(YJ)电势和电势差问题分析.doc

【本讲教育信息】
一. 教学内容:
电势和电势差问题分析

二. 学习目标:
1、深刻理解电势和电势差及电势能概念的理解。
2、掌握电场中比较某两点电势能大小电势大小的判断方法。
3、掌握带电体的运动和能量观点相结合问题的分析方法和思路。
高考考点地位:本部分知识点是学习本章内容的难点,在高考当中占据有重要的位置,出题的形式非常灵活,既可以通过选择题的形式,也可以以综合题的形式考查,如2006年四川理综卷的第20题,2006年江苏卷上海卷、2005年上海卷等。题目难度中等偏上的较多,是在高考答题中区分度较大的一类题型,因此,在高考中答好这部分知识点的题目,对于学生高考成功将起到非常关键的作用,应引起学生的高度重视。

三. 重难点解析:
1. 电场力做功的特点
在电场中移动电荷,电场力做功,电场力做功具有以下一些特点:
(1)电场力做功只跟电荷在电场中的初末位置有关,跟移动电荷的路径无关;
(2)电场力对电荷做正功,电荷在电场中的电势能减小,电场力对电荷做负功,电荷在电场中的电势能增大,电势能的改变量等于电场力做功的多少。
2. 电势差
定义:电荷在电场中由一点A移动到另一点B时,电场力所做的功与电荷电量q的比值,叫做A、B两点间的电势差,用表示A、B间的电势差。即。
说明:
(1)定义式中,为q从初位置A移到末位置B电场力做的功,可为正值,也可为负值,q为电荷所带电量,正电荷取正值,负电荷取负值。
(2)电场中两点的电势差,由这两点本身的初、末位置决定。与在这两点间移动电荷的电量、电场力做功的大小无关。在确定的电场中,即使不放入电荷,任何两点间的电势差都有确定的值,不能认为成正比,与q成反比。只是可以利用、q来测量A、B两点电势差。
(3)公式适用于任何电场。
①由比值定义式可以看出,在数值上等于单位正电荷由A移到B点时电场力所做的功。若电场对单位正电荷做正功,为正值;若电场对单位正电荷做负功,则为负值。
②讲到电势差时,必须明确所指的是哪两点(两位置)的电势差。A、B间的电势差记为,B、A间的电势差记为,一电荷q在电场中由A到B做的功与从B到A做的功存在关系:,所以。
电势差有正负,通过后面的学习,同学们将知道,电势差的正负仅表示电场中两点电势的高低,如,说明A点的电势比B点的电势高6V。
3. 电势
在电场中选一个参考点O(零电势点),电场中某点A跟参考点间的电势差,就叫该点的电势,即。
而
得
即电场中某点的电势在数值上等于单位正电荷由该点移动到零电势点时,电场力所做的功。
说明:
(1)电势的相对性。
电势是相对的,根据公式,只有先确定了某点的电势为零以后,才能确定电场中其他点的电势。
电场中某点的电势跟零电势位置的选择有关。在理论确定中,对不是无限大的带电体产生的电场,选择无限远处为零电势;在处理实际问题中,又常取大地为零电势,对于给定的电场,电场中一点只能对应着一个电势。
(2)电势的固有性。
电势是表示电场能量属性的一个物理量,电场中某点处的大小是由电场本身的条件决定的,与在该点处是否放着电荷、电荷的电性、电荷量均无关,这和许多用比值定义的物理量相同,如前面学过的电场强度,电势差。
(3)电势是标量。
电势是只有大小、没有方向的物理量,在规定了零电势后,电场中各点的电势可以是正值,也可以是负值,正值表示该点电势高于零电势;负值表示该点电势低于零电势。显然,电势的符号只表示大小,不表示方向。
当规定无限远处的零电势点后,正电荷产生的电场中各点的电势为正值,负电荷产生的电场中各点的电势为负值。且越靠近正电荷的地方电势越高,越靠近负电荷的地方电势越低。
(4)电势与电势差的关系
电场中各点的电势虽是由电场本身确定,但它的数值大小又与零电势点的选择有关,是相对量;两点间的电势差是由电场中两点的位置决定的,两点电势差的数值是固定不变的,它不随零电势点的不同而改变。
4. 电势能
(1)电势能定义:电荷在电场中由于受电场作用而具有由位置决定的能叫电势能。
(2)电场力做的功与电势能的变化。
电场力对电荷做了功,电势能就发生变化。电场力对电荷做了多少功,就有多少电势能转化为其他形式的能,电荷克服电场力做了多少功,就有多少其他形式的能转化为电势能,也就是说,电场力做的功是电势能转化为其他形式的能的量度。
电荷在电场中A点具有的电势能为,在B点具有的电势能为,电荷从A到B电场力做的功就等于电势能的减少量,即:。
(3)电势能的大小
和计算重力势能一样,必须取参考点,也就是说,电势能的数值是相对于参考位置来说的。所谓参考位置,就是电势能为零的位置,参考位置的选取是