高中物理 16《電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系》精品課件 新人教版選修3-1

1、電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系電場(chǎng)的兩大性質(zhì)：電場(chǎng)的兩大性質(zhì)： 力的性質(zhì)：力的性質(zhì)： 能的性質(zhì)：能的性質(zhì)： 由電場(chǎng)強(qiáng)度描述由電場(chǎng)強(qiáng)度描述 可用電場(chǎng)線形象表示可用電場(chǎng)線形象表示 由電勢(shì)、電勢(shì)差描述由電勢(shì)、電勢(shì)差描述 可用等勢(shì)面形象表示可用等勢(shì)面形象表示 一、探究電勢(shì)與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系問題問題1 1：電場(chǎng)強(qiáng)度大的地方電勢(shì)是否一定高？：電場(chǎng)強(qiáng)度大的地方電勢(shì)是否一定高？反之又如何呢？反之又如何呢？ E E大處大處一定高一定高 E E大處大處一定低一定低E E大處大處不一定高；不一定高；高處高處E E不一定大不一定大 一、探究電勢(shì)與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系E大處不一定高；高處E也不一定大問題問題2 2：電場(chǎng)強(qiáng)度為零的點(diǎn)電勢(shì)

2、一定為零嗎？反：電場(chǎng)強(qiáng)度為零的點(diǎn)電勢(shì)一定為零嗎？反之又如何呢？之又如何呢？ （若規(guī)定無窮遠(yuǎn)處為零電勢(shì)點(diǎn)（若規(guī)定無窮遠(yuǎn)處為零電勢(shì)點(diǎn) ）.O O對(duì)對(duì)O O點(diǎn)：點(diǎn)：E=0E=0， 0 0 .O O對(duì)對(duì)O O點(diǎn)：點(diǎn)： =0 =0，E 0 E 0 E E為零處為零處不一定為零，不一定為零，為零處為零處E E不一定為不一定為零零 二、電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系二、電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系E. BB qWUABABqABF/qABqE/ABE 若用若用d d表示表示A A、B B沿場(chǎng)強(qiáng)方向上的距離，沿場(chǎng)強(qiáng)方向上的距離， 則：則：dEU 說明：說明：只適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)只適用于勻強(qiáng)電場(chǎng) d d：沿場(chǎng)強(qiáng)方向的距離：沿場(chǎng)強(qiáng)

3、方向的距離 . . NN 6060 例例1 1：如圖，在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的如圖，在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的M M、N N兩點(diǎn)距離為兩點(diǎn)距離為2 cm2 cm，兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為5 V,5 V,M M、N N連線與場(chǎng)強(qiáng)方向成連線與場(chǎng)強(qiáng)方向成6060角，角，則此電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度多大？則此電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度多大？ E EM M. . .N N解：解：根據(jù)根據(jù) ，得：得： dUE 060cosMNUE2110252）（mV /500：由：由 表明：表明： 在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，場(chǎng)強(qiáng)在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，場(chǎng)強(qiáng)在數(shù)值上等于沿場(chǎng)強(qiáng)方向每單位距離上的電勢(shì)差在數(shù)值上等于沿場(chǎng)強(qiáng)方向每單位距離上的電勢(shì)差. . dUEEdU電場(chǎng)強(qiáng)度的方向是電

4、勢(shì)降低最快的方向電場(chǎng)強(qiáng)度的方向是電勢(shì)降低最快的方向. .證明證明1V/m=1N/C- = - = - = -1伏伏1米米U=W/q1焦焦/庫庫1米米W=FS1牛米牛米1庫米1牛牛1庫庫例例2 2、兩塊相同的金屬板、兩塊相同的金屬板A A、B B水平地平行放置，兩水平地平行放置，兩板的正對(duì)面相距板的正對(duì)面相距30cm30cm，A A、B B板分別跟電源的正、板分別跟電源的正、負(fù)極相連接，電源的電壓為負(fù)極相連接，電源的電壓為60V60V，如圖所示，求：，如圖所示，求：（1 1）兩板間電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)的大小和方向。）兩板間電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)的大小和方向。（2 2）若）若A A板接地，則板接地，則B B板電勢(shì)為多大

