《第10章 3.電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系》課件、同步練習(xí)、導(dǎo)學(xué)案

第三節(jié)電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系第十章靜電場(chǎng)中的能量新知導(dǎo)入電場(chǎng)力做功與路徑無(wú)關(guān)電勢(shì)

電勢(shì)差

電場(chǎng)強(qiáng)度

電場(chǎng)力的功

電場(chǎng)力

電勢(shì)能

？新知導(dǎo)入

+

問(wèn)題一新知導(dǎo)入問(wèn)題二

從A到B與從A到C相同！新知講解在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，沿場(chǎng)強(qiáng)方向的兩點(diǎn)間的電勢(shì)差等于場(chǎng)強(qiáng)與這兩點(diǎn)的距離的乘積。一、電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系在勻強(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)差適用條件：

1.勻強(qiáng)電場(chǎng)2.d為沿場(chǎng)強(qiáng)方向電荷移動(dòng)的距離

U—表示兩點(diǎn)電勢(shì)差(取絕對(duì)值)E—表示勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)d—表示兩點(diǎn)間沿電場(chǎng)線方向的距離單位:1V/m=1N/C新知講解二、探究電勢(shì)與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系問(wèn)題1：電場(chǎng)強(qiáng)度大電勢(shì)是否一定高？反之又如何？

新知講解二、探究電勢(shì)與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系問(wèn)題2：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？

（若規(guī)定無(wú)窮遠(yuǎn)處為零電勢(shì)點(diǎn)）

新知講解三個(gè)場(chǎng)強(qiáng)公式的區(qū)別物理意義適用范圍區(qū)別公式是電場(chǎng)強(qiáng)度大小的定義式適用于一切電場(chǎng)是真空中點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)的決定式在真空中，場(chǎng)電荷Q是點(diǎn)電荷勻強(qiáng)電場(chǎng)中場(chǎng)強(qiáng)與電勢(shì)差的關(guān)系式勻強(qiáng)電場(chǎng)

拓展延伸

電場(chǎng)強(qiáng)度E電勢(shì)

1描述電場(chǎng)的力的性質(zhì)描述電場(chǎng)的能的性質(zhì)23矢量標(biāo)量4單位：N/C；V/m伏（1V＝1J/C)5電勢(shì)沿著電場(chǎng)強(qiáng)度的方向降落場(chǎng)強(qiáng)與電勢(shì)的比較課堂練習(xí)例1：如圖所示的電場(chǎng)，E=1000V/C，ab=3cm，bc=2cm。將電荷量為q=5×10-8C的點(diǎn)電荷沿矩形abcda移動(dòng)一周。

（1）則電場(chǎng)力做的總功為

；

（2）a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差Uab為

；

（3）a、c兩點(diǎn)的電勢(shì)差Uac為

。

030V30V課堂練習(xí)例2：如圖，在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的M、N兩點(diǎn)距離為2cm，兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為5V，M、N連線與場(chǎng)強(qiáng)方向成60°角，則此電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度多大？

拓展提高如圖所示，A、B、C、D是勻強(qiáng)電場(chǎng)中一正方形的四個(gè)頂點(diǎn)。已知A、B、C三點(diǎn)的電勢(shì)分別為UA=15V，UB=3V，UC=-3V，由此可得：D點(diǎn)的電勢(shì)UDUD=9V拓展提高如圖所示，兩塊相對(duì)的平行金屬板Ｍ、Ｎ與電池相連接，Ｎ板接地，在距兩板等遠(yuǎn)的一點(diǎn)Ｐ固定一個(gè)帶正電的點(diǎn)電荷，如果將Ｍ板向上平移一小段距離，則（

）Ａ.點(diǎn)電荷受到的電場(chǎng)力減?。?點(diǎn)電荷受到的電場(chǎng)力增大Ｃ.點(diǎn)電荷的電勢(shì)能減?。?點(diǎn)電荷的電勢(shì)能保持不變ACMNP拓展提高

