10.3.1电势差与电场强度的关系-2022-2023学年高二物理同步课件（人教版2019必修第三册）

第十章 静电场中的能量 10.3 电势差与电场强度的关系 亮亮图文旗舰店https://liangliangtuwen.tmall.com 1 学习目标及任务 1.经历探究匀强电场中电势差与电场强度的定量关系的过程，理解关系式的意义. 2.能够熟练应用U=Ed解决有关问题. 3.知道电场强度另一个单位“V/m”的物理意义. 一、电场的两大性质 力的性质 能的性质 E φ、U 一、电场强度与电势的关系 Q1：电场强度大的地方，电势是否一定大？反之又如何？ 正电荷电场：E大的地方，φ高 负电荷电场：E大的地方，φ低 结论1：E大处φ不一定高（低）；φ高处E不一定大（小）。 Q2：电场强度为0的地方，电势是否一定为0？反之又如何？ 一、电场强度与电势的关系 （若规定无穷远处为零电势点） 结论2：E为0处，φ不一定为零；φ为0处，E不一定为零。 U U U 1.电场线与等势面处处垂直 2.电场线由电势较高的等势面指向电势较低的等势面. 想 一 想 问题1：仔细观察电场线和等势线的疏密程度存在什么样的对应关系？ 问题2：电场线和等势线的疏密对应关系揭示了哪两个物理量之间存在一定的关系？依据是什么？ 电势差与电场强度 电场线越密的地方，等差等势面也越密. 探究过程 WAB=qUAB WAB=Fd=qEd UAB=Ed 即：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。 试 一 试 思考讨论： 如图所示，如果A、B两点不在同一条电场线上，以上结论还成立吗？ UAB=Ed 注意：d一定是两点沿电场方向的距离！ 深入探究：从匀强电场到非匀强电场 如果不是匀强电场，从匀强电场得到的关系U=Ed是否可以推广到任意电场？ 想 一 想 再探究U=Ed的变形式： 想 一 想 1）由变形式可以得到电场强度的单位是什么？ -----v/m 2）如何证明电场强度的两个单位是相同的？ -------v/m=1J/(c●m)=1N/C 3）变形式有什么样的物理意义？ —电场强度在数值上等于沿电场方向单位距离上降 低的电势。 4）运用变形式怎样解释电场线密的地方等势线也密？ 想 一 想 相同 小（密） 大 如图，图中虚线为等势线，B、C、D三点位于同一等势线上。 问题1：比较A与B、A与C、A与D间电势差的大小UAB UAC UAD. 问题2：电势沿AB、AC、AD三条线哪一个降落最快？。 问题3：电势降落最快的方向与电场强度的方向是什么关系？ 想 一 想 UAB = UAC = UAD AB 电场强度方向指向电势降落最快的方向 7）等势线与等高线的再类比 等高线 等势线 b处电势降落较快 b处地势陡峭 b处释放小球加速度大 b处电场强度较大 电势降落快的地方是电场强度大的地方 做 一 做 例题.如图所示，真空中平行金属MN板M、N之间的距离d为0.04m，有个2×10-15kg的带电粒子位于M板旁，粒子的电荷量为8×10-15C，给两金属板加200V直流电压。 （1）求带电粒子所受的静电力的大小。 （2）求带电粒子从M板由静止开始运动到N板时的速度大小。 （3）如果两金属板距离增大为原来的2倍，其他条件不变，则上述问题（1）（2）的答案又如何? 例题.如图所示，真空中平行金属MN板M、N之间的距离d为0.04m，有个2×10-15kg的带电粒子位于M板旁，粒子的电荷量为8×10-15C，给两金属板加200V直流电压。 （1）求带电粒子所受的静电力的大小。 （2）求带电粒子从M板由静止开始运动到N板时的速度大小。 （3）如果两金属板距离增大为原来的2倍，其他条件不变，则上述问题（1）（2）的答案又如何? ▶ 只要加速电压U是一定的，带电粒子加速后所获得的动能就是一定的。 思考与讨论： 上述例题中，M、N是两块平行金属板，两板间的电场是匀强电场。如果M、N是其他形状，中间的电场不再均匀，例题中的三个问题还有确定答案吗？为什么？ ●由于是非匀强电场，故静电力就没有确定答案； ●由于静电力是变力，故牛顿运动定律求解就不太方便。但动能定理可以，由于静电力做功W=qU只与两板间的电压有关，故速度答案不变。 【课堂小结】 祝同学们学习愉快 【课堂训练】 C $