5、？板電勢(shì)為多大？（3 3）若）若C C點(diǎn)離點(diǎn)離A A板的距離板的距離10cm,D10cm,D點(diǎn)離點(diǎn)離B B板的距離為板的距離為15cm,15cm,則則C C、D D兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為多少兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為多少AB.D答：略答：略1 1、如圖，、如圖，a a、b b、c c是一條電場(chǎng)線上的三個(gè)點(diǎn)，電場(chǎng)線是一條電場(chǎng)線上的三個(gè)點(diǎn)，電場(chǎng)線的方向由的方向由a a到到c c, , a a、b b間的距離等于間的距離等于b b、c c間的距離。用間的距離。用aa、bb、cc和和EaEa、EbEb、EcEc分別表示分別表示a a、b b、c c三點(diǎn)的三點(diǎn)的電勢(shì)和場(chǎng)強(qiáng)。下列哪個(gè)正確？電勢(shì)和場(chǎng)強(qiáng)。下列哪個(gè)正確？ A.

6、A.aabbcc B. B. EaEaEbEbEcEc C.C.aabb= =bbcc D. D. EaEa=E=Eb b=E=Ec c 課堂練習(xí)：課堂練習(xí)： a b c a b c E E2 2、在電場(chǎng)強(qiáng)度為、在電場(chǎng)強(qiáng)度為600 N/C600 N/C的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，A A、B B兩點(diǎn)相兩點(diǎn)相距距5 cm5 cm，若，若A A、B B兩點(diǎn)連線是沿著電場(chǎng)方向時(shí)，則兩點(diǎn)連線是沿著電場(chǎng)方向時(shí)，則A A、B B兩點(diǎn)的電勢(shì)差是兩點(diǎn)的電勢(shì)差是_ V_ V。若。若A A、B B兩點(diǎn)連線與電場(chǎng)方兩點(diǎn)連線與電場(chǎng)方向成向成6060角時(shí)，角時(shí)， 則則A A、B B兩點(diǎn)的電勢(shì)差是兩點(diǎn)的電勢(shì)差是_V_V；若

7、若A A、B B兩點(diǎn)連線與電場(chǎng)方向垂直時(shí)，則兩點(diǎn)連線與電場(chǎng)方向垂直時(shí)，則A A、B B兩點(diǎn)的電兩點(diǎn)的電勢(shì)差是勢(shì)差是_V_V。303015150 0、如圖所示，兩塊相對(duì)的平行金屬板、與電、如圖所示，兩塊相對(duì)的平行金屬板、與電池相連接，板接地，在距兩板等遠(yuǎn)的一點(diǎn)固定池相連接，板接地，在距兩板等遠(yuǎn)的一點(diǎn)固定一個(gè)帶正電的點(diǎn)電荷，如果將板向上平移一小段一個(gè)帶正電的點(diǎn)電荷，如果將板向上平移一小段距離，則（）距離，則（）、點(diǎn)電荷受到的電場(chǎng)力減小、點(diǎn)電荷受到的電場(chǎng)力減小、點(diǎn)電荷受到的電場(chǎng)力增大、點(diǎn)電荷受到的電場(chǎng)力增大、點(diǎn)電荷的電勢(shì)能減小、點(diǎn)電荷的電勢(shì)能減小、點(diǎn)電荷的電勢(shì)能保持不變、點(diǎn)電荷的電勢(shì)能保持不變. .

8、例題：如圖示，例題：如圖示，A A、B B、C C、D D是勻強(qiáng)電場(chǎng)中一正是勻強(qiáng)電場(chǎng)中一正方形的四個(gè)頂點(diǎn)。已知方形的四個(gè)頂點(diǎn)。已知A A、B B、C C三點(diǎn)電勢(shì)分別三點(diǎn)電勢(shì)分別為為A A=12V,=12V,B B=3v,c=3v.=3v,c=3v.由此可知由此可知D D點(diǎn)電勢(shì)點(diǎn)電勢(shì)D D=_V.=_V.ABCD分析：因?yàn)榉治觯阂驗(yàn)锽 B、C C兩點(diǎn)的電勢(shì)兩點(diǎn)的電勢(shì)相等相等, ,故故BCBC為一等勢(shì)面為一等勢(shì)面, ,所以所以A A、D D也在一等勢(shì)面上，也在一等勢(shì)面上，D D=12V=12V變化變化1.1.若若c=-6v,c=-6v,其它條件不變，則其它條件不變，則D D=_V.=_V.變化變化

