高中物理第一章靜電場1.6電勢差和電場強度的關系課件新人教版

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電勢差和電場強度的關系讀一讀·思一思辨一辨·議一議一、電勢差與電場強度的關系閱讀教材第22~23頁,能自主推導勻強電場中電場強度與電勢差的關系,理解關系式中各字母的含義。1.如圖所示,勻強電場的電場強度為E,將電荷+q從A點移動到B點。(1)試從力和位移的角度計算靜電力所做功的大小。(2)若A、B間電勢差為UAB,試用電勢差表示靜電力做功的大小。(3)比較兩次計算的功的大小,電勢差與電場強度有何關系?答案:(1)W=qEd。(2)W=qUAB。(3)UAB=Ed。

讀一讀·思一思辨一辨·議一議2.接上問,若A、B不在同一條電場線上,如圖所示,請利用上面的推導過程推導A、B兩點間的電勢差UAB。答案:(1)W=qUAB。(2)W=qELcos

α=qEd。(3)UAB=Ed。3.根據(jù)上面的推導,你得到了什么結論?答案:勻強電場中兩點間的電勢差等于電場強度與這兩點沿電場方向的距離的乘積。讀一讀·思一思辨一辨·議一議二、電場強度的另一種表述閱讀教材第23頁,理解從電勢差的角度定義電場強度的概念,知道電場強度的另一個單位。1.把公式UAB=qEd變形為,怎樣理解變形后公式的物理意義?答案:在勻強電場中,電場強度的大小等于兩點間的電勢差與兩點間沿電場強度方向距離的比值。2.根據(jù)公式,可以得到電場強度的另一個單位是什么?這個單位和N/C是等價的,請證明這一點。答案:得到單位是伏特每米,即V/m。讀一讀·思一思辨一辨·議一議1.思考辨析。(1)公式UAB=Ed適用于計算任何電場中A、B兩點間的電勢差。

(

)解析:此公式只適用于勻強電場。答案:×(2)根據(jù)公式UAB=Ed,在勻強電場中A點和B點間距離越大,則這兩點的電勢差越大。

(

)解析:公式中的d是A、B兩個等勢面間的垂直距離,A點和B點間距離大,等勢面間的垂直距離不一定大。答案:×讀一讀·思一思辨一辨·議一議(3)在勻強電場中,沿電場線方向,相同距離上降低的電勢必相等。

(

)解析:由UAB=Ed可知沿電場線方向,相同距離上降低的電勢必相等。答案:√(4)由公式

得,電場強度E與電勢差U成正比,與兩點間距離d成反比。

(

)解析:電場強度是電場本身的性質(zhì),與兩點間的距離及電勢差無關。答案:×讀一讀·思一思辨一辨·議一議2.探究討論。(1)怎樣理解電場強度在數(shù)值上等于沿電場方向每單位距離上降低的電勢?答案:即為單位長度上的電勢降落,根據(jù)公式

可知,電場強度是沿電場方向每單位距離上降低的電勢。(2)請和同學討論一下,如何理解UAB=Ed中d的意義?答案:公式中d是沿電場強度的方向的距離,若A、B兩點連線與電場線成一角度,d是A、B間距離L在電場強度方向上的垂直投影的距離。探究一探究二問題導引名師精講典例剖析公式UAB=Ed、

的理解及應用如圖所示,一電場的電場線分布關于y軸(沿豎直方向)對稱,O、M、N是y軸上的三個點,且OM=MN。M、N兩點間的電勢差UMN與O、M兩點間的電勢差UOM哪個大?要點提示:UMN<UOM。

當堂檢測探究一探究二問題導引名師精講典例剖析當堂檢測探究一探究二問題導引名師精講典例剖析【例題1】某一電場的電場線和等勢面如圖所示。已知φa=5V,φc=3V,ab=bc,則(

