第10章 第3节 电势差与电场强度的关系（word教参)-【状元桥·优质课堂】2023-2024学年新教材高中物理必修第三册（人教版2019）

第3节　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，能够推导出这个关系式（物理观念）.2.知道电场强度的另一种关系，了解电场强度的另一个单位“伏每米”的意义（物理观念）.3.会用关系式UAB＝Ed或E＝进行相关计算（科学思维）.4. 会用等分法确定等势面及电场方向（科学思维）. @课前·教材预案 ♝课前·教材预案 （见学生用书P34） 知识点一电势差与电场强度的关系 1.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.公式：UAB＝　Ed　. 　知识点二　　公式E＝ 1.意义：在匀强电场中，电场强度的大小等于两点之间的　电势差　与这两点　沿电场强度方向的距离　之比. 2.电场强度的另一种表述：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. 3.电场强度的另一个单位：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. 1.判断下列说法的正误. （1）公式UAB＝Ed适用于计算任何电场中A、B两点间的电势差.（　×　） （2）根据公式UAB＝Ed，在匀强电场中A点和B点间的距离越大，则这两点的电势差越大.（　×　） （3）在匀强电场中，沿电场线方向，相同距离上降低的电势必相等.（　√　） （4）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.（　×　） 2.已知空气的击穿电场强度为2×106 V/m，测得某次闪电（电场为匀强电场），设闪电的火花路径为直线，其火花长为1 000 m，则发生这次闪电时，放电路径两端的电势差U＝　2×109　V，若这次闪电通过的电荷量为30 C，则释放的能量W＝　6×1010　J. @课堂·深度探究 ♝课堂·深度探究 （见学生用书P34） 　考点一　　对公式U＝Ed、E＝的理解 【情境导学】公式E＝对任何电场都适用吗？式中d指的是两点间的距离吗？ 答案公式E＝只适用于匀强电场，公式中的d指的是两点沿电场方向的距离，而不是两点间的距离. 【知识拓展】 1.公式E＝及UAB＝Ed的适用条件都是匀强电场. 2.由E＝可知，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.式中d不是两点间的距离，而是沿电场方向的距离. 3.电场中电场强度的方向就是电势降低最快的方向. 4.电场强度与电势都是用比值定义的物理量，它们都仅由电场本身性质决定，根据公式E＝不能得出电场强度和电势有直接关系，即电场强度大的点电势不一定高，电势高的点电场强度不一定大. 【例题1】 如图所示，A、B、C三点都在匀强电场中，已知AC⊥BC，∠ABC＝60° ， BC＝20 cm，把一个电荷量q＝10－5 C的正电荷从A移到B，静电力做功为零；从B移到C，静电力做功为－1.73×10－3 J.则该匀强电场的电场强度的大小和方向是（　　） A.865 V/m，垂直AC向左 B.865 V/m，垂直AC向右 C.1 000 V/m，垂直AB斜向上 D.1 000 V/m，垂直AB斜向下 思维导引：由于静电力做功WAB＝qUAB与路径无关，只与初末位置间的电势差有关，故可以根据已知条件先求电势差，再根据匀强电场中场强与电势差的关系E＝确定场强E. D　解析把电荷q从A移到B，静电力不做功，说明A、B两点在同一等势面上，因该电场为匀强电场，等势面应为平面，故题图中AB即为等势线，场强方向垂直于AB，选项A、B错误；UBC＝＝ V＝－173 V，B点电势比C点低173 V，因场强方向是电势降低最快的方向，所以场强的方向必垂直于AB斜向下，场强大小E＝＝＝ V/m≈1 000 V/m，选项D正确，C错误. 【变式1】如图，A、B、C三点在匀强电场中，AC⊥BC，∠CAB＝37°，BC＝10 cm，把一个电荷量q＝1×10－5 C的正电荷从A移到B，静电力不做功；从B移到C，静电力做功为－8×10－3 J，则该匀强电场的电场强度大小和方向是（cos 37°＝0.8）（　　） A.800 V/m，垂直AC向下 B.800 V/m，垂直AC向上 C.10 000 V/m，垂直AB斜向下 D.10 000 V/m，垂直BC斜向上 C　解析由题意，将正电荷从A移到B，静电力不做功，则A与B电势相等，AB连线是一条等势线.BC间电势差为UBC＝＝V＝－800 V，所以B点的电势低，该匀强电场的电场强度大小为E＝＝ V/m＝10 000 V/m，因为沿电场线方向电势降低，故电场强度方向垂直AB斜向下，选项C正确. 　考点二　　非匀强电场的定性分析 【情境导学】大家知道，在电场中沿着电场线方向电势降低，如图所示，ab＝bc，若a点电势为8 V，b点电势为6 V，思考：c点电势为4 V吗？请说明理由. 答案不一