9、2.2.若若c=0,c=0,其它條件不變，則其它條件不變，則D D=_V.=_V.A 12VB 3VC -6VD ?V因?yàn)橐驗(yàn)?2-3=3-(-6),所以所以B與與AC中點(diǎn)處電勢(shì)中點(diǎn)處電勢(shì)相等相等,即即BD在同一等勢(shì)面上，故為在同一等勢(shì)面上，故為3VPEA 12VB 3VCD 0?VPQE鞏固練習(xí)：鞏固練習(xí)：1.下列說法正確的是下列說法正確的是: ( )A.任意兩點(diǎn)間的電勢(shì)差等于場(chǎng)強(qiáng)和這兩點(diǎn)任意兩點(diǎn)間的電勢(shì)差等于場(chǎng)強(qiáng)和這兩點(diǎn) 距離的乘積距離的乘積.B.沿電場(chǎng)線方向沿電場(chǎng)線方向,任何相同距離上的電勢(shì)降任何相同距離上的電勢(shì)降 落可能相等。落可能相等。C.電勢(shì)減小的方向必為場(chǎng)強(qiáng)的方向。電勢(shì)減小的方向

10、必為場(chǎng)強(qiáng)的方向。D.在相同距離的兩點(diǎn)上在相同距離的兩點(diǎn)上,電勢(shì)差大的其場(chǎng)強(qiáng)電勢(shì)差大的其場(chǎng)強(qiáng) 也大也大.當(dāng)當(dāng) 堂堂 訓(xùn)訓(xùn) 練練1.1.一個(gè)點(diǎn)電荷，從靜電場(chǎng)中的一個(gè)點(diǎn)電荷，從靜電場(chǎng)中的a點(diǎn)移到點(diǎn)移到b點(diǎn)，點(diǎn)，其電勢(shì)能的變化為零，則其電勢(shì)能的變化為零，則 Aa、b兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)一定相等兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)一定相等B該點(diǎn)電荷一定沿等勢(shì)面移動(dòng)該點(diǎn)電荷一定沿等勢(shì)面移動(dòng)C作用于該點(diǎn)電荷的電場(chǎng)力與其移動(dòng)方作用于該點(diǎn)電荷的電場(chǎng)力與其移動(dòng)方向總是垂直的向總是垂直的Da、b兩點(diǎn)的電勢(shì)一定相等兩點(diǎn)的電勢(shì)一定相等 D 2. 2.圖圖1中實(shí)線條是一個(gè)電場(chǎng)中的電場(chǎng)線，中實(shí)線條是一個(gè)電場(chǎng)中的電場(chǎng)線，虛線是一個(gè)負(fù)試驗(yàn)電荷在這個(gè)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)虛線

11、是一個(gè)負(fù)試驗(yàn)電荷在這個(gè)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡。如果電荷是從圖中的軌跡。如果電荷是從圖中a處運(yùn)動(dòng)到處運(yùn)動(dòng)到b處，處，則以下判斷中正確的是則以下判斷中正確的是 A電荷從電荷從a到到b，運(yùn)動(dòng)的加速度變小，運(yùn)動(dòng)的加速度變小B電荷在電荷在b處的電勢(shì)能大處的電勢(shì)能大Cb處的電勢(shì)高處的電勢(shì)高D電荷在電荷在b處的速度小處的速度小 BD 3. 3.如圖如圖1所示，所示，q1和和q2為兩靜止的等量異為兩靜止的等量異號(hào)電荷，號(hào)電荷，MN是電荷連線的中垂線。一帶電是電荷連線的中垂線。一帶電粒子在電場(chǎng)力作用下運(yùn)動(dòng)到粒子在電場(chǎng)力作用下運(yùn)動(dòng)到MN上一點(diǎn)上一點(diǎn)P時(shí)時(shí)的速度為的速度為v0，方向指向兩電荷連線的中點(diǎn)，方向指向兩電荷連線

12、的中點(diǎn)O。經(jīng)很短的時(shí)間，粒子速度為經(jīng)很短的時(shí)間，粒子速度為v，則有，則有 Avv0 0 Bv=v0 0Cvv0 0 D無法確定無法確定 C 4. 4.圖中圖中AB、C三點(diǎn)都在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，已三點(diǎn)都在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，已知知ACBC，ABC=60，BC=20cm把把一個(gè)電量一個(gè)電量q=105C的正電荷從的正電荷從A移到移到B，電，電場(chǎng)力做功為零；從場(chǎng)力做功為零；從B移到移到C，電場(chǎng)力做功為，電場(chǎng)力做功為1.73103J，則該勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小，則該勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小和方向是和方向是 A865Vm，垂直，垂直AC向左向左B865Vm，垂直，垂直 AC向右向右C1000Vm，垂直，垂直 AB斜向上斜向上D1

