(qiáng)，B錯(cuò)誤．若把正電荷由M點(diǎn)移到N點(diǎn)，電場力做正功，電荷的電勢能減小，所以EpM＞EpN，C正確．電子在電場中受電場力的方向沿N指向M，電子從M點(diǎn)移動到N點(diǎn)，電場力做負(fù)功，D錯(cuò)誤．
典例分析
4．在如圖所示的四種電場中，分別標(biāo)記有a、b兩點(diǎn)．其中a、b兩點(diǎn)的電勢相等，電場強(qiáng)度大小相等、方向也相同的是(　　)
A．圖甲：與點(diǎn)電荷等距的a、b兩點(diǎn)
B．圖乙：兩等量異種點(diǎn)電荷連線的中垂線上與連線等距的a、b兩點(diǎn)
C．圖丙：點(diǎn)電荷與帶電平板形成的電場中平板上表面的a、b兩點(diǎn)
D．圖丁：勻強(qiáng)電場中的a、b兩點(diǎn)
典例分析
B　[圖甲中的a、b兩點(diǎn)電勢相同，場強(qiáng)的大小也相同，但是場強(qiáng)的方向不同，故A錯(cuò)誤．圖乙中的a、b兩點(diǎn)的電勢相等，電場強(qiáng)度大小相等、方向都是水平向左，故B正確．圖丙中的a、b兩點(diǎn)電勢相等，場強(qiáng)的方向垂直于平板，但是大小不同，故C錯(cuò)誤．圖丁中的勻強(qiáng)電場中的a、b兩點(diǎn)，a點(diǎn)的電勢低于b點(diǎn)的電勢，兩點(diǎn)的場強(qiáng)大小和方向均相同，故D錯(cuò)誤．]
課堂小結(jié)
一、電勢：
二、電勢差：電場中兩點(diǎn)間電勢的差值，叫電勢差，也叫電壓。
電場力做功與電勢差的關(guān)系：
三、電勢和電勢差的正負(fù)
四、等勢面：電場中電勢相同的各點(diǎn)構(gòu)成的面叫做等勢面
掌握常見的等勢面分布
或
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