芒部中学。
高中集体备课教学案。
课题电势差
备课组高二物理组
组长廖东健
主备人廖东健
时间 2015.9.22
2、教学过程:
1.电势差。
在某一点电荷+q形成的电场中,将同一电荷放入电场的不同位置a、b两点,所受到的电场力是不同的,这是因为a、b两点的电场强度是不同的.为了研究问题的方便,我们以匀强电场为例,匀强电场中,电荷从a点移动到b点,电场力的大小f=eq为恒力,则电场力做功大小为:wab=eqscosα(α为eq与s之间的夹角)
在这里:wab/q=escosα是一个与电荷本身无关的量,
类似如重力做功w=mgh推出的w/m=gh也是与物体本身无关的物理量,只与重力场本身性质有关.
因此我们将wab/q这一比值叫做a、b两点间的电势差,用uab来表示电势差,单位伏特,简称伏,符号是v.电势差又叫电压.
uab=wab/q 或 wab=quab
电荷在场强为e的匀强场中,令电荷q由一点a移至另一点b时(如图)电场力所做的功,同样点电荷由a沿着某一曲线移至另一点c(ac在场强e的投影与ab相等)时电场力所做的功wab,wac,wab与wac相等(类比与重力做功),也就是说电场力做功与路径无关,仅与电荷运动的起末位置有关,——反映了电场本身的性质.此结论不仅适用于匀强电场而且适用于任何电场(在高中阶段不做具体证明).
因为电场力所做的功可以是正值或负值,所以两点间的电势差也可以是正值或负值.我们可以总结:
例题分析总结:应用wab=quab求解问题时:
可将q、u连同正负号一同代入,看得出的值来判断电场力做功的正或负。
也可以取q、u的绝对值代入,电场力做正功或负功由电场力与位移(运动方向)的夹角来决定。
2.电势。问:我们说室内的高度是2m,这是如何得出来的?
分析:是以室内地面作为参考平面,取参考平面的高度为零。把吊灯与室内地面的高度差作为吊灯的高度。高度差即高度的差值,电势差也就是电势的差值,那么如何定义电场中各点的电势?
分析:,若将b点的电势定义为零电势点,则a点的电势等于单位正电荷由a点移动到b点——零电势点(参考点)时所做的功.
强调:①电势通常用来表示.电场中某一点的电势,等于单位正电荷由该点移动到参考点(零点电势)时电场力所做的功.
②电势差与零点电势的选取无关,但电势是相对零点电势而言的,与零点电势的选取有关.
分析书中图13-22:
问:在电场中沿着场强方向移动1c的正电荷,电场力做功,电势分别是多少?
分析:沿着电场线的方向将单位正电荷由a、b、d点分别移动到c点,电场力做功,分别为15j、5j、-3j。则由u=w/q得出这三点的电势为a=15v、b=5v、c=-3v。
有了电势的概念我们就可以用电势的差值表示电势差:uab=a-b
问:沿着电力线方向电势如何变化?
分析:沿着电力线方向移动的正电荷uab=a-b>0, a>b,可见沿着电力线方向,电势越来越低。
3、电势能。
物体在重力场中具有重力势能,而电荷在电场中也具有能——电势能.
重力做功使物体重力势能减少,重力做多少功,重力势能就减少多少,减少的重力势能转化为动能或其它形式的能,那么电场力做功与电势能的变化有什么关系呢?
类似的:(1)电场力做正功,则电势能减少;电场力做多少功,电势能就减少多少;
(2)减少的电势能转化为电荷的动能或其它形式的能.
学生阅读129页例题2归纳总结判断做功为正或负的方法:
方法(1)可以在计算时将q、u的正负关系直接代入;得出的是正,则电场力做正功,得出的是负值,则电场力做负功。
方法(2)在代入数值时以绝对值代入,再判断电场力的方向和位移的方向来判断电场力做功的正负.
4、总结:(1)电场中两点间电势差,类同重力场中两点的高度差.
电势差:uab=wab/q (1v=1j/c) u与w、q无关。
(2)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 ,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.
(3) ,沿着电场线的方向,电势越来越低.
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