10.3电势差和电场强度的关系 导学案-2022-2023学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

电势差与电场强度的关系 【学习目标】 1、 理解匀强电场中电势差与电场强度的关系UAB＝Ed，并且能够推导出这个关系式． 2、 知道电场强度的另一种求法，了解场强的另一个单位“伏特每米”的意义．　 3、 会用关系式UAB＝Ed或E＝UAB/d进行有关的计算． 【重难点】 会用关系式Ｕ＝Ｅd进行有关计算。 1、 课前预习 1．电场力做功与电势差的关系：WAB＝_________. 2．电势是描述电场能的性质的物理量，沿电场线方向电势_____． 3．电场强度是___量，电势差是____量． 4．匀强电场中两点间的电势差等于_____________________________ ______的乘积，即U＝____. 5．在匀强电场中，电场强度的大小等于两点间的_______与两点沿电场强度方向距离的比值，公式表示为E＝____. 由公式E＝U/d得出的场强单位的是_______，以前学习的场强单位是_______． 二、知识要点 （一）、匀强电场中电势差与电场强度的关系 1．关系式：UAB＝Ed或E＝(注：公式中d是两点沿电场方向距离) 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． 注意：1、有同学认为：“根据E＝，若A、B两点在匀强电场的同一等势面上，由UAB＝0，故场强为零“.谈一下你的认识．　该同学分析错误，当A、B在匀强电场同一等势面上时，两点沿电场方向距离d＝0.无法用E＝直接计算场强，E也不等于零． 2、 (1)公式U＝Ed用于任何电场．(×) (2)在电场中相同距离上的两点，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．(×) （二）、公式E＝的意义 1．意义：在匀强电场中，电场强度等于两点电势差与两点沿电场方向距离的比值． 2．E的另一表述：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． 电场强度的单位：N/C或V/m. 注意;1．根据E＝可知，匀强电场的电场强度E与电场中两点间的电势差U成正比，与沿电场线方向上两点间的距离d成反比，以上观点是否正确？不正确．电场强度大小与电场自身因素有关，与两点间的电势差或距离无关． 2．为何说电场强度的两单位N/C与V/m是相同的？1 V/m＝1 J/(C·m)＝1 N·m/(C·m)＝1 N/C 3、 (1)在匀强电场中沿电场线方向，电势降的最快．(√) (2)公式E＝用于任何电场．(×) (3)匀强电场中E与电势差及两点间距无关．(√)． （三）、对关系式UAB＝Ed和E＝的理解(深化理解) 1．关系式表明了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． (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． (3)物理意义：电场强度是电势差对空间位置的变化率，反映了电势随空间位置变化的快慢． 2．UAB＝Ed的两个推论 (1)在匀强电场中，沿任意一个方向，电势下降都是均匀的，故在同一直线上相同间距的两点间电势差相等．如果把某两点间的距离平均分为n段，则每段两端点间的电势差等于原电势差的1/n. (2)在匀强电场中，沿任意方向相互平行且相等的线段两端点的电势差相等． 3．在非匀强电场中，公式E＝可用来定性分析 如图所示，若ab＝bc，由于电场线密处场强较大，即ab段的平均场强小于bc段的平均场强，故可以判断Uab<Ubc. 4．电场中两点电势差的求法 (1)应用定义式UAB＝φA－φB来求解． (2)应用关系式UAB＝来求解． (3)应用关系式UAB＝Ed(匀强电场)来求解． （四）、1．电势差与电场强度 物理量 电势差UAB 电场强度E 定义式 UAB＝ 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力 方向 标量、无方向 矢量，规定正电荷在该点所受电场力的方向为正方向 联系 (1)沿场强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场强的方向 (2)场强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.电势与电场强度 (1)电场强度为零的地方电势不一定为零，电势为不为零取决于电势零点的选取；电势为零的地方电场强度也不一定为零．如把点电荷产生的电场中某点定为电势零点，但该点电场强度不为零，无穷远处场强和电势都可认为是零． (2)电场强度相等的地方电势不一定相等，如在匀强电场中场强处处相等，但各点电势不等． (3)电势相等的地方电场强度不一定相等．如在等量的异种电荷的电场中，两电荷连线的中垂面是一个等势面，但场强不相等． 例4、如图