ABCQ解：因B、C為同一等勢(shì)面上的兩點(diǎn)，所以小球從B運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)的過(guò)程中，電場(chǎng)力做功為零，由動(dòng)能定理得小球從A運(yùn)動(dòng)到C的過(guò)程中，由動(dòng)能定理得

課堂小結(jié)電場(chǎng)力電場(chǎng)力做功與路徑無(wú)關(guān)電勢(shì)

電勢(shì)差

電場(chǎng)強(qiáng)度

電場(chǎng)力的功

電勢(shì)能

？

謝謝《第三節(jié)電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系》同步練習(xí)必備知識(shí)自我檢測(cè)一、電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系1.如圖所示,勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度為E,將電荷+q從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)。(1)從力和位移的角度計(jì)算靜電力所做功W=qEd。(2)若A、B間電勢(shì)差為UAB,則靜電力做功W=UABq。(3)比較兩次計(jì)算的功的大小,電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系為UAB=Ed。必備知識(shí)自我檢測(cè)2.接上問(wèn),若A、B不在同一條電場(chǎng)線上,如圖所示,A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差UAB=Ed。3.勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系(1)勻強(qiáng)電場(chǎng)中兩點(diǎn)間的電勢(shì)差等于電場(chǎng)強(qiáng)度與這兩點(diǎn)沿電場(chǎng)方向的距離的乘積,即UAB=Ed,d為兩點(diǎn)沿電場(chǎng)方向的距離。(2)電場(chǎng)強(qiáng)度的方向和大小:電場(chǎng)中,電場(chǎng)強(qiáng)度方向是指電勢(shì)降低最快的方向。必備知識(shí)自我檢測(cè)二、電場(chǎng)強(qiáng)度的另一種表述

必備知識(shí)自我檢測(cè)1.正誤判斷。(1)公式UAB=Ed適用于計(jì)算任何電場(chǎng)中A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差。

(

)解析:此公式只適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)。答案:×(2)根據(jù)公式UAB=Ed,在勻強(qiáng)電場(chǎng)中A點(diǎn)和B點(diǎn)間距離越大,則這兩點(diǎn)的電勢(shì)差越大。

(

)解析:公式中的d是A、B兩個(gè)等勢(shì)面間的垂直距離,A點(diǎn)和B點(diǎn)間距離大,等勢(shì)面間的垂直距離不一定大。答案:×必備知識(shí)自我檢測(cè)(3)在勻強(qiáng)電場(chǎng)中,沿電場(chǎng)線方向,相同距離上降低的電勢(shì)必相等。

(

)解析:由UAB=Ed可知沿電場(chǎng)線方向,相同距離上降低的電勢(shì)必相等。答案:√(4)由公式E=得,電場(chǎng)強(qiáng)度E與電勢(shì)差U成正比,與兩點(diǎn)間距離d成反比。

(

)解析:電場(chǎng)強(qiáng)度是電場(chǎng)本身的性質(zhì),與兩點(diǎn)間的距離及電勢(shì)差無(wú)關(guān)。答案:×必備知識(shí)自我檢測(cè)2.下列關(guān)于勻強(qiáng)電場(chǎng)中電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)差的關(guān)系,正確的說(shuō)法是(

)A.任意兩點(diǎn)之間的電勢(shì)差,等于電場(chǎng)強(qiáng)度和這兩點(diǎn)間距離的乘積B.在任何方向上,若兩點(diǎn)間距離相等,則它們之間電勢(shì)差就相等C.沿著電場(chǎng)線方向,任何相同距離上的電勢(shì)降落必定相等D.電勢(shì)降落的方向必定是電場(chǎng)強(qiáng)度的方向解析:勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系U=Ed中的d是兩點(diǎn)沿電場(chǎng)線方向的距離,并不是兩點(diǎn)間的距離,A錯(cuò)。兩點(diǎn)距離相等,兩點(diǎn)沿電場(chǎng)線方向的距離不一定相等,B錯(cuò)。由U=Ed=ELcos

α,可知C正確。答案:C必備知識(shí)自我檢測(cè)3.如圖所示,勻強(qiáng)電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度E=100V/m,A、B兩點(diǎn)相距10cm,A、B連線與電場(chǎng)線夾角為60°,則UBA的值為(

