匀强电场中电势差与电场强度的关系.ppt
【学习目标】【学习目标】1.定性把握电势差与电场强度的关系，理解匀强电场中电势定性把握电势差与电场强度的关系，理解匀强电场中电势差与电场强度的定量关系。差与电场强度的定量关系。2.小组合作实验探究，通过对匀强电场中电势差和电场强度小组合作实验探究，通过对匀强电场中电势差和电场强度的定性、定量关系的学习，培养学生的分析、解决问题的能的定性、定量关系的学习，培养学生的分析、解决问题的能力。力。3.激情投入，从不同角度认识电场、分析寻找物理量之间的激情投入，从不同角度认识电场、分析寻找物理量之间的内在联系，培养对物理学科的兴趣、坚定思考探索物理的的内在联系，培养对物理学科的兴趣、坚定思考探索物理的的信念，领略物理方法的奥妙，体会物理科学的力量。信念，领略物理方法的奥妙，体会物理科学的力量。【重难点】正确理解【重难点】正确理解U=Ed,并能运用它解决相关问题并能运用它解决相关问题.描述电场的物理量描述电场的物理量电场强度（电场强度（E)E)电场力电场力(F)(F)F=EqF=Eq电势能的变化电势能的变化 W WABAB=U=UABABq q电势差电势差(U(UABAB)移动电荷移动电荷q q电场力做功电场力做功电 场电荷电荷电场线电场线等势面等势面电场的两大性质：电场的两大性质：力的性质：力的性质：能的性质：能的性质：由电场强度描述由电场强度描述可用电场线形象表示可用电场线形象表示 由电势、电势差描述由电势、电势差描述 可用等势面形象表示可用等势面形象表示 1 1电电场场强强度度E E描描述述了了电电场场具具有有力力的的性性质质，电电势势差差U U描描述述了了电场具有能的性质，电场具有能的性质，E E是矢量，是矢量，U U是标量是标量2 2E E和和U U描描述述电电场场的的角角度度虽虽不不同同，但但作作为为反反映映同同一一电电场场的的两个物理量，存在着一定的联系两个物理量，存在着一定的联系电场力电场力（F=Eq）电势能的变化电势能的变化 WAB=UABq电场强度电场强度（E）移动电荷移动电荷q电场力电场力做功做功?电势差（电势差（UAB）我们来看：我们来看：一、电场强度和电势差的关系一、电场强度和电势差的关系 探究一探究一沿电场线的方向电势的大小如何变化？沿电场线的方向电势的大小如何变化？问题问题1如图如图1所示在匀强电场中，所示在匀强电场中，将电荷量为将电荷量为+q的电荷由的电荷由A移动移动到到B点点,AB间距离为间距离为d,场强为场强为E,AB两点间电势差为两点间电势差为UAB,（1）求电场力的功。）求电场力的功。从力的角度来看，从力的角度来看，从能的角度来看，从能的角度来看，由此可得：由此可得：（2）推导）推导U和和E的关系：的关系：（其中（其中d是沿电场强度方向是沿电场强度方向A、B间的距离）间的距离）问题问题2：A、B两点电势谁高？两点电势谁高？结论：沿电场方向电势逐渐降低结论：沿电场方向电势逐渐降低所以，在匀强电场中所以，在匀强电场中注意：在非匀强电场中，注意：在非匀强电场中，E E和和U U也有一定的关系，但也有一定的关系，但不像在匀强电场中的关系式那么简单不像在匀强电场中的关系式那么简单（1 1）在在匀匀强强电电场场中中，两两点点间间的的电电势势差差等等于于场场强强与与这这两两点点间间沿电场线方向的距离沿电场线方向的距离的乘积；的乘积；场强在数值上等于场强在数值上等于沿场强方向每单位距离上的电势差沿场强方向每单位距离上的电势差沿场强方向沿场强方向的电势越来越低。的电势越来越低。（2 2）适用条件：）适用条件：匀强电场匀强电场，（3 3）强调：式中的）强调：式中的d d是沿场强方向两点间的距离是沿场强方向两点间的距离（4 4）可知场强的单位）可知场强的单位V Vm m和和N NC C是一致的，是一致的，1V1Vm m1N1NC C探究二探究二沿垂直电场线的方向电势的大小如何变化？沿垂直电场线的方向电势的大小如何变化？问题问题1.