第十章 3 电势差与电场强度的关系-2022-2023学年新教材高中物理必修第三册【金版教程】创新导学案课件PPT（人教版）

静电场中的能量 第十章 3．电势差与电场强度的关系 课前自主学习 Ed 电场强度 电场 匀强 电势差 电场 电场 越小 也较密 V/m 1 V/m 判一判 (1)公式UAB＝Ed适用于任何电场。(　　) (2)在电场中相同距离的两点，电势差大的其电场强度也必定大。(　　) (3)在匀强电场中，沿着电场方向，任何相同距离上的电势降落必定相等。(　　) (4)电势降落的方向必定是电场强度的方向。(　　) × × √ × 课堂探究评价 仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。 活动1：图甲中电荷＋q从A运动至B，静电力所做的功从力和位移的角度怎么计算？ 提示：电场为匀强电场，静电力为恒力F＝qE，方向水平向右，力、位移方向一致，WAB＝Fl＝qEd。 活动2：从功能关系的角度怎么计算图甲中电荷＋q从A运动至B静电力所做的功？ 提示：静电力做功WAB＝EpA－EpB＝qUAB。 提示 活动3：综合活动1和活动2能得到什么结论？ 提示：从A至B静电力所做的功是确定的，故有qUAB＝qEd，从而得到UAB＝Ed。 活动4：如图乙所示，若A、B不在同一条电场线上，还能得出活动3的结论吗？ 提示：WAB＝Flcosα，α为AB与电场线方向的夹角，由于lcosα＝d，故WAB＝qEd。又因为WAB＝qUAB，故有qUAB＝qEd，从而得到UAB＝Ed。 提示 例1　如图所示，在匀强电场中，电荷量q＝5.0×10－10 C的正电荷，由a点移到b点和由a点移到c点静电力做功都是3.0×10－8 J，已知a、b、c三点的连线组成直角三角形，ab＝20 cm，∠a＝37°，∠c＝90°，求： (1)a、b两点的电势差Uab； (2)匀强电场的场强大小和方向。 　　　　　　(1)如何求电势差？ (2)如何求E的大小及方向？ [答案]　(1)60 V (2)375 V/m　方向与bc边垂直且由a指向c 答案 规范解答 答案 解析 答案 　　　　　　(1)此题要用什么方法来计算电场强度？ 规范解答 [变式训练2]　如图所示，在纸面内有一直角三角形ABC，P1为AB的中点，P2为AP1的中点，BC＝2 cm，∠A＝30°。纸面内有一匀强电场，电子在A点的电势能为－5 eV，在C点的电势能为19 eV，在P2点的电势能为3 eV。下列说法正确的是(　　) A．A点的电势为－5 V B．B点的电势为－19 V C．该电场的电场强度方向由B点指向A点 D．该电场的电场强度大小为800 V/m 答案 解析 解析 仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。 活动1：图甲是一个小山的等高线图，如果把一个小球分别从山坡左右两边滚下(不考虑摩擦等阻碍)，小球在哪边的加速度更大？ 提示：坡面越陡，加速度越大，所以小球在b边的加速度更大。 活动2：若把图甲看成一个等势线图，哪边电势降落得快，哪边的电场强度大？ 提示：b边电势降落得快，故b边的电场强度大。 提示 活动3：根据活动2，结合图乙，思考：等差等势面的疏密与场强的大小有关系吗？ 提示 活动4：图丙中ab＝bc，Uab＝Ubc吗？ 提示：由于电场线越密的地方电场强度E越大，且距离ab＝bc，由U＝Ed可知Uab＜Ubc。 例3　如图所示的实线为电场线，虚线为等势线，a、b两点的电势分别为φa＝－50 V，φb＝－20 V，则a、b连线的中点c的电势φc应为(　　) A．φc＝－35 V B．φc>－35 V C．φc<－35 V D．条件不足，无法判断φc的范围 答案 　　　　　 　(1)若此电场为匀强电场，φc为多少？ (2)如何判断c点电势与上述值的大小关系？ 提示：①大致画出φ＝－35 V的等势面，看它在c点哪一边，再根据沿电场线方向电势降低判断得出。②比较Ubc和Uca的大小关系，进而判断得出。 规范解答 [变式训练3]　空间某一静电场沿x轴方向，电势φ在x轴上的分布如图所示，x轴上两点B、C的电场强度大小分别是EB、EC，下列说法中正确的是(　　) A．EB>EC B．EB的方向沿x轴负方向，EC的方向沿x轴正方向 C．另放一电荷在O点，其受到的静电力为零 D．一电子沿x轴从B移到C的过程中，静电力先做正功，后做负功 答案 解析 课后课时作业 1．(电势、电势能、电势差、电场强度)关于静电场，下列结论普遍成立的是(　　) A．电场强度大的地方电势高，电场强度小的地方电势低 B．匀强电场中任意两点之间的电势差只与场强有关 C．在正电荷或负电荷产生的静电场中，场强方向都指向电势降低最快的方向 D．在电场强度越大的地方，电荷的电势能也越大 答案 解析　电势高低与电场强度大小没有直接关系，所以电场强度大的地方电势不一定高，电场强度小的地方电势不一定低，