10.3电势差与电场强度的关系-2023-2024学年高二物理素养提升学案（人教版2019必修第三册）

高中物理必修三素养提升学案 第10章 静电场中的能量 第3节　电势差与电场强度的关系 【学习目标】 1.经历探究匀强电场中电势差和电场强度的定量关系的过程,理解关系式的意义。 2.知道电场强度另一个单位“伏每米”的物理意义。 【科学素养要求】 1. 物理观念 (1)明确电势差与场强的关系。 (2)知道电场强度另一个单位“伏每米”的物理意义。 2. 科学思维 (1)理解公式E＝中d和UAB的意义，会用其解决相关问题。 (2)等分法分析电势与电场强度的关系。 3. 科学探究 探究匀强电场中电势差与电场强度的定量关系。 4. 科学态度与责任 准确区分三个公式E＝、E＝k和E＝的适用条件。 【自主预习】 一、电势差与电场强度的关系 1.关系式:　　　　　。  2.意义:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  3.适用条件:匀强电场,d是　　　　　　　　　　。  二、电场强度的另一种表达 1.表达式:　　　　　　　　　　。  2.物理意义:在匀强电场中,电场强度的大小等于两点间的电势差与两点沿电场强度方向距离的比值。也就是说,电场强度在数值上　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  3.电场强度的单位:　　　　　　　　1 N/C=1 V/m。  【复习引入】 [温故知新1]你学过哪些描述电场性质的物理量? [温故知新2]等势面有哪些特点? 【课堂探究】 一、推证电场强度和电势差的关系 [情境设问1]如图是一个匀强电场,电场强度大小为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。现将一个电量为q的电荷由A移到B,你可以用几种方法计算电场力所做的功?分析电场强度E与电势差UAB之间有什么关系。 [情境设问2]如图所示匀强电场E中,正电荷q在电场力作用下从A点移动到B点(不是沿电场强度方向),分析电场强度E与电势差UAB之间有什么关系。 二、推证电场强度的单位 [情境设问3]由UAB=Ed,，得到:E=，,这个式子表示什么含义? [情境设问4]从式子中可看出E的单位是什么? 【知识点探究】 知识点一　匀强电场中电势差与电场强度的关系 1．关系式：UAB＝Ed。 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：匀强电场。 【温馨提示】公式中d必须是沿场强方向的距离。当电场中的两点不在同一条电场线上时，d应为两点在场强方向上的投影距离，亦为电场中两点所在的等势面间的距离。 知识点二　电场强度的另一种表述 1．另一种表述：在匀强电场中，电场强度的大小等于两点之间的电势差与两点沿电场强度方向的距离之比。 2．公式：E＝。 3．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．方向 电场强度的方向就是电势降低最快的方向。如图所示，在匀强电场中，沿AB、AC、AD三个方向，电势下降的值都相等(因D、B、C在同一条等势线上)，但AB沿电场线方向，距离最短，单位长度上电势下降最大，即电势下降最快。因此，AB方向为电场强度的方向。 5．单位：由E＝可导出电场强度的另一个单位，即伏每米，符号为V/m。1 V/m＝1 N/C。 【温馨提示】E＝这一比值在非匀强电场中也有意义，它表示两点间的平均电场强度。 【典例分析】 【例题1】如图所示,在匀强电场中,有A、B两点,它们之间的距离为2 cm,两点的连线与场强方向成60°角。将一个电荷量为-2×10-5 C的电荷由A移到B,其电势能增加了0.1 J。问: (1)在此过程中,电场力对该电荷做了多少功? (2)A、B两点的电势差UAB为多大? (3)匀强电场的电场强度为多大? 【变式训练1】如图所示,有竖直向下的匀强电场,A、B两等势面间距离为5 cm,电势差为25 V,在电场中P点固定放置电量为5×10-9 C的负点电荷，,此时电场中有一点电场强度为零,此点在P点的 (　　) A.上方30 cm B.下方30 cm C.上方25 cm D. .下方25 cm 【例题2】如图所示,P、Q两金属板间的电势差为50 V,板间存在匀强电场,方向水平向左,板间的距离d=10 cm,其中Q板接地,两板间的A点距P板4 cm。求: (1)P板及A点的电势; (2)保持两板间的电势差不变,而将Q板向左平移5 cm,则A点的电势将变为多少? 【变式训练2】有两块平行金属板A、B相隔6 cm(如图),接在36 V的直流电源上。电源的正极接地,C点在两板间且到A板的距离为2 cm。 (1) 求A、B两板间的电场强度大小和方向。 (2)以地为电势的零点,问C点的电势多高? 【课堂练习】 1.下列说法正确的是(　　) A.由公式E=得,电场强度E与电势差U成正比,与两点间距离d成反比 B.由公