10.3 电势差与电场强度的关系 课件 -2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

3 第十章　静电场中的能量 3　电势差与电场强度的关系 电场力 电场强度 电势差 电势 电势能 电场力的功 电场力做功与路径无关 ？ 电场的两大性质： ①力的性质 ②能的性质 力的性质公式中q不需要正负，能的性质公式中q必须有正负。 A B d + 电荷从A移动到B，静电力做功 电荷从A移动到B，静电力做功 A B d l α 从力的角度： W=Fd=qEd 从能的角度： W=qU 联立两式得: U = Ed 　 从力的角度： W= FLcos = qEd 从能的角度： W= qU 联立两式得: U = Ed 　 一、电势差与电场强度的关系 + E E (1)匀强电场中两点间的电势差的绝对值等于场强与这两点间沿电场力方向距离的乘积。 (3)d：沿场强方向的距离 。若电场中两点不沿电场线，d取值应为在电场方向的投影，或等势面间的距离。 (4)只适用于匀强电场 1、结论总结： (2)公式： 对于非匀强电场，如何判断UAB、UBC的大小关系？ 2、思考与讨论： 如图，图中虚线为等势线，B、C、D三点位于同一等势线上. (1)比较A与B、A与C、A与D间电势差的大小； UAB ＝ UAC＝ UAD (2)电势沿AB、AC、AD三条线，哪一个方向降落最快？由此说明什么？ AB方向，说明电场强度方向指向电势降落最快的方向. E A B D C 3、思考与讨论： 4.电场强度表达式的比较 公式/区别 物理意义 适用范围 二、电场强度E的另一种表达式 是电场强度大小的定义式 是真空中点电荷场强的决定式 是匀强电场中场强的计算式 适用于一切电场 在真空中,场电荷Q是点电荷 匀强电场 5、思考与讨论： 1.如图，在匀强电场中，AB=BC=CD,试判断UAB、UBC、UCD的大小关系。 结论1：在匀强电场中，同一直线上相同间距的两点间的电势差相等。 2.如图，在匀强电场中AB与CD平行且相等，试判断UAB、UCD的大小关系。 若 求 结论2：在匀强电场中，相互平行的相等的线段两端点电势差相等． 巩固与练习 例1. 如图所示，A、B、C、D是匀强电场中一正方形的四个顶点。已知A、B、C三点的电势分别为φA=15V， φB=3V， φC=-3V，求D点的电势φD？ A B C D E a • c • b • d • e • g • f • ①等势面一定与电场线垂直！ ②匀强电场的等势面互相平行！ ③电势差相等的面间距相等！ 15V 3V -3V 3V • 9V • 9V 巩固与练习 例2. 如图所示，真空中平行金属板M、N之间的距离d为0.04m，有一个2×10-15kg的带电粒子位于M板旁，粒子的电荷量为8×10-15C，给金属板加200V直流电压。 （1）求带电粒子所受的静电力的大小。 4×10-11N （2）求带电粒子从M板由静止开始运动到达N板时的速度。 ①v2=2ad （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？ 40m/s ①d´= 2d E´= = F´= qE´ a´= = = v´= = = v ②U = Ed qU = mv2 ②qU = mv2 (1)根据电势高低关系确定电场强度方向。 (2)斜率为电场强度的绝对值 (3)根据电势高低判断Ep的变化,进而确定电场力做功情况。 φ-x图像 三、图像问题 【例】两个点电荷Q1和Q2固定在x轴上O、D两点,两者连线上各点电势高低如图中曲线所示(OB >BD),取无穷远处电势为零,由图可知,下列说法错误的是 (　  ) A.B点的电场强度为零 B.Q1为负电荷,Q2为正电荷 C.Q1的电荷量一定大于Q2的电荷量 D.将电子沿x轴从A点移到C点,电场力一直做正功  A E-x图像     (1)判断E的方向，E为正值,说明与规定的正方向相同,E为负值,说明与规定的正方向相反 (2)根据E的方向判断电势的高低 (3)曲线与x轴所围成的“面积”表示电势差U。     AD 由ΔEp=-F电x可知Ep-x图线的切线斜率的绝对值等于电场力大小 Ep-x图像 ACD     课堂小结 一、匀强电场中电势差与电场强度的关系 1．关系: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 2．适用条件：匀强电场 二、非匀强电场中电势差与电场强度关系的定性分析 3.关于场强的三个表达式的比较 4.用“等分法”求电势 (1)判断电场强度大小：等差等势面越密，电场强度越大。 (2)判断电势差的大小：同一电场线上距离相等的两点间E越大，U越大。 (3)沿电场线方向建立x轴，可利用φ­x图像上的点的切线斜率