如图如图2所示在匀强电场中，将电荷量为所示在匀强电场中，将电荷量为+q的电荷由的电荷由C移动移动到到D点点,CD间距离为间距离为d,场强为场强为E。（1）求电场力的功。）求电场力的功。（2）CD间的电势差是多少？间的电势差是多少？vWCD=0UCD=0（3）结论：沿垂直电场线的方向电场力）结论：沿垂直电场线的方向电场力（做或不（做或不做）功。做）功。不不问题问题2.如图如图3所示的匀强电场中场强为所示的匀强电场中场强为E,AB间距离为间距离为L,BC间距离间距离d，把一点电荷，把一点电荷q从从A移到移到B，则电场力做功，则电场力做功为多少？为多少？图3从力的角度来看，从力的角度来看，从能的角度来看，从能的角度来看，由此可得：由此可得：（其中（其中d是沿电场强度方向是沿电场强度方向A、B间的距离）间的距离）结论：结论：WqUAB与路径与路径（有或无）关可以得出以（有或无）关可以得出以上结论上结论不不.NN60例例1 1：如图，在匀强电场中的：如图，在匀强电场中的M M、N N 两点距离为两点距离为2cm2cm，两，两点间的电势差为点间的电势差为5V,5V,M M、N N 连线与场强方向成连线与场强方向成6060角，则角，则此电场的电场强度多大？此电场的电场强度多大？EM.N解：解：根据根据 ，得：得：练习：练习：关于匀强电场中的电势差与场强的关系，正确的说法关于匀强电场中的电势差与场强的关系，正确的说法是（是（）A A任意两点间的电势差等于场强和这两点间距离的乘积任意两点间的电势差等于场强和这两点间距离的乘积B B电势降低的方向必定是场强方向电势降低的方向必定是场强方向C C沿电场线方向任意相同距离的两点间的电势差必相等沿电场线方向任意相同距离的两点间的电势差必相等D D不沿电场线方向任意相同距离的两点间的电势差不可不沿电场线方向任意相同距离的两点间的电势差不可能相等能相等C C解析：解析：匀强电场中两点间的电势差等于场强跟沿场强方匀强电场中两点间的电势差等于场强跟沿场强方向两点间距离的乘积，沿场强方向的电势降落最快，不向两点间距离的乘积，沿场强方向的电势降落最快，不沿电场线方向的直线上相等距离上的电势差也是相等的沿电场线方向的直线上相等距离上的电势差也是相等的 【总结提高】【总结提高】1解题中运用解题中运用E=、E=、E。三个公式都可以求场强，但要注意场合和它们的区别与联系三个公式都可以求场强，但要注意场合和它们的区别与联系区区别别公式公式物理含物理含义义引入引入过过程程适用范适用范围围是电场强度大是电场强度大小的决定式小的决定式是真空中点电荷是真空中点电荷场强的决定式场强的决定式是匀强电场中是匀强电场中场强的决定式场强的决定式Fq，F/q，F、q与无关，是反映某与无关，是反映某点电场的性质点电场的性质由由E=F/q，和库，和库伦定律导出伦定律导出由由W=Eqd和和W=Uq导出导出适用于一切适用于一切电场电场真空中点电真空中点电荷荷匀强电场匀强电场2理解、比较电场强度理解、比较电场强度E和电势差和电势差U物理量物理量电场电场强强度度E电势电势差差U定定义义式式引入意引入意义义正正负负或方或方向向联联系系描述电场力描述电场力的性质的性质描述电场能的性质描述电场能的性质是矢量，正电荷的受是矢量，正电荷的受力方向为力方向为E的方向的方向是标量，但有正负，正负是标量，但有正负，正负表示两点电势的高低表示两点电势的高低（1）对于匀强电场）对于匀强电场E=U/d，（2）U和和E是描述电场性质的物理量，大小取决于是描述电场性质的物理量，大小取决于电场本身，与电场本身，与F、W、q无关。无关。