)A.-10V B.10V解析:A、B兩點(diǎn)沿電場(chǎng)線方向的距離d=l·cos

60°=0.1×m=0.05

mB點(diǎn)的電勢(shì)低于A點(diǎn)電勢(shì),且UBA=-Ed=-100×0.05

V=-5

V答案:C探究一探究二隨堂檢測(cè)

情景導(dǎo)引如圖所示,一電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布關(guān)于y軸(沿豎直方向)對(duì)稱,O、M、N是y軸上的三個(gè)點(diǎn),且OM=MN。M、N兩點(diǎn)間的電勢(shì)差UMN與O、M兩點(diǎn)間的電勢(shì)差UOM哪個(gè)大?

要點(diǎn)提示:UMN<UOM。

探究一探究二隨堂檢測(cè)知識(shí)歸納

(1)大小關(guān)系:電場(chǎng)強(qiáng)度在數(shù)值上等于沿電場(chǎng)方向每單位距離上降低的電勢(shì),電場(chǎng)強(qiáng)度是電勢(shì)差對(duì)空間位置的變化率,電勢(shì)隨空間變化的快慢,反映了電場(chǎng)強(qiáng)度的大小。(2)方向關(guān)系:電場(chǎng)中電場(chǎng)強(qiáng)度的方向就是電勢(shì)降低最快的方向。如圖所示,沿ab、ac、ad三個(gè)方向電勢(shì)都降低相同數(shù)值ΔU,沿ac方向經(jīng)過(guò)的距離最小,

最大,ac方向就是電勢(shì)降低最快的方向。探究一探究二隨堂檢測(cè)算非勻強(qiáng)電場(chǎng)的電勢(shì)差,但在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中,電場(chǎng)強(qiáng)度整體較強(qiáng)的地方,沿電場(chǎng)線相同的距離上的電勢(shì)差必然更大,電勢(shì)變化更快,所以根據(jù)這個(gè)公式可以比較非勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差的大小。畫(huà)龍點(diǎn)睛

UAB=Ed在勻強(qiáng)電場(chǎng)中可用于計(jì)算,在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中可用于定性判斷。探究一探究二隨堂檢測(cè)實(shí)例引導(dǎo)例1(1)某一電場(chǎng)的電場(chǎng)線和等勢(shì)面如圖甲所示。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(2)若電場(chǎng)線和等勢(shì)面如圖乙所示,其他條件不變,則答案為(1)中的(

)探究一探究二隨堂檢測(cè)φb=4

V,選項(xiàng)A正確。(2)由于是非勻強(qiáng)電場(chǎng),不能根據(jù)公式U=Ed進(jìn)行定量計(jì)算,只能進(jìn)行定性分析,由電場(chǎng)線的疏密可知ab和bc間的平均電場(chǎng)強(qiáng)度Eab>Ebc,所以Uab>Ubc,C正確。答案:(1)A

(2)C規(guī)律方法

(1)公式U=Ed可以定性分析非勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)差。

(2)在一幅等勢(shì)面圖中,若相鄰等勢(shì)面間的電勢(shì)差相等,相鄰等勢(shì)探究一探究二隨堂檢測(cè)A.它們都只對(duì)點(diǎn)電荷或點(diǎn)電荷的電場(chǎng)成立B.①②③只對(duì)點(diǎn)電荷或點(diǎn)電荷電場(chǎng)成立,④對(duì)任何電場(chǎng)都成立C.①②只對(duì)點(diǎn)電荷成立,③對(duì)任何電場(chǎng)都成立,④只對(duì)勻強(qiáng)電場(chǎng)成立D.①②只對(duì)點(diǎn)電荷成立,③④對(duì)任何電場(chǎng)都成立答案:C探究一探究二隨堂檢測(cè)從電勢(shì)差角度理解電場(chǎng)強(qiáng)度