13、000Vm，垂直，垂直 AB斜向下斜向下 D 5.5.如圖如圖1所示，地面上方有勻強(qiáng)電場(chǎng)，取所示，地面上方有勻強(qiáng)電場(chǎng)，取場(chǎng)中一點(diǎn)場(chǎng)中一點(diǎn)O為圓心在豎直面內(nèi)作半徑為圓心在豎直面內(nèi)作半徑R=0.1m的圓，圓平面與電場(chǎng)方向平行。的圓，圓平面與電場(chǎng)方向平行。在在O點(diǎn)固定電量點(diǎn)固定電量Q=510-4C的正點(diǎn)電荷，的正點(diǎn)電荷，將質(zhì)量為將質(zhì)量為m=3g，電量，電量q=210-10C的帶電的帶電小球放在圓周上的小球放在圓周上的a點(diǎn)時(shí)，它恰好靜止。點(diǎn)時(shí)，它恰好靜止。若讓帶電小球從若讓帶電小球從a點(diǎn)緩慢移至圓周最高點(diǎn)點(diǎn)緩慢移至圓周最高點(diǎn)b時(shí)，外力需做多少功？時(shí)，外力需做多少功？ W外外=910-3J 6.6. 一

14、個(gè)一個(gè)10- -5C的電荷從電場(chǎng)外移到電的電荷從電場(chǎng)外移到電場(chǎng)內(nèi)一點(diǎn)場(chǎng)內(nèi)一點(diǎn)A，外力克服電場(chǎng)力做功，外力克服電場(chǎng)力做功0.006J，則，則A點(diǎn)電勢(shì)為多少？如果此點(diǎn)電勢(shì)為多少？如果此電荷從電場(chǎng)外移到電場(chǎng)內(nèi)另一點(diǎn)電荷從電場(chǎng)外移到電場(chǎng)內(nèi)另一點(diǎn)B時(shí)，時(shí)，電場(chǎng)力做功是電場(chǎng)力做功是0.002J，則，則AB兩點(diǎn)間兩點(diǎn)間電勢(shì)差電勢(shì)差UAB為多少？如果有另一個(gè)電為多少？如果有另一個(gè)電量是量是0.2C的負(fù)電荷從的負(fù)電荷從A移到移到B，則電，則電場(chǎng)力做正功還是負(fù)功，大小是多少？場(chǎng)力做正功還是負(fù)功，大小是多少？ 提高練習(xí)：提高練習(xí)：1.圖示為勻強(qiáng)電場(chǎng)中的一組等勢(shì)面。已知相圖示為勻強(qiáng)電場(chǎng)中的一組等勢(shì)面。已知相鄰的兩個(gè)等

15、勢(shì)面間的距離為鄰的兩個(gè)等勢(shì)面間的距離為0.1m,則勻強(qiáng)電則勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小為場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小為_v/m,方向?yàn)榉较驗(yàn)開.40v20v 0-20vE2.2.圖示，圖示，A A、B B、C C為勻強(qiáng)電場(chǎng)中的三點(diǎn)為勻強(qiáng)電場(chǎng)中的三點(diǎn), ,它們的它們的連線組成一個(gè)直角三角形，且連線組成一個(gè)直角三角形，且BC=4cm,AB=5cm.BC=4cm,AB=5cm.當(dāng)把電量為當(dāng)把電量為-2-21010-9-9C C的點(diǎn)電荷從的點(diǎn)電荷從B B點(diǎn)移到點(diǎn)移到C C點(diǎn)的點(diǎn)的過程中過程中, ,電場(chǎng)力做功電場(chǎng)力做功8 8 1010-9-9J,J,而把該點(diǎn)電荷從而把該點(diǎn)電荷從A A點(diǎn)移到點(diǎn)移到B B點(diǎn)需克服電場(chǎng)力做功點(diǎn)需克服電場(chǎng)力做功8 8 1010-9-9J,J,則電場(chǎng)則電場(chǎng)強(qiáng)度為多大強(qiáng)度為多大? ?BCEA電勢(shì)差和電場(chǎng)強(qiáng)度的區(qū)別電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度強(qiáng)度電勢(shì)電勢(shì)差差物理意義物理意義描述電場(chǎng)描述電場(chǎng)力的特征力的特征描述電場(chǎng)描述電場(chǎng)能的特征能的特征矢（標(biāo)）量矢（標(biāo)）量物理公式物理公式單位單位E=F/qU=W/q矢量矢