1、第3節電勢差知識脈絡(教師用書獨具)學習目標i理解電勢差，了解電勢差與電場力做功之間的關系，會用公式w=qUAB進行有關的計算.(難點)2. 了解電勢差與電場強度之間的關系，會用公式e=Uab進行有關的計算.(重點)3.了解示波器工作原理.(重點)自主預習探新知知識梳理(1) 、電勢差與電場力做功電勢差定義：電場中兩點電勢的差值，用符號U表示.(3) 定義式：Uab=也一妲單位：與電勢單位相同，國際單位是伏特，符號為V.(4) 標矢性：電勢差是標量，但是有正負.Uab>0,表示A點電勢比B點電勢高.(1) 電場力做功公式：Wb=EpAEpB=qUAB.(2) 電子伏特：1eV=1.60X

2、10一19J,表示在電勢差為1V的兩點之間電子自由移動時電場力所做的功.1. 二、電場強度與電勢差的關系關系式：E=晉.圖2-3-1(1) 適用條件勻強電場.(2) d是沿電場方向兩點間的距離.1 3物理意義：電場強度等于沿電場方向單位距離上的電勢差三、示波器的工作原理示波器的核心部件是示波管.示波管的結構和工作原理：構造如圖2-3-2所示.陰極射線管示波器主要由電子槍、偏轉電極、熒光屏組成，示波管內抽成真空.圖2-3-2基礎自測思考判斷電勢差的正、負代表了電勢差的大小.(X)提示電勢差正、負表示了兩點間電勢的高低.Uab=6V，表示A點電勢比B點高6V.(X)提示Uab=g權故Uab=6V表

3、示A點電勢比B點低6V.把正電荷從A點移到B點，電場力做正功，則有Uab>0.(2)公式Uab=W竿說明兩點間的電勢差Uab與電場力做功Wab成正比，與移動電荷的電荷量q成反比.(X)提示電場兩點間的電勢差與Wab和q無關.把正電荷從A點移到B點，電場力做正功，則有Uab>0.(2)電場中A、B兩點間的電勢差Uab等于把正電荷q從A點移動到B點時電場力所做的功.(X)提示單位正電荷q從A點移到B點時電場力做的功.由E=d可知，E與U成正比，與d成反比.(X)提示E與U和d無關.(8)場強的方向是電勢降落最快的方向.(2)侈選)下列說法中正確的是()【導學號：46242070】A.沿

4、電場線的方向，電勢逐漸降低A、B兩點間的電勢差與零電勢點的選取有關電勢差是一個標量，但有正值和負值之分電場中某點的電勢和放入該點的電荷的電性、電荷量無關ACD沿電場線的方向電勢逐漸降低，選項A正確；某點的電勢和零電勢點的選取有關，但兩點間的電勢差和零電勢點的選取無關，選項B錯誤；電勢差是標量，可正、可負，選項C正確；電場中某點的電勢和檢驗電荷無關，由電場本身的性質決定，選項D正確對公式E=Uab/d的理解，下列說法正確的是()此公式適用于計算任何電場中a、b兩點間的電勢差a點和b點間距離越大，則這兩點的電勢差越大公式中d是指a點和b點之間的距離公式中的d是勻強電場中a、b兩個等勢面間的垂直距離

5、UabD公式E=僅適用于勻強電場，且d為a、b兩點距離沿電場線方向的投影，故選D.侈選)如圖所示，B、C、D三點都在以點電荷+Q為圓心的某圓上，將一試探電荷從B、C、D各點分別移到A點時，電場力做功大小關系是()A.Wsa>WcaB.Wda>WbaC.Wda=WdaD.Wba=WcaCD點電荷的等勢面為同心球面，故B、C、D三點位于同一等勢面上，故Uba=Uca=Uda，將同一試探電荷從B、C、D各點分別移到A點，由W=qU可得電場力做功相同，故選項C、D正確.合作探究攻重難電勢差與電場力做功的關系電勢差的“兩性”(1)標量性：電勢差是標量，但有正、負，其正負表示兩點電勢的高低，可

6、表示為Uab=Uba，電勢差的大小叫電壓，U=|Uab|=|Uba|.絕對性：電場中兩點間的電勢差只與兩點的位置有關，與零電勢點的選取無關，只要兩點是確定的，兩點間的電勢差就是確定值.對公式Wab=qUAB或Uab=的理解qUab=姬可以看成電勢差的定義式，是按比值法定義的物理量.電勢差Uabq由電場本身決定，與q、Wab無關.(1) 在一般的計算中，各物理量都要帶入符號，即WAb、Uab、q均可正可負，其中Wab取正號表示從A點移動到B點時靜電力做正功，WAb取負號表示從A點移動到B點時靜電力做負功，做負功時也可以說成電荷克服電場力做了功.(3)注意：用公式Wab=qUAB或Uab=

