高中物理第一章靜電場1.6電勢差和電場強(qiáng)度的關(guān)系課件新人教版

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電勢差和電場強(qiáng)度的關(guān)系讀一讀·思一思辨一辨·議一議一、電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系閱讀教材第22~23頁,能自主推導(dǎo)勻強(qiáng)電場中電場強(qiáng)度與電勢差的關(guān)系,理解關(guān)系式中各字母的含義。1.如圖所示,勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度為E,將電荷+q從A點(diǎn)移動到B點(diǎn)。(1)試從力和位移的角度計(jì)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(jì)算的功的大小,電勢差與電場強(qiáng)度有何關(guān)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(dǎo)過程推導(dǎo)A、B兩點(diǎn)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(dǎo),你得到了什么結(jié)論?答案: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。讀一讀·思一思辨一辨·議一議二、電場強(qiáng)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(qiáng)度的概念,知道電場強(qiáng)度的另一個(gè)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(qiáng)電場中,電場強(qiáng)度的大小等于兩點(diǎn)間的電勢差與兩點(diǎn)間沿電場強(qiáng)度方向距離的比值。2.根據(jù)公式,可以得到電場強(qiáng)度的另一個(gè)單位是什么?這個(gè)單位和N/C是等價(jià)的,請證明這一點(diǎn)。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(jì)算任何電場中A、B兩點(diǎn)間的電勢差。

(

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

(

)解析:公式中的d是A、B兩個(gè)等勢面間的垂直距離,A點(diǎn)和B點(diǎn)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(qiáng)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(qiáng)度E與電勢差U成正比,與兩點(diǎn)間距離d成反比。

(

)解析:電場強(qiáng)度是電場本身的性質(zhì),與兩點(diǎn)間的距離及電勢差無關(guān)。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(qiáng)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(qiáng)度是沿電場方向每單位距離上降低的電勢。(2)請和同學(xué)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(qiáng)度的方向的距離,若A、B兩點(diǎn)連線與電場線成一角度,d是A、B間距離L在電場強(qiáng)度方向上的垂直投影的距離。探究一探究二問題導(dǎo)引名師精講典例剖析公式UAB=Ed、

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

當(dāng)堂檢測探究一探究二問題導(dǎo)引名師精講典例剖析當(dāng)堂檢測探究一探究二問題導(dǎo)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(qiáng)電場,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,由電場線的疏密可知ab和bc間的平均電場強(qiáng)度Eab>Ebc,所以Uab>Ubc,C正確。答案:C歸納總結(jié)(1)公式U=Ed只能適用于計(jì)算勻強(qiáng)電場的電勢差,不能計(jì)算非勻強(qiáng)電場的電勢差,但可以定性分析非勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)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(qiáng)度

就越大。當(dāng)堂檢測探究一探究二問題導(dǎo)引名師精講典例剖析從電勢差的角度理解電場強(qiáng)度電場強(qiáng)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(qiáng)度一定越大嗎?要點(diǎn)提示:電場強(qiáng)度與電勢是兩個(gè)不同的概念,兩者無必然聯(lián)系,電勢高的位置,電場強(qiáng)度不一定大。當(dāng)堂檢測探究一探究二問題導(dǎo)引名師精講典例剖析當(dāng)堂檢測探究一探究二問題導(dǎo)引名師精講典例剖析當(dāng)堂檢測探究一探究二問題導(dǎo)引名師精講典例剖析在勻強(qiáng)電場中,相互平行且相等的線段兩端點(diǎn)的電勢差相等。當(dāng)堂檢測探究一探究二問題導(dǎo)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(qiáng)電場,A、B、C為該電場中的三點(diǎn),已知:φA=12V,φB=6V,φC=-6V。試在該虛線框內(nèi)作出該電場的示意圖(畫出幾條電場線),并要求保留作圖時(shí)所用的輔助線。當(dāng)堂檢測探究一探究二問題導(dǎo)引名師精講典例剖析解析:要畫電場線,先找等勢面(線)。

因?yàn)閁AC=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(dāng)堂檢測探究一探究二當(dāng)堂檢測問題導(dǎo)引名師精講典例剖析歸納總結(jié)(1)在勻強(qiáng)電場中,沿任意一個(gè)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(diǎn)間電勢差相等,如圖甲,AB=BC,則UAB=UBC。(2)在勻強(qiáng)電場中,相互平行且相等的線段兩點(diǎn)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(diǎn),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(dāng)堂檢測探究一探究二1231.(UAB=Ed關(guān)系的應(yīng)用)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,電場強(qiáng)度大小E=100V/m,則O、P兩點(diǎn)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(qiáng)電場的方向是沿y軸負(fù)方向的,沿著電場線的方向電勢是降低的,所以P點(diǎn)的電勢高于O點(diǎn)的電勢,O、P兩點(diǎn)的電勢差UOP為負(fù)值。根據(jù)電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系可得UOP=-Ed=-E·Rsin

θ=-10sin

θ

V,所以A正確。答案:A探究一探究二123當(dāng)堂檢測2.(關(guān)系的應(yīng)用)如圖所示,A、B是勻強(qiáng)電場中相距4cm的兩點(diǎn),其連線與電場方向成60°角,兩點(diǎn)間的電勢差為200V,則電場強(qiáng)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(qiáng)度的關(guān)系U=Ed,得

=1×104

V/m,D正確。答案:D探究一探究二123當(dāng)堂檢測3.(應(yīng)用UAB=Ed或

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