)A.φb=4V B.φb>4VC.φb<4V D.上述情況都有可能解析:由于是非勻強電場,不能根據(jù)公式U=Ed進行定量計算,只能進行定性分析,由電場線的疏密可知ab和bc間的平均電場強度Eab>Ebc,所以Uab>Ubc,C正確。答案:C歸納總結(1)公式U=Ed只能適用于計算勻強電場的電勢差,不能計算非勻強電場的電勢差,但可以定性分析非勻強電場的電場強度和電勢差。(2)在一幅等勢面圖中,若相鄰等勢面間的電勢差相等,相鄰等勢面的間距越小(等勢面越密),電場強度

就越大。當堂檢測探究一探究二問題導引名師精講典例剖析從電勢差的角度理解電場強度電場強度、電勢差和電勢都是描述電場的物理量,電場中電勢越高的位置,電場強度一定越大嗎?要點提示:電場強度與電勢是兩個不同的概念,兩者無必然聯(lián)系,電勢高的位置,電場強度不一定大。當堂檢測探究一探究二問題導引名師精講典例剖析當堂檢測探究一探究二問題導引名師精講典例剖析當堂檢測探究一探究二問題導引名師精講典例剖析在勻強電場中,相互平行且相等的線段兩端點的電勢差相等。當堂檢測探究一探究二問題導引名師精講典例剖析【例題2】如圖所示,虛線方框內(nèi)有一勻強電場,A、B、C為該電場中的三點,已知:φA=12V,φB=6V,φC=-6V。試在該虛線框內(nèi)作出該電場的示意圖(畫出幾條電場線),并要求保留作圖時所用的輔助線。當堂檢測探究一探究二問題導引名師精講典例剖析解析:要畫電場線,先找等勢面(線)。

因為UAC=18

V、UAB=6

V,,將線段AC等分成三份,即使AH=HF=FC,則φH=6

V,φF=0,故B、H等電勢。連接BH即為等勢線,由電場線與等勢面(線)垂直且由高電勢指向低電勢,可畫出電場線如圖所示。答案:見解析圖當堂檢測探究一探究二當堂檢測問題導引名師精講典例剖析歸納總結(1)在勻強電場中,沿任意一個方向,電勢降低都是均勻的,故在同一直線上相同間距的兩點間電勢差相等,如圖甲,AB=BC,則UAB=UBC。(2)在勻強電場中,相互平行且相等的線段兩點間的電勢差相等。如圖乙,AB∥CD,則UAB=UCD。

(3)確定電場方向的方法:先由等分法確定電勢相等的點,畫出等勢面(線),然后根據(jù)電場線與等勢面(線)垂直畫出電場線,且電場線的方向由電勢高的等勢面(線)指向電勢低的等勢面(線)。當堂檢測探究一探究二1231.(UAB=Ed關系的應用)如圖所示,在xOy平面內(nèi)有一個以O為圓心、半徑R=0.1m的圓,P為圓周上的一點,O、P兩點連線與x軸正方向的夾角為θ。若空間存在沿y軸負方向的勻強電場,電場強度大小E=100V/m,則O、P兩點的電勢差可表示為(

)A.UOP=-10sinθ(V) B.UOP=10sinθ(V)C.UOP=-10cosθ(V) D.UOP=10cosθ(V)解析:由題圖可知勻強電場的方向是沿y軸負方向的,沿著電場線的方向電勢是降低的,所以P點的電勢高于O點的電勢,O、P兩點的電勢差UOP為負值。根據(jù)電勢差與電場強度的關系可得UOP=-Ed=-E·Rsin

θ=-10sin

θ

V,所以A正確。答案:A探究一探究二123當堂檢測2.(關系的應用)如圖所示,A、B是勻強電場中相距4cm的兩點,其連線與電場方向成60°角,兩點間的電勢差為200V,則電場強度大小為(

)A.8V/m B.50V/mC.5×103V/m D.1×104V/m解析:由電勢差和電場強度的關系U=Ed,得

=1×104

V/m,D正確。答案:D探究一探究二123當堂檢測3.(應用UAB=Ed或

定性分析非勻強電場)如圖所示,三個同心圓是一個點電荷周圍的三個等勢面,已知這三個圓的半徑成等差數(shù)列。A、B、C分別是這三個等勢面上的點,且這三