7、5;¥計算時W與U的角標要對應.世把帶電荷量2X108C的正點電荷從無限遠處移到電場中A點，要克服電場力做功8X10“J,若把該電荷從無限遠處移到電場中B點，需克服電場力做功2X106J,取無限遠處電勢為零.求：(2) (1)A點的電勢；A、B兩點的電勢差；若把2X10_5C的負電荷由A點移到B點電場力做的功.解析(1)正點電荷從無限遠處移到電場中A點，要克服電場力做功8X10_J,所以Epa=8X10-6J.(|a=EpAq8X10-62X10-8V=400V.(2)EpB=2X10-6J,EpB毎二ET2X10-682X10-V=100V.由電勢差定義：Uab=機一俎=300V.

8、(3) 把2X10-5C的負電荷由A點移到B點電場力做的功為Wb=qUAB=2X10-5X300J=6X103J.答案(1)400V(2)300V(3)6X103J求解電場力做功的常用方法(1) 功的定義法：W=qEd,僅適用于勻強電場，公式中d表示始末位置沿電場線方向的距離.(2) 電勢差法：WAb=qUAB，既適用于勻強電場，又適用于非勻強電場，計算時要注意帶符號運算.(3)電勢能變化法：Wb=AEp=EpAEpB，適用于任何電場.動能定理法：W電場力+W其他力=AEk，適用于任何電場.四個公式中，前三個公式可以互相導出，應用時要注意它們的適用條件，要根據具體情況靈活選用公式.針對訓練1在

9、電場中有A、B兩點，它們的電勢分別為機二一100V,血二200V，把電荷量q=2.0XIO”c的電荷從A點移到B點，是電場力做功還是克服電場力做功？做了多少功？【導學號：46242071】解析解法一用W=AEp計算.電荷在A、B兩點的電勢能分別為Ea=q/=(2.0X107)X(100)J=2.0X10575J,Eb=(2.0X10)X20044.0X10J.根據W=AEp，電荷從5AB的過程中電場力所做的功W=(EbEa)=6.0X10J.因為W>0,所以是電場力做功.解法二用Wab=qUAB計算.電荷從AB的過程中，電場力做的功Wab=qUAB=(2.0X107)X(100)200J

10、=6.0X105J.由于計算得出的W為正值，所以是電場力做功.1. 答案電場力做功，大小為6.0X105J電場強度與電勢差的關系電勢差與電場強度的區別與聯系物理量電勢差U電場強度e定義式U=-qFEW大小數值上等于單位正電荷從一點移到另一點時，電場力所做的功數值上等于單位電荷受到的力方向標量、無方向矢量，規疋正電何在該點所受電場力的方向為正方向聯系(1) 場強的方向是電勢降落最快的方向，但電勢降落的方向不一定是場強的方向(2) 場強的大小等于沿場強方向每單位長度上的電勢降落，即E=U或U=Ed(勻強電場)2勻強電場中電勢差與電場強度的關系(1)在勻強電場中，不與電場線垂直的同一直線上的距離相同

11、的兩點間的電勢差相等，相互平行的相等線段的兩端點電勢差也相等.(2)在勻強電場中，不與電場線垂直的同一條直線上或幾條相互平行的直線上兩點間的電勢差與兩點間的距離成正比.如圖2-3-3所示，AC/PR,則有：UbcUpqUqrXBCXPQXQR圖2-3-3田如圖2-3-4所示，在平面直角坐標系中，有方向平行于坐標平面的勻強電場，其中坐標原點0處的電勢為0V,點A處的電勢為6V，點B處的電勢為3V，則電場強度的大小為()圖2-3-4200V/mB.2003V/m在X軸上找出B點的等勢點由E=U求出電場強度的大小C.100V/mD.1003V/m作出過B點思路點撥:的等勢線Ax軸上OA的中點C的電勢

12、為3V，則BC的連線為等勢線，如圖所示，電場的方向與等勢線垂直，且由電勢高處指向電勢低處.根據幾何圖形，O點到BC的距離為d=1.5cm,所以EU3=d=00i5V/m=200V/m，故選項A正確.“等分法”計算勻強電場中電勢(1)“等分法”在勻強電場中，沿任意一個方向上，電勢降落都是均勻的，把某1兩點間的距離等分為n段，則每段兩端點間的電勢差等于原電勢差的n已知電場中幾點的電勢，如果要求某點的電勢時，一般采用“等分法”在電場中找與待求點電勢相同的等勢點.針對訓練如圖2-3-5所示，a、b、c、d是勻強電場中的四個點，它們正好是一個矩形的四個頂點.電場線與矩形所在平面平行.已知a點的電勢為20