（二）预习自测（二）预习自测1下述关于匀强电场的结论错误的是（下述关于匀强电场的结论错误的是（）A公式公式EFq也适用于匀强电场也适用于匀强电场B根据根据UEd可知，任意两点的电势差与这两点的距离可知，任意两点的电势差与这两点的距离成正比成正比C匀强电场的场强值等于沿场强方向每单位长度上的电匀强电场的场强值等于沿场强方向每单位长度上的电势差值势差值D匀强电场的场强方向总是跟电荷所受电场力的方向一匀强电场的场强方向总是跟电荷所受电场力的方向一致致BD2关于静电场的说法中正确的是（关于静电场的说法中正确的是（）A在匀强电场中，任意两点间的电势差与这两点间的在匀强电场中，任意两点间的电势差与这两点间的距离成正比距离成正比B在匀强电场中，电势降低的方向就是场强的方向在匀强电场中，电势降低的方向就是场强的方向C电荷在等势面上移动时不受电场力电荷在等势面上移动时不受电场力D若电场力对电荷作正功，电荷的电势能一定减小，若电场力对电荷作正功，电荷的电势能一定减小，而动能不一定增加而动能不一定增加D3电场中有一条直线，在直线上有电场中有一条直线，在直线上有M、N两点，若将一试探电两点，若将一试探电荷荷Q从直线外的从直线外的P点分别移到点分别移到M、N两点，电场力对两点，电场力对Q做功相等，做功相等，则则()A该电场若是匀强电场，则该电场若是匀强电场，则M、N连线一定与电场线平行连线一定与电场线平行B该电场若是匀强电场，则该电场若是匀强电场，则M、N连线连线定与电场线垂直定与电场线垂直C该电场若是由一个点电荷产生的，则该电场若是由一个点电荷产生的，则M、N两点的电势和场两点的电势和场强都相同强都相同D该电场若是由一个点电荷产生的，则该电场若是由一个点电荷产生的，则M、N两点的电势相等，两点的电势相等，电场强度不同电场强度不同BD【当堂检测】【当堂检测】1.关于匀关于匀强强电场电场中中场场强强和和电势电势差的关系，正确的是（差的关系，正确的是（）A.电场电场强强度越大，度越大，则则任意两点任意两点间间的的电势电势差也越大差也越大B.任意两点任意两点间间的的电势电势差等于差等于场场强强和和这这两点两点间间距离的乘距离的乘积积C.沿着电场线方向，任何相同距离上的电势降低必定相等沿着电场线方向，任何相同距离上的电势降低必定相等D.电势降低的方向必定是电场强度的方向电势降低的方向必定是电场强度的方向C2.一质量为一质量为21016的带正电的油滴静止在两块相距的带正电的油滴静止在两块相距3.2的水平放置的平行金属板之间，则两板之间的电势差最大值的水平放置的平行金属板之间，则两板之间的电势差最大值可能是（可能是（）A.800VB.400VC.600VD.200VmgF油滴受到的电场力油滴受到的电场力油滴受到的重力油滴受到的重力由二力平衡得：由二力平衡得：由联立以上各式得：由联立以上各式得：B-+图43.如如图图4所示，两所示，两带电带电小球，小球，电电量分量分别为别为q和和q，固定在，固定在一一长为长为L的的绝缘细绝缘细杆的两端，置于杆的两端，置于电场电场强强度度为为E的的电场电场中，杆中，杆与与场场强强方向平行，其位置如方向平行，其位置如图图所示。若所示。若此杆此杆绕绕O点垂直于杆点垂直于杆的的轴转轴转1800角，角，则过则过程中程中电场电场力做功力做功为为（）A.0B.qELC.2qELD.4qELC4.如图如图5所示为匀强电场中的一组等势面，若所示为匀强电场中的一组等势面，若A、B、C、D、相邻两点间的距离都是相邻两点间的距离都是2，则该电场的场强为，则该电场的场强为；到到A点距离为点距离为1.5的的P点的电势为点的电势为；该电场的场强；该电场的场强方向为方向为。E-2.5V与与AB连线的夹角为连线的夹角为300向左上方向左上方图65.如如图图6所示，所示，电电荷量荷量为为5103C的点的点电电荷在匀荷在匀强强电场电场中中沿半径沿半径为为10的半的半圆圆弧由弧由A点运点运动动到到B点，已知点，已知电场电场强强度度E=1.0103V/m，则则此此过过程中程中电电荷的荷的电势电势能将如何能将如何变变化？化？变变化多大？化多大？电荷的电势能增加，增加电荷的电势能增加，增加0.5J图76如如图图7所示，匀所示，匀强强电场电场的的场场强强E100Vm，A、B两两点相距点相距0.1m，AB连线连线与与电场线电场线的的夹夹角角为为60o，则则A、B两点两点的的电势电势差差为为多少多少?
