高二上學(xué)期物理人教版（2019）必修第三冊10.3電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系課件

1、10.3 電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系本節(jié)目標(biāo)1.定性掌握電勢差與場強(qiáng)的關(guān)系。2.定量掌握勻強(qiáng)場中電勢差與場強(qiáng)的關(guān)系。3.在勻強(qiáng)電場中，能夠計(jì)算電場力做的功。課前預(yù)習(xí)預(yù)習(xí)教材3537頁，思考下列問題：1.電勢差與場強(qiáng)有什么關(guān)系？2.UABEd的適用條件是什么？預(yù)習(xí)檢測1.電勢差和電場強(qiáng)度的關(guān)系關(guān)系式：UAB_。適用條件：_電場，d是沿_方向的距離。物理意義：勻強(qiáng)電場中兩點(diǎn)間的電勢差等于_與這兩點(diǎn)沿電場方向的_的乘積。Ed勻強(qiáng)電場電場強(qiáng)度距離預(yù)習(xí)檢測2.勻強(qiáng)電場中的三點(diǎn)A、B、C是一個(gè)三角形的三個(gè)頂點(diǎn)，AB的長度為1 m，D為AB的中點(diǎn)，如圖所示已知電場線的方向平行于ABC所在平面，A、B、C三點(diǎn)的電

2、勢分別為14 V、6 V和2 V設(shè)場強(qiáng)大小為E，一電荷量為1106 C的正電荷從D點(diǎn)移到C點(diǎn)電場力所做的功為W，則()AW8106 JE8 V/mBW6106 JE6 V/mCW8106 JE8 V/mDW6106 JE6 V/mA預(yù)習(xí)檢測3.a、b、c、d是勻強(qiáng)電場中的四個(gè)點(diǎn)，它們正好是一個(gè)矩形的四個(gè)頂點(diǎn)，電場線與矩形所在平面平行已知a點(diǎn)的電勢為20 V，b點(diǎn)的電勢為24 V，d點(diǎn)的電勢為4 V，如圖所示，由此可知c點(diǎn)的電勢為()A4 V B8 VC12 V D24 VB4.（多選）如圖，紙面內(nèi)有勻強(qiáng)電場，一帶正電的質(zhì)點(diǎn)(重力不計(jì))在一恒力F的作用下沿圖中虛線由A勻速運(yùn)動(dòng)至B，已知F和AB間

3、夾角為，點(diǎn)A、B間距離為d，質(zhì)點(diǎn)所帶電荷量為q，則下列結(jié)論正確的是()A勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)大小為Fcos/qBA、B兩點(diǎn)間的電勢差為UABFdcos/qC帶電質(zhì)點(diǎn)由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至B點(diǎn)的過程中電勢能增加了FdcosD若帶電質(zhì)點(diǎn)由B點(diǎn)向A點(diǎn)做勻速直線運(yùn)動(dòng),則F必須反向預(yù)習(xí)檢測 BC課堂探究電場線越密集的地方，等差等勢面也密集,為什么？如果只畫出帶電體空間分布的電場線和等勢面的剖面圖，等勢面就成了等勢線。圖中每相鄰兩條等勢線之間的電勢差是相等的。課堂探究電勢差和電場強(qiáng)度的關(guān)系以勻強(qiáng)電場為例進(jìn)行討論：問題一：靜電力做的功W與A、B兩點(diǎn)的電勢差UAB的關(guān)系？課堂探究問題二：從功的定義式，WAB還可以怎樣計(jì)算？問

4、題三：比較功的兩個(gè)計(jì)算結(jié)果，可得到什么？勻強(qiáng)電場中兩點(diǎn)間的電勢差等于電場強(qiáng)度與這兩點(diǎn)沿電場方向的距離的乘積。課堂探究靜電力做的功:從功的定義計(jì)算：如果A、B兩點(diǎn)不在同一條電場線上，還能得出剛才的結(jié)論嗎？比較功的兩個(gè)計(jì)算結(jié)果：課堂探究 說明：只適用于勻強(qiáng)電場 d：沿場強(qiáng)方向的距離 ：由 表明：在勻強(qiáng)電場中，場強(qiáng)在數(shù)值上等于沿場強(qiáng)方向每單位距離上的電勢差。 電場強(qiáng)度的方向是電勢降低最快的方向.課堂探究電場強(qiáng)度的另一種表述還可以寫作：的意義：在勻強(qiáng)電場中，電場強(qiáng)度的大小等于兩點(diǎn)之間的電勢差與兩點(diǎn)沿電場強(qiáng)度方向的距離之比。由可知電場強(qiáng)度的單位是V/m，可知1V/m=1N/C典例精析例1.如圖，真空中平

5、行金屬板M、N之間的距離d為0.04 m，有一個(gè)210-15 kg的帶電粒子位于M板旁，粒子的電荷量為810-15 C，給兩金屬板加200V直流電壓。（1）求帶電粒子所受的靜電力的大小。解析：兩金屬板間的電場強(qiáng)度E=U/d,帶電粒子所受的靜電力F=Eq，則有（2）求帶電粒子從M板由靜止開始運(yùn)動(dòng)到達(dá)N板時(shí)的速度。解析：靜電力遠(yuǎn)大于重力210-14 N，因此重力可忽略不計(jì)。帶電粒子運(yùn)動(dòng)的加速度a=F/m，設(shè)帶電粒子到達(dá)N板時(shí)速度為v。根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度與時(shí)間的關(guān)系有v2=2ad，則典例精析（3）如果兩金屬板距離增大為原來的2倍，其他條件不變，則上述問題（1）（2）的答案又如何?解析：當(dāng)d=2

