第一章 第6节 电势差与电场强度的关系（讲解课件）-2019-2020学年高中物理选修3-1【优化探究】同步导学案（人教版）

第6节　电势差与电场强度的关系 学习目标 素养提炼 1.掌握公式U＝Ed的推导过程，理解公式的含义，知道公式的适用条件．[来源:学_科_网Z_X_X_K] 2.理解电场强度的另一种表述． 3.能够应用U＝Ed或E＝解决相关问题. 1个关系——U＝Ed 3个电场强度表达式——E＝、E＝、E＝ 1种确定电场方向的方法——等分法 授课提示：对应学生用书第18页 一、匀强电场中电势差与电场强度的关系 1．关系式 U＝Ed或E＝. 2．物理意义 匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两点沿电场方向的距离的乘积． 3．适用条件 (1)匀强电场． (2)d是两点沿电场方向的距离． [判断辨析] 　(1)由公式E＝可知，匀强电场中电场强度E与电势差U成正比．(×) (2)由公式E＝可知，匀强电场中电场强度E与两点间距离成反比．(×) (3)公式U＝Ed和E＝仅适用于匀强电场．(√) 二、公式E＝的意义 1．意义 在匀强电场中，电场强度的大小等于两点间的电势差与这两点沿电场方向距离的比值． 2．电场强度的另一种表述 电场强度在数值上等于沿电场方向每单位距离上降低的电势． 3．场强的另一个单位 由E＝可导出场强的另一个单位，即伏[特]每米，符号为V/m.1 V/m＝1 N/C. [思考] 1．公式E＝中d是电场中任意两点间的距离吗？ 提示：不是，公式中的d为两点在电场线方向上的投影． 2．根据公式E＝可知：E与U成正比，与d成反比．这种说法正确吗？为什么？ 提示：这种说法是错误的．电场强度E由电场本身决定，与所选两点间的d及U无关． 3．电势降落的方向一定是电场强度的方向吗？ 提示：电场强度的方向是电势降落最快的方向，电势降落的方向不一定是电场强度的方向. 授课提示：对应学生用书第19页 要点一　匀强电场中电势差与电场强度的关系 　如图所示的一个匀强电场，场强大小为E，A、B是沿电场方向上的两点，其电势差为UAB，A、B之间相距为d.现将一个电荷量为q的电荷由A移到B. (1)从力和位移的角度计算静电力所做的功；通过A、B间的电势差计算静电力做的功． (2)比较两次计算的功的大小，说明A、B间的电势差与电场强度有何关系． (3)B、C在同一等势面上，UAC与电场强度有何关系？ 答案：(1)WAB＝Fd＝qEd，WAB＝qUAB. (2)UAB＝Ed.(3)UAC＝Ed. 　电场强度与电势差的关系 (1)大小关系：由E＝可知，电场强度在数值上等于沿电场方向每单位距离上降低的电势，电场强度是电势随空间位置变化的变化率，电势随空间变化的快慢反映了电场强度的大小． (2)方向关系：电场中电场强度的方向就是电势降低最快的方向． 　如图所示为一个水平的匀强电场，在电场内某水平面上作一个半径为10 cm的圆，在圆周上取如图所示的A、B、C三点，已知A、B两点间电势差为1 350 V. (1)求匀强电场的场强大小； (2)若在圆心O处放置电荷量为1×10－8 C的正点电荷，求C点电场强度的大小和方向．(结果保留三位有效数字) [解析]　(1)由题意知：UAB＝1 350 V，r＝10 cm＝0.1 m， 电场强度大小E＝＝＝9 000 V/m. (2)点电荷在C处产生的场强 E′＝k＝9×109× V/m＝9 000 V/m， C点的场强EC＝＝9 000 V/m＝1.27×104 V/m， 又tan θ＝＝1，解得θ＝45°，即场强与水平方向成45°角斜向上． [答案]　(1)9 000 V/m　(2)1.27×104 V/m　方向与水平方向成45°角斜向上[来源:Z§xx§k.Com] 1.如图所示是匀强电场中的一组等势面，每两个相邻等势面的距离是25 cm，由此可确定电场强度的方向及大小为(　　) A．竖直向下，E＝0.4 N/C B．水平向右，E＝0.4 N/C C．水平向左，E＝40 N/C D．水平向右，E＝40 V/m 解析：由电场线垂直于等势面及电场线方向指向电势降低的方向可知，电场强度的方向水平向右．再根据E＝得E＝ V/m＝40 V/m，故选项D正确．[来源:Zxxk.Com] 答案：D 要点二　对电势差与电场强度关系的理解 1．电势差与电场强度的对比 物理量 内容 电势差[来源:Z.xx.k.Com] 电场强度E 定义式 U＝ E＝ 大小 数值上等于单位正电荷从一点移到另一点时，电场力所做的功 数值上等于单位正电荷受到的电场力 方向 标量、无方向[来源:学科网ZXXK] 矢量，规定正电荷在该点所受电场力的方向为该点电场强度方向 联系 (1)沿电场的方向是电势降落最快的方向，但电势降落的方向不一定是电场的方向； (2)电场强度的大小等于沿匀强电场方向每单位长度上降落的电势，即E＝ 2.易错提醒 (1)