情景導(dǎo)引電場(chǎng)強(qiáng)度、電勢(shì)差和電勢(shì)都是描述電場(chǎng)的物理量,電場(chǎng)中電勢(shì)越高的位置,電場(chǎng)強(qiáng)度一定越大嗎?要點(diǎn)提示:電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)是兩個(gè)不同的概念,兩者無(wú)必然聯(lián)系,電勢(shì)高的位置,電場(chǎng)強(qiáng)度不一定大。探究一探究二隨堂檢測(cè)知識(shí)歸納1.電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)差的關(guān)系探究一探究二隨堂檢測(cè)探究一探究二隨堂檢測(cè)2.關(guān)于電場(chǎng)強(qiáng)度的三個(gè)表達(dá)式的比較

畫(huà)龍點(diǎn)睛

在勻強(qiáng)電場(chǎng)中,相互平行且相等的線段兩端點(diǎn)的電勢(shì)差相等。探究一探究二隨堂檢測(cè)

實(shí)例引導(dǎo)例2如圖所示,虛線方框內(nèi)有一勻強(qiáng)電場(chǎng),A、B、C為該電場(chǎng)中的三點(diǎn),已知:φA=12V,φB=6V,φC=-6V。試在該虛線框內(nèi)作出該電場(chǎng)的示意圖(畫(huà)出幾條電場(chǎng)線),并要求保留作圖時(shí)所用的輔助線。探究一探究二隨堂檢測(cè)解析:要畫(huà)電場(chǎng)線,先找等勢(shì)面(線)。

AH=HF=FC,則φH=6

V,φF=0,故B、H等電勢(shì)。連接BH即為等勢(shì)線,由電場(chǎng)線與等勢(shì)面(線)垂直且由高電勢(shì)指向低電勢(shì),可畫(huà)出電場(chǎng)線如圖所示。答案:見(jiàn)解析圖探究一探究二隨堂檢測(cè)規(guī)律方法

(1)在勻強(qiáng)電場(chǎng)中,沿任意一個(gè)方向,電勢(shì)降低都是均勻的,故在同一直線上相同間距的兩點(diǎn)間電勢(shì)差相等,如圖甲,AB=BC,則UAB=UBC。(2)在勻強(qiáng)電場(chǎng)中,相互平行且相等的線段兩點(diǎn)間的電勢(shì)差相等。如圖乙,AB∥CD,則UAB=UCD。(3)確定電場(chǎng)方向的方法:先由等分法確定電勢(shì)相等的點(diǎn),畫(huà)出等勢(shì)面(線),然后根據(jù)電場(chǎng)線與等勢(shì)面(線)垂直畫(huà)出電場(chǎng)線,且電場(chǎng)線的方向由電勢(shì)高的等勢(shì)面(線)指向電勢(shì)低的等勢(shì)面(線)。探究一探究二隨堂檢測(cè)變式訓(xùn)練2

a、b、c、d是勻強(qiáng)電場(chǎng)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(chǎng)線與矩形所在平面平行。已知a點(diǎn)的電勢(shì)為20V,b點(diǎn)的電勢(shì)為24V,d點(diǎn)的電勢(shì)為4V,如圖所示,由此可知c點(diǎn)的電勢(shì)為(

)A.4V B.8V C.12V D.24V解析:因?yàn)閍b∥cd,故φa-φb=φd-φc,解得φc=8

V。答案:B探究一探究二隨堂檢測(cè)1.如圖所示,在xOy平面內(nèi)有一個(gè)以O(shè)為圓心、半徑R=0.1m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θ。若空間存在沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng),電場(chǎng)強(qiáng)度大小E=100V/m,則O、P兩點(diǎn)的電勢(shì)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?jiǎng)驈?qiáng)電場(chǎng)的方向是沿y軸負(fù)方向的,沿著電場(chǎng)線的方向電勢(shì)是降低的,所以P點(diǎn)的電勢(shì)高于O點(diǎn)的電勢(shì),O、P兩點(diǎn)的電勢(shì)差UOP為負(fù)值。根據(jù)電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系可得UOP=-Ed=-E·Rsin

θ=-10sin

θ

V,所以A正確。答案:A探究一探究二隨堂檢測(cè)2.如圖所示,A、B是勻強(qiáng)電場(chǎng)中相距4cm的兩點(diǎn),其