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

10.3电势差与电场强度的关系 【教学目标】 一、知识与技能 1.理解匀强电场中电势差与电场强度的关系U=Ed,并且能够推导出这个关系式。 2.会用关系式U=Ed进行有关的计算。 3.理解电势与场强无直接的关系。 二、过程与方法 通过推导电场强度与电势差的关系，使学生的分析能力和推理能力得到进一步培养。 三、情感、态度与价值观 通过从不同角度认识电场强度与电势、电势差的关系，使学生在遇到具体问题时要注意分 析，不要武断地下结论，使学生养成多角度多方面看问题的学习品质。 【教学重难点】 教学重点： 1.U=Ed的理解与应用 2电势、电势差及电场强度间的关系 教学难点： 1.U=Ed的灵活应用 2.电势、电势差及电场强度间的关系 【预习新知】 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。 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。 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=UABd 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=UABd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=1N/C。 E=UABd这一比值在非勻强电场中也有意义，它表示两点间的平均电场强度。 【重难探究】 (一）重难探究 【探究一】对关系式U=Bd和E=y的理解 1.关系式表明了电场强度与电势差的关系 大小关系 有E-Y可知， 电场强度的大小等于沿电场方向每单位距离上降 低的电势 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 物理关系 电场强度是电势差对空间位置的变化率，反映了电势随空间变化 的快慢 2.在非句强电场中，公式E一日可用来定性分析问题，由E 可以得出结论： (1)等差等势面越密的地方电场强度就越大，如图甲所示。 (2)如图乙所示，a、b、c为某条电场线上的三个点，且距离ab=bc,由于电场线越密 的地方电场强度越大，由U=Ed可知U<Uc。 【探究二】对电场强度的理解 1.关于电场强度E的几个表达式 公式 适用范围 说明 任何电场 定义式，g为试探电荷的电量 9 69 真空中点电荷形成的电场 Q为场源电荷的电荷量，￡表示跟点电荷相距 r处的某点的电场强度 U E= 匀强电场 U为沿电场线方向上相距d的两点间的电势差 d 2关干电场强度与电势的理解 (1)电场强度为0的地方电势不一定为0，如等量同种点电荷连线的中点：电势为0的地方电场强度也 不一定为0.如等量异种点电荷连线的中点。 (2)电场强度相等的地方电势不一定相等，如匀强电场：电势相等的地方电场强度不一定相等，如点电 荷周围的等势面。 【巩固训练】 1.根据大气电测量表明：在晴朗天气下，地表附近的场强大小约100V/m,方向向下.假 设地球为一个半径R=6400km、可视为理想导体的正球体.已如球体体积/=R',表面 积S=4πR2,静电力常量k=9.010Nm2/C2.由此推知() A.无论是水平面还是倾斜的山坡表面，电场方向都指向地心 B.地球带负电，总电荷量约为4.55'10°C C.地球表面带负电，面电荷密度约8.84'100C/m D.身高为1.70m的人，人体头与脚之间的电势差为170V 2.如图所示，a、b、c、d是以O为圆心的圆上的四点，ab=5cm,cd=8cm,Dbac=60°， 空间中存在匀强电场，方向与圆所在平面平行，已知a、b、d三点电势分别为 i。=46V、j。=21V、j。=10V,则下列说法正确的是() A.a点电势比c点电势低46V B.电场强度大小为6V/cm C.电子在b点的电势能比在c点的低75eV D.电子从d点运动到c点，克服电场力做功64eV 3.将点电荷QQ。分别固定在x轴上坐标为-12cm和12cm的两点，两点电荷连线上 各点的电势p随x变化的关系图像如图所示，在x=3cm处电势有最小值.下列说法中正确 的是() 6-3036寸cm A.04:0。=25:9 B.0:Qa=15:3 C.坐标原点处的电场强度大小为零 D.坐标原点处的电场强度方向沿X轴负方向 4如图所示，梯形abcd位于某匀强电场所