《电势差》(教学).ppt

.复习巩固：复习巩固：1 1、电场力做功的特点是什么？、电场力做功的特点是什么？静电力做的功与电荷的起始位置和终止位置静电力做的功与电荷的起始位置和终止位置有关，但与电荷经过的路径无关有关，但与电荷经过的路径无关。2 2、电场力做功和电势能的关系如何？、电场力做功和电势能的关系如何？电场力做正功，电势能就减少电场力做正功，电势能就减少电场力做负功，电势能就增加电场力做负功，电势能就增加W WABAB =E=EPAPA-E-EPBPB3 3、电势能和电势的关系如何？它们是绝对、电势能和电势的关系如何？它们是绝对量还是相对量？量还是相对量？它们都是相对量，与零势能点的选择有关。它们都是相对量，与零势能点的选择有关。.类比法类比法重力场重力场电场电场 重力重力电场力电场力某点的高度某点的高度某点的电势某点的电势重力势能重力势能电势能电势能重力做功重力做功电场力做功电场力做功WG=EP1-EP2W电电=EPA-EPB两点两点间间高度高度差差？.从上节所学的知识我们知从上节所学的知识我们知道，电场中各点的电势一般道，电场中各点的电势一般来说是来说是不相等不相等的，也就是说，的，也就是说，电场中两点的电势存在一个电场中两点的电势存在一个差值，这个差值我们把它叫差值，这个差值我们把它叫做做“电势差电势差”。.定义定义1：电场中两点间的电势之差电场中两点间的电势之差。俗称俗称电压电压。一、电势差一、电势差设电场中设电场中A A点的电势为点的电势为，B B点的电势为点的电势为（1）计算式：）计算式：,U UABAB=-U=-UBABA（2）单位：伏特（）单位：伏特（V）.a.a.电场中某点的电势，就是该点相对于电场中某点的电势，就是该点相对于零势点的电势差。零势点的电势差。b.b.电池的电压为电池的电压为1.51.5V V，就是说其正极的电势就是说其正极的电势比负极高比负极高1.5V1.5V；灯泡获得灯泡获得1V1V的电压就是说的电压就是说其两端间的电势之差为其两端间的电势之差为1V1V。c.c.若电场中有若电场中有A A、B B两点，两点，A A=4V=4V、B B=-2V=-2V，则则A A、B B两点的电势差是多少？两点的电势差是多少？UAB=6V 或或UBA=-6V.电势差的另一种定义方法电势差的另一种定义方法-比值定义法比值定义法定义定义2:电荷电荷q在电场力作用下由在电场力作用下由A点移到另一点移到另一点点B的过程中，电场力做的功的过程中，电场力做的功WAB与电荷量与电荷量q的比值，叫的比值，叫A、B两点之间的电势差两点之间的电势差UAB。电势差在数值上等于移动单位正电荷所做的功电势差在数值上等于移动单位正电荷所做的功注：电场力做功有正负之分，电场力做正功注：电场力做功有正负之分，电场力做正功WAB0；电场力做负功，；电场力做负功，WAB0；对负电荷取；对负电荷取q0；利用；利用该式计算时，要注意到该式计算时，要注意到WAB、q及及UAB的正负的正负.公式公式 的应用的应用说明：说明：此适用于任何电场。此适用于任何电场。此适用于任何电场。此适用于任何电场。式中式中ABAB 、ABAB 、q q都有正负，计算时都要注意各量都有正负，计算时都要注意各量的正负。的正负。【提出问题提出问题】UAB由什么决定？由由什么决定？由WAB、q决定吗？决定吗？WAB由由q、UAB决定吗？决定吗？【分析分析】UAB仅由电荷移动的两位置仅由电荷移动的两位置A、B决定，与所经决定，与所经路径、路径、WAB、q均无关，但可由均无关，但可由 计算计算，而，而WAB却却由由q、UAB决定。这些也可由比值定义法定义概念的共性决定。这些也可由比值定义法定义概念的共性规律中得到。规律中得到。【归纳总结归纳总结】电势差电势差UAB与与q、WAB均无关仅与电场中均无关仅与电场中A、B两位置有关。故电势差反映了电场本身的性质。两位置有关。故电势差反映了电场本身的性质。【结论结论】电势差的物理意义：电势差反映了电场本身的电势差的物理意义：电势差反映了电场本身的性质。性质。.思考题思考题1 1、电势差可以是正值也可以是负值，电势差、电势差可以是正值也可以是负值，电势差的正负表示什么意义？的正负表示什么意义？表示两点电势高低表示两点电势高低2 2、如果某一点的高度可以理解为该点距离、如果某一点的高度可以理解为该点距离零参考点的高度差，那么某一点的电势应该零参考点的高度差，那么某一点的电势应该如何理解呢？如何理解呢？