6、d時(shí)，則帶電粒子所受的靜電力的大小是410-11 N，到達(dá)N板時(shí)的速度是40m/s;兩金屬板距離增大為原來的2倍時(shí)，靜電力的大小是210-11 N，速度仍然是40m/s.典例精析課堂探究上述例題告訴我們，當(dāng)M、N板間的距離增大時(shí)，只要它們之間的電勢差沒有變化，帶電粒子到達(dá)N板的速度大小也不會(huì)變化。這很容易運(yùn)用動(dòng)能定理來解釋，由靜電力做的功等于帶電粒子動(dòng)能的變化。得課堂探究思考與討論：上述例題中，M、N是兩塊平行金屬板，兩板間的電場是勻強(qiáng)電場。如果M、N是其他形狀，中間的電場不再均勻，例題中的三個(gè)問題還有確定答案嗎？為什么？由于電場力做功與場強(qiáng)是否勻強(qiáng)無關(guān)，與運(yùn)動(dòng)路徑也無關(guān)，所以在處理電場對帶電

7、粒子的加速問題時(shí)，一般都是利用動(dòng)能定理進(jìn)行處理。典例精析例2.如圖甲所示，A、B、C是勻強(qiáng)電場中的等腰直角三角形的三個(gè)頂點(diǎn),已知A、B、C三點(diǎn)的電勢分別為UA15 V，UB3 V，UC3 V，試在圖中畫出場強(qiáng)的方向。甲典例精析解析：根據(jù)A、B、C三點(diǎn)電勢的特點(diǎn)，將AC三等分，M、N為等分點(diǎn)，即AMMNNC。由勻強(qiáng)電場的特點(diǎn)可得：UAMUMNUNC1,3UAC6 V又NCUNC6 V得：N3 V。B、N為等勢點(diǎn)，連線為等勢線，場強(qiáng)方向與BN垂直斜向下，如圖乙所示。乙方法歸納在勻強(qiáng)電場中確定電場強(qiáng)度的方向最基本的方法就是利用電場線與等勢線垂直的特點(diǎn)，找出兩個(gè)等勢點(diǎn)，進(jìn)而找出等勢線，然后作垂線便是電

8、場線。變式.下列關(guān)于勻強(qiáng)電場中場強(qiáng)和電勢差的關(guān)系，正確的說法是()A在相同距離上的兩點(diǎn)，電勢差大的其場強(qiáng)也必定大B場強(qiáng)在數(shù)值上等于每單位距離上的電勢降落C沿著電場線方向，任何相同距離上的電勢降落必定相同D電勢降落的方向必定是場強(qiáng)方向變式訓(xùn)練C變式訓(xùn)練解析：由UABEd及d的含義知C正確，A錯(cuò)誤；由EUAB/d知場強(qiáng)在數(shù)值上等于沿電場方向單位距離上的電勢降落，電勢降落最快的方向才是電場強(qiáng)度的方向，B、D錯(cuò)誤。故選：C。隨堂檢測1.關(guān)于勻強(qiáng)電場中的場強(qiáng)和電勢差的關(guān)系，下列說法正確的是()A任意兩點(diǎn)間的電勢差等于場強(qiáng)和這兩點(diǎn)間距離的乘積B沿電場線方向，任何相同距離上電勢降落必定相等C電勢降低的方向必

9、是場強(qiáng)方向D在相同距離的兩點(diǎn)上，電勢差大的其場強(qiáng)也大C隨堂檢測2.如右圖所示，在xOy平面內(nèi)有一個(gè)以O(shè)為圓心、半徑R0.1 m的圓，P為圓周上的一點(diǎn)，O、P兩點(diǎn)連線與x軸正方向的夾角為.若空間存在沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場，場強(qiáng)大小E100 V/m，則O、P兩點(diǎn)的電勢差可表示為()AUOP10sin (V)BUOP10sin (V)CUOP10cos (V) DUOP10cos (V)A隨堂檢測3.（多選）圖中的實(shí)線表示電場線，虛線表示只受電場力作用的帶正電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡，粒子先經(jīng)過M點(diǎn)，再經(jīng)過N點(diǎn)，可以判定（ ）A 粒子在M點(diǎn)的速度小于在N點(diǎn)的速度B 粒子在M點(diǎn)的電勢能小于在N點(diǎn)的電勢能CM點(diǎn)的電勢高于N點(diǎn)的電勢DM點(diǎn)的電場強(qiáng)度大于N點(diǎn)的電場強(qiáng)度AC隨堂檢測4.如圖所示，實(shí)線為某電場中三條電場線，電場方向未知，a、b兩帶電粒子從電場中的O點(diǎn)以相同的初速度飛出僅在電場力作用下，兩粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中虛線所示，則（）Aa一定帶負(fù)電，b一定帶正電Ba加速度減小，b加速度增大Ca電勢能減小，b電勢能增大Da的動(dòng)能增加，b的動(dòng)能減小