第6节 电势差与电场强度的关系 （课件PPT）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理必修第三册（教科版）

第6节　电势差与电场强度的关系 核心素养导学 乘积 电势差 (1)电场强度的大小反映着电势随空间位置变化的快慢。 (2)电场强度的大小与电势高低无关。　　 二、等势面的疏密与电场强度大小的关系 1．画等势面分布的约定：相邻等势面之间电势差_____。 2．在电场线越密的地方，等势面越密。 3．等势面越密的地方场强越____。 1.如图所示，B、C、D三点处在同一等势面上，沿A→B、A→C、A→D电势是升高还是降低？哪个方向电势降低最快？ 提示：沿AB、AC、AD三个方向电势都降低，且电势下降的值相等。但AC沿电场线方向，距离最短，单位长度上电势下降最大，即电势降低最快。 相等 大 2. 若一匀强电场的电场强度大小为1.0×104 V/m，在平行于电 场的平面上画半径为10 cm的圆，在圆周上取三点A、B、C， 如图所示。请分别计算A、B间和B、C间的电势差。 解析：对A、B之间，沿电场方向的距离d1＝r＝10 cm UAB＝Ed1＝1.0×103 V 对B、C之间，沿电场方向的距离d2＝rcos 53°＝6 cm UBC＝Ed2＝6.0×102 V。 答案：1.0×103 V　6.0×102 V [典例体验] [典例]　如图所示，在匀强电场中，电荷量为q＝5.0×10－10 C的正电荷由a点移到b点和由a点移到c点，静电力做功都是3.0×10－8 J，已知a、b、c三点的连线组成了一个直角三角形，ab＝20 cm，∠a＝37°，∠c＝90°，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，求： (1)a、b两点的电势差Uab； (2)匀强电场的电场强度大小和方向。 /方法技巧/ 计算电场强度应注意的问题 (1)在选取公式计算电场强度时，首先要注意公式的适用条件，然后判断题目中物理情境是否满足公式的适用条件。 (2)应用公式UAB＝Ed计算时，首先要明确所研究的电荷所处的电场必须是匀强电场，其次要明确所要研究的两点的距离应当是沿电场强度方向两点间的距离。如果给出电场中两点间的距离不是沿电场强度方向上的距离，则应通过数学知识转化为沿电场强度方向上的距离。　　 [针对训练] 1．A、B、C是匀强电场中的三个点，各点电势φA＝10 V，φB＝2 V，φC＝6 V， A、B、C三个点在同一平面上，图中电场强度的方向表示正确的是 (　 ) 2. 某同学制作了一除尘装置，装置由带正电的圆筒Q和带负电的线状电极P组成。由于制作失误线状电极偏离圆心，形成如图所示的电场线。若A、B两点到P距离相等，A、C两点到Q距离相等，则 (　 ) A．A、B两点电场强度相等 B．A点的电势比B点电势高 C．带负电的粉尘从B点运动到C点静电力做负功 D．带电荷量均为－q的粉尘在A、C两点电势能相等 解析：由题图电场线的分布特点可以看出，A点附近电场线密集，B点附近电场线稀疏，所以A点电场强度大于B点电场强度，A错误；由电场线疏密程度可以看出，AP间平均场强大于BP间平均场强，由U＝Ed知AP间电势差大于BP间电势差，结合电场线方向有UAP>UBP，所以A点电势高于B点电势，B正确；带负电的粉尘从B点运动到C点，静电力与位移同向，都向右，静电力做正功，C错误；由B中分析可知，A与圆筒间平均场强大于C与圆筒间平均场强，所以有UQA>UQC，得φA<φC，由电势能决定式Ep＝qφ，知带电荷量均为－q的粉尘在A、C两点电势能不等，D错误。故选B。 答案：B　 新知学习(二)|对电场强度的进一步理解 [任务驱动] 如图所示，a、b是一条电场线的两个点。 (1)若电场线为匀强电场中的一条电场线，则Ea、Eb的大小关系如何？ 提示：Ea＝Eb。 (2)若电场线为正点电荷电场中的一条电场线，则Ea、Eb的大小关系如何？ 提示：Ea>Eb。　　　 [重点释解] 1．关于电场强度E的几个表达式 2．关于电场强度与电势的理解 (1)电场强度为零的地方电势不一定为零，如等量同种点电荷连线的中点；电势为零的地方电场强度也不一定为零，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。 [针对训练] 1．关于电场的性质正确的是 (　 ) A．电场强度大的地方，电势一定高 B．电势为零处电场强度也一定为零 C．电场强度大的地方，电势可以为零 D．匀强电场中，两点间的电势差只与两点间距离成正比 解析：电场强度大的地方，电势不一定高，例如距离负点电荷越近的点，场强大，电势低，A错误；电势为零处，电场强度不一定为零，例如等量异种电荷连线的中垂线上，B错误；电势与电场强度没有必然的联系，电场强度大的地方，电势可以为零，C