某一点的电势可以理解为距离零参考点某一点的电势可以理解为距离零参考点的电势差的电势差A=UAO返回返回.（3 3）电势差是标量。其正负表示大小。）电势差是标量。其正负表示大小。我们知道，处于静电平衡状态的导体我们知道，处于静电平衡状态的导体是一个等势体，若导体上各点存在电势差，是一个等势体，若导体上各点存在电势差，则电荷就要定向移动，电场力就要作功。可则电荷就要定向移动，电场力就要作功。可见，电势差与电功有一定的关系。见，电势差与电功有一定的关系。猜想：电势差的大小与零电猜想：电势差的大小与零电猜想：电势差的大小与零电猜想：电势差的大小与零电势点的选取有关吗？势点的选取有关吗？势点的选取有关吗？势点的选取有关吗？无无关关.用公式用公式W WABAB=qU=qUABAB 时，时，W WABAB、q q、U UABAB都有正负，计都有正负，计算时都要带正负号。算时都要带正负号。电场力做的功（电功）：电场力做的功（电功）：如图所示，电荷如图所示，电荷q q从电场中的从电场中的A A移移动到动到B B时，电场力做的功为：时，电场力做的功为：A AB B二静电力做功与电势差的关系：二静电力做功与电势差的关系：.典型例题：典型例题：1 1、如图所示的电场中，、如图所示的电场中，A A、B B两点间的电势差两点间的电势差U UAB AB=20 V=20 V，将点电荷，将点电荷q q=-210-9C=-210-9C，由，由A A点移到点移到B B点，静电力所做的功是多少？点，静电力所做的功是多少？解：电场力所做的功解：电场力所做的功WAB=UABq =20（210-9）=-4.010-8J.典型例题：典型例题：2、在电场中把在电场中把2.0 2.0 10-10-9 9C C的正电荷从的正电荷从 A A点移到点移到B B点点,静电力做功静电力做功1.5 1.5 1010-7-7J.J.再把这个电荷从再把这个电荷从 B B点点移到移到 C C点点,静电力做功静电力做功-4.0-4.0 1010-7-7J.J.（1）.A、B、C三点中哪点电势最高？哪点最低？三点中哪点电势最高？哪点最低？（2）.A、B间，间，B、C间，间，A、C间的电势差各是间的电势差各是多少？多少？（3）.把把-1.5 10-9C的电荷从的电荷从A点移到点移到C点电场力点电场力做多少功？做多少功？（4）.根据以上所得结果，定性地画出电场分布的根据以上所得结果，定性地画出电场分布的示意图，标出示意图，标出A、B、C三点可能的位置三点可能的位置.据动能定理有：据动能定理有：Ek=W=qU =1.610-191J =1.6 10-19J即：即：1ev=1.6 10-19J 3 3、在研究微观粒子常用电子伏特、在研究微观粒子常用电子伏特(eV)(eV)做能做能量的单位。量的单位。1eV1eV等于一个电子经过等于一个电子经过1v1v电压加电压加速后所增加的动能。请推导电子伏特与焦速后所增加的动能。请推导电子伏特与焦耳的换算关系。耳的换算关系。返回返回.一、电势差（一、电势差（1）定义）定义：电场中两点间电势的差值，也叫电压。用电场中两点间电势的差值，也叫电压。用UAB 表示。表示。（2）公式：）公式：或或 .所以有：所以有：=-电势差是标量，可正可负。正负表示两点电势的高低。与零电电势差是标量，可正可负。正负表示两点电势的高低。与零电势点的选取有关，电势差的数值与零电势点的选取无关。势点的选取有关，电势差的数值与零电势点的选取无关。电势差电势差UAB与与q无关，仅与电场中无关，仅与电场中A、B两位置有关，反映电场本两位置有关，反映电场本身的性质。身的性质。电场中电场中A、B两点间的电势差跟移动电荷的路径无关，只与两点间的电势差跟移动电荷的路径无关，只与AB位位置有关置有关二静电力做功与电势差的关系：二静电力做功与电势差的关系：WABqUAB。场力做功，电势能。场力做功，电势能减少；做多少功，电势能就减少多少减少；做多少功，电势能就减少多少三电势差和电势三电势差和电势UABAB、UBABA UABUBA设定零电势点，由电势差定义各个点的电势：电场设定零电势点，由电势差定义各个点的电势：电场中某一点的电势中某一点的电势 ，等于单位正电荷由该点移动到参考点（零点，等于单位正电荷由该点移动到参考点（零点电势）时电场力所做的功电势）时电场力所做的功符号的处理：将各量的正、负号代入公式，并根据结果的正、负号符号的处理：将各量的正、负号代入公式，并根据结果的正、负号进行判断。进行判断。板书设计：电势差板书设计：电势差.