13、V，b點的電勢為24V，d點的電勢為4V，由此可知c點的電勢為()【導學號：46242072】圖2-3-58VC.12VD.24VBUad=臉一曲=20V4V=16V，在勻強電場中，相互平行的等長線段兩端點電勢差相等，故Ubc=Uad，又Ubc=血一居，所以血一Uad=24V16V=8V，B正確.帶電粒子在電場中的加速和偏轉帶電粒子在電場中的加速模型帶電粒子沿與電場線平行的方向進入勻強電場時，受到的電場力與運動方向在同一直線上，做勻加(減)速直線運動.(1) 處理這類問題的方法用牛頓第二定律結合運動學公式求解.(2) a=qE=需，/=2ad，所以v=2ad=2陽d由動能定理求解.12卜121

14、2qU=，mv或qU=qmv2mvo.1. 帶電粒子在電場中的偏轉(1)運動狀態分析：帶電粒子(不計重力)以初速度V0垂直于電場線方向飛入勻強電場時，受到恒定的與初速度方向垂直的電場力作用而做勻變速曲線運動.卜例運動的規律:如圖2-3-6所示為兩組平行金屬板，一組豎直放置，一組水平放置，今有一質量為m的電子(電荷量為e)靜止在豎直放置的平行金屬板的A點，經電壓Uo加速后通過B點進入兩板間距為d、電壓為U的水平放置的平行金屬板間，若電子從兩塊水平平行板的正中間射入，且最后電子剛好能從右側的兩塊平行金屬板穿出，A、B分別為兩塊豎直板的中點，求：圖2-3-6電子通過B點時的速度大小；(2)右側平行金

15、屬板的長度；電子穿出右側平行金屬板時的動能.思路點撥：加速電場中可用動能定理求末速度.偏轉電場中電子做類平拋運動，可利用分解思想結合動力學知識和功能關系求解.、122eUom112(2)豎直方向:2d=2at2,FeeEeUammmd水平方向:I=vot=d解得I=2eUom2UoU.(3)在右側的平行板中,電子初末位置電勢差為U,穿出電場時的動能設為Ek,由1動能定理得1mv2解析設電子出B孔時速度為vo,由動能定理得eUo=2mvo解得vo=1121所以Ek=2qu+gmv0=e2U+2eUo2Uo(1)答案(1)p=(2)dpb(3)e$U+UoJ帶電粒子加速(偏轉何題的兩點注意(1)要

16、掌握電場力的特點，電場力的大小和方向不僅跟場強的大小和方向有關,還跟帶電粒子的電性和電荷量有關.在勻強電場中，同一帶電粒子所受電場力處處是恒力；在非勻強電場中，同一帶電粒子在不同位置所受電場力的大小和方向都可能不同.(2)是否考慮重力要依據情況而定基本粒子：如電子、質子、a粒子、離子等除有說明或明確的暗示外，一般不考慮重力(但不能忽略質量).帶電粒子：如液滴、油滴、塵埃、小球等，除有說明或明確暗示外，一般都不能忽略重力.針對訓練如圖2-3-7所示，電子在電勢差為U1的電場中由靜止開始加速運動后，垂直射入電勢差為U2的偏轉電場，整個裝置處于真空中，在滿足電子能射出偏轉電場的條件下，下列情況中一定

17、能使電子偏移量變大的是()圖2-3-7C. Ui變大、U2變大Ui變大、U2變小B.Ui變小、U2變大D.Ui變小、U2變小B電子在加速電場中加速,初速度為零,由動能定理得mvo二eUi,然后電子進入偏轉電場做類平拋運動，在垂直于電場方向上做勻速直線運動,于電場方向做勻加速直線運動,eEeU2,因此，偏移量y=at2229el2Uol2U22mvod4dUi'所以y與Ui成反比、與U2成正比，選項B正確.當堂達標固雙基i.下列關于勻強電場中場強和電勢差的關系的說法正確的是（）【導學號：46242073】A.任意兩點之間的電勢差等于場強和這兩點間距離的乘積在任何方向上，若兩點間距離相等，

18、貝U它們之間電勢差就相等沿著電場線方向，任何相等距離上的電勢降落必定相等電勢降落的方向必定是電場強度的方向C勻強電場中電勢差與場強的關系U=Ed,其中d是兩點沿電場線方向的距離，并不是兩點間的距離，選項A錯誤；兩點間距離相等，兩點沿電場線方向的距離不一定相等，選項B錯誤；根據公式U=Ed可得出，沿電場線方向，任何相等距離上的電勢降落相等，電勢降落最快的方向才是電場強度的方向，選項C正確，D錯誤.侈選）關于電勢差Uab和電勢也、曲的理解，正確的是（）伙、招都有正負，所以電勢是矢量Uab表示B點與A點之間的電勢差，即Uab=招一也Uab和Uba是不同的，它們有關系：Uab=Uba零電勢點的規定雖然是任意的，但人們常常規定大地或無窮遠處為零電勢點CD電勢、電勢差都是