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免费下载原创《1.5电势差》ppt课件(高中人教版物理选修3-1)

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下图是高压电器设备的放电现象,你想探究什么是“电压”吗?
一、电势差(电压)
1.定义:电场中两点间 的差值.
2.表达式:UAB= ,UBA= ,UAB=-UBA.
3.电势差是 ,但有正负(φA>φB,UAB>0,φA<φB,UAB<0).
4.单位: .
电势
φA-φB
φB-φA
标量
V(伏)
二、电势差与静电力做功的关系
1.WAB= =qφA-qφB=q(φA-φB)

即WAB= 或UAB=
2.(1)由UAB=WAB/q可以看出,UAB在数值上等于单位正电荷由A移到B点时 .若单位正电荷做 ,UAB为正值;若单位正电荷做 ,则UAB为负值.
(2)公式WAB=qUAB适用于任何 ,UAB为电场中A、B两点间的 .WAB仅是电场力的功,不包括从A到B移动电荷时,可能还有其他力的功.式中各量均有正、负,计算中W与U的角标要对应,即:有WAB= ,WBA= .
EPA-EPB
qUAB
电场力所做的功WAB
正功
电场
电势差
qUAB
qUBA
负功
答案:①有关 ②无关 ③无关 ④有关 ⑤有关 ⑥无关 ⑦有关
一、电势和电势差的区别与联系
二、对电场强度、电势差、电势和电势能几个概念的理解
1.电场强度、电势都是由电场本身决定的,与是否放入电荷无关;而电势能是由电场和电荷共同决定的.
2.电场强度是描述电场强弱和方向的物理量,也是反映电场力的性质的物理量;而电势和电势能是反映电场能的性质的物理量.
3.电势、电势能的大小与零参考点的选取有关,是相对的,而电势差的大小与零参考点无关.
误区1:带电体在电场中运动时,对电场力做功引起的电势能变化,与其它力做功引起的能量变化分辨不清.
点拨:(1)只有电场力做功
只发生电势能和动能之间的相互转化,电势能和动能之和保持不变,它们之间的大小关系为:
W电=-ΔE电=ΔEk.
(2)只有电场力和重力做功
只发生电势能、重力势能和动能之间的相互转化,电势能、重力势能、动能三者之和保持不变,功和能的大小关系为:W电+WG=-(ΔE电+ΔEp)=ΔEk
(3)多种力做功
多种形式的能量参与转化,要根据不同力做功和不同形式能转化的对应关系分析,总功等于动能的变化,其关系为:W电+W其他=ΔEk.
误区2:对电势差的概念理解不深刻
点拨:(1)电场中两点间电势差可以与高度差类比,两点间高度差越大,物体在重力作用下做功越多;两点间电势差越大,电荷在电场力作用下做功越多.
将一个电量为-2.0×10-8C的点电荷,从零电势点S移到M点要克服电场力做功4.0×10-8J,则M点电势φM=________.若将该电荷从M点移到N点,电场力做功1.4×10-7J,则N点的电势φN=________,MN两点的电势差UMN=________.
解析:本题可用三种方法解
解法一:各量的正负均代入公式中,由
解法三:整体法.将电荷自S点移到M点,再移到N点看做一个全过程来分析,
WSN=WSM+WMN=(-4.0×10-8+1.4×10-7)J=1.0×10-7J

所以φN=5V
答案:-2V;5V;-7V
点评:本题采用多种解法,可以开阔学生的视野,培养他们解答实际问题的能力.在求电势差时,应考虑电势差的正负.这样处理对进一步认识两点的电势高低有好处.
如图所示,a、b、c是氢原子的核外电子绕核运动的三个可能轨道,取无穷远电子的电势能为零,电子在a、b、c三个轨道时对应的电势能分别为-13.6eV,-3.4eV,-1.51eV,由于某种因素(如加热或光照)的影响,电子会沿椭圆轨道跃迁到离核更远的轨道上运动,求:
(1)a、b、c三点的电势大小.
(2)a、b间,b、c间电势差的大小.
答案:(1)13.6V,3.4V,1.51V (2)10.2V,1.89V
解析:(1)因为杆是光滑的,所以小球从A点滑到B点的过程中只有两个力做功:电场力做的功WE和重力做的功mgh,由动能定理得:
点评:因为Q是正点电荷,所以以Q为圆心的球面是一个等势面,这是一个重要的隐含条件.由A点到B点的过程中电场力是变力,所以不能直接用W=Fl求解,只能考虑运用功能关系.
如图所示,质量为m,带电荷量为q的粒子,以初速度v0从A点竖直向上射入真空中的沿水平方向的匀强电场中,粒子通过电场中B点时,速率vB=2v0,方向与电场的方向一致.则:
(1)小球沿竖直方向做什么运动?B点竖直高度h为多大?
(2)A、B两点间电势差为多大?
闪电是云层与云层或云层与高大建筑物间放电所致,在放电过程中将释放大量能量.1970年春季的一个雷雨交加的上午,湖北古城黄州的青云塔顶尖被雷击为两截,据有关专家估算雷击时释放能量约为3.2×106J,假若从云层移向塔顶的电量为32C,则云层与塔顶间电势差为________V,相当于释放电子________个.
答案:1×105;2×1020
点评:本题结合雷击问题考查了电场力做功与电势差的关系,弄清物理情境是解题关键.
如下图所示,虚线方框内有一匀强电场,A、B、C为该电场中三点,已知:φA=12V,φB=6V,φC=-6V,试在该虚线框内作出该电场的示意图,(画出几条电场线),并要求保留作图时所用的辅助线.若将一个电子从A点移到B点,电场力做功多少电子伏?
答案:要画电场线,先找等势面(线).
连FD即为等势线,由电场线与等势面(线)垂直且由高电势指向低电势,可画出电场线如图所示.
将一电子从A移到B,电场力做功为:
W=-eUAB=-e×(12-6)V=-6eV.