重力重力场场在地球的周围存在地球的周围存在重力场在重力场 电场电场在电荷的周围存在电在电荷的周围存在电场场重力重力势能势能由相互作用的物体和由相互作用的物体和地面间的相对位置决地面间的相对位置决定的势能叫重力势能定的势能叫重力势能电势能电势能由相互作用的电荷间的由相互作用的电荷间的相对位置决定的势能叫相对位置决定的势能叫做电势能做电势能重力重力做功做功与重与重力势力势能的能的变化变化关系关系重力做功重力势能减重力做功重力势能减少；克服重力做功重少；克服重力做功重力势能增加；重力做力势能增加；重力做功的多少等于重力势功的多少等于重力势能的变化量能的变化量电场力电场力做功与做功与电势能电势能的变化的变化关系关系电场力做功电势能减少；电场力做功电势能减少；克服电场力做功电势能克服电场力做功电势能增加；电场力做功的多增加；电场力做功的多少等于电势能的变化量少等于电势能的变化量高高度度指相对于参考平面（零指相对于参考平面（零高度）的距离在同一高高度）的距离在同一高度处度处电势电势指相对于零电势点的电势值指相对于零电势点的电势值在同一位置在同一位置 高度高度差差指指A A、B B两点高度的差两点高度的差值值电势差电势差 指指A A、B B两点电势的差值两点电势的差值.1.1.下列说法正确的是（下列说法正确的是（）A.A.电势差和电势一样，是相对量，与零点的选取电势差和电势一样，是相对量，与零点的选取有关有关 B.B.电势差是个标量，但是有正负之分电势差是个标量，但是有正负之分 C.C.由于电场力做功跟移动电荷的路径无关，所以由于电场力做功跟移动电荷的路径无关，所以电势差也跟移动电荷的路径无关，只跟这两点的位置电势差也跟移动电荷的路径无关，只跟这两点的位置有关。有关。D.ABD.AB两点的电势差是恒定的，不随零电势点的两点的电势差是恒定的，不随零电势点的不同位置而改变，所以不同位置而改变，所以 U UABAB=U=UBABA BC.2.对于电场中对于电场中A、B两点，下列说法中正确的是（两点，下列说法中正确的是（）A.电势差的定义式电势差的定义式UAB=WAB/q，说明两点间的电势，说明两点间的电势 差差UAB与电场力做功与电场力做功WAB成正比，与移动电荷的成正比，与移动电荷的 电荷量电荷量q成反比。成反比。B.A、B两点间的电势差等于将正电荷从两点间的电势差等于将正电荷从A点移动到点移动到 B点电场力做的功。点电场力做的功。C.将将1C电荷从电荷从A点移到点移到B点，电场力做点，电场力做1J的功，这的功，这 两点的电势差为两点的电势差为1V。D.电荷由电荷由A点移动到点移动到B点的过程中，除受电场力外，点的过程中，除受电场力外，还受其他力作用，电荷的电势能的变化就不再等还受其他力作用，电荷的电势能的变化就不再等 于电场力做的功。于电场力做的功。C.3.电场中，把点电荷电场中，把点电荷q=+210-11C，由，由A点移到点移到B点，点，电场力做功电场力做功WAB=410-11J。A、B两点间的电势差两点间的电势差UAB等于多少？等于多少？B、A两点间的电势差两点间的电势差UBA等于多少等于多少？解：由静电力做功与电势差的关系得解：由静电力做功与电势差的关系得 V V.4.4.电场中电场中A A、B B 两点的电势是两点的电势是 A A=800 V800 V，B B=-200 V-200 V，把电荷，把电荷q q=-1.510=-1.510-8-8C C由由A A点移到点移到B B点，电场力做了多少功？电势能点，电场力做了多少功？电势能是增加还是减少，增加或者减少多少？是增加还是减少，增加或者减少多少？解：解：U UABAB=A AWWABAB=qUqUABAB=（-1.510-1.510-8-8）10001000 =-1.510 =-1.510-5-5 J J电场力做负功，则电势能增加，增加电场力做负功，则电势能增加，增加1.5101.510-5-5J JB B=800-=800-（-200-200）=1000 V=1000 V.5.5.带电量为带电量为+310+310-6-6C C的粒子先后经过电场中的的粒子先后经过电场中的A A、B B 两点，克服电场力做功两点，克服电场力做功610610-4-4J J，已知，已知B B点电势为点电势为 50V 50V，则（，则（l l）A A、B B间两点间的电势差是多少？间两点间的电势差是多少？（2 2）A A点的电势是多少？（点的电势是多少？（3 3）电势能变化了多少？）电势能变化了多少？（4 4）把电量为）把电量为-310-310-6-6C C的电荷放在的电荷放在A A点的电势能是多少？点的电势能是多少？解：解：（1 1）（2 2）A A=U=UABAB+B B=（-200+50-200+50）V=-150VV=-150V（3 3）因为克服电场力做功）因为克服电场力做功610610-4-4J J，所以电势能增，所以电势能增 加了加了610610-4-4J J。（4 4）E EpApA=q q A A=-3=-31010-6-6(-150)J=4.5(-150)J=4.51010-4-4J J返回返回.教学目标教学目标 1运用类比值定义的方法，得到电势差的公式，运用类比值定义的方法，得到电势差的公式，让学生理解电势差是描述电场的能的性质的物理让学生理解电势差是描述电场的能的性质的物理量，理解电势差与零点电势面位置的选取无关，量，理解电势差与零点电势面位置的选取无关，熟练应用其概念及定义式熟练应用其概念及定义式 进行相关的计算进行相关的计算2推导得出在电场中移动电荷时静电力做功与推导得出在电场中移动电荷时静电力做功与两点间电势差之间的关系，会应用静电力做功的两点间电势差之间的关系，会应用静电力做功的公式进行相关的计算。公式进行相关的计算。返回返回.设计说明设计说明本节课虽然作为电场一章中很简短的一节，但起着承前启后的重要作用。在教学中，引领学生运用类比重力场的方法引入电势差的概念，激起学生对知识的亲切感和关联体验。教学设计中让学生尽量多地参与到课堂活动中来，通过理论探究、讨论分析等环节，灵活采用自主、探究、合作的学习方式，培养学生严密的逻辑思维能力和严谨的治学精神。.3通过理论探究得到两点间电势差和电势的通过理论探究得到两点间电势差和电势的关系表达式，知道两点之间电势差的正负号与关系表达式，知道两点之间电势差的正负号与这两点的电势高低之间的对应关系，培养对比这两点的电势高低之间的对应关系，培养对比学习的学习方法，培养逻辑思维能力。学习的学习方法，培养逻辑思维能力。4.将和已经掌握的知识进行类比、概括讲述新将和已经掌握的知识进行类比、概括讲述新知识，培养学生对新知识的自学能力，逻辑推知识，培养学生对新知识的自学能力，逻辑推理能力，以及抽象思维的能力理能力，以及抽象思维的能力.教学重点难点教学重点难点 返回返回1、电势差的概念是一个比较困难的过程。对、电势差的概念是一个比较困难的过程。对此，我们应引导学生应用类比的方法此，我们应引导学生应用类比的方法2、学生对电势能和电势理解不够透彻将直接、学生对电势能和电势理解不够透彻将直接影响到对电势差的认识。影响到对电势差的认识。3、通过实例加深学生对电势差的理解。、通过实例加深学生对电势差的理解。.教学分析教学分析 在本节内容中，涉及到前面电势的讲解，所以学生须有电势能和电势的相关知识，并与学生以前所学的重力势能有相似的规律和原理，因此讲解时可以采取类比、概括这一物理教学中常用的教学方法教材中首先导出电场力做功的特点，对比重力做功引起势能的变化，得到电势、电势差、电势能的概念，所以以比值法定义电势差的概念为起点，强化电势差与电场力做功和试探电荷无关，运用理论探究的方法，由电场力做功和电势能的关系导出电势差和电势的关系，从而得到电势差命名的由来。返回返回.在物理学中，特别是在技术应用方面常用到的是电势差的概念，电势差往往比电势更有意义。引入电势差的概念，使求静电力做功的计算十分方便，不必考虑静电力的大小和电荷移动的路径，特别是对于静电力是变力时，就只能用WABqUAB来计算。.教法分析教法分析（1）首先在学生已有的基础上引导学生为什么要提出电势差概念，运用比值法定义电势差引入概念的教学，以加深对该比值式的理解。并学会熟练应用静电力做功的公式进行相关的计算。（2）通过理论探究找到两点间电势差和电势的关系表达式，确定两点之间电势差的正负号与这两点的电势高低之间的对应关系，并能够理解电势差的数值与零势面的选取无关。让学生明白为什么要学，怎样学，学了有什么用，以此来突破教学的难点。（3）说明电势差的单位以及标量性，关于电势差公式的应用时，注意公式中物理量的正负，理解正负只是表示电势的高低而不是方向（4）电势、电势差、电势能的概念比较抽象，在讲解时可以通过引入重力场的有关概念进行类比，以增强知识的可感知性，这有助于学生的理解。但还需要注意的是，在讲解中不仅要掌握好教学的深度，同时要加强学生从不同的知识角度能的角度、功能关系的角度学习本节知识，从一个更高的全面的基准点对已学知识进行综合，加强学生自身知识的再更新能力.返回返回.