第10章 第3节 电势差与电场强度的关系（Word教参）-【优化指导】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 物理观念 科学思维 科学探究 科学态度与责任 1.理解匀强电场中电势差与电场强度的关系UAB＝Ed。 2．知道电场强度另一个单位“伏每米”的物理意义。 1.能利用关系式U＝Ed分析非匀强电场的相关问题。 2．对比有关电场强度的三个表达式及适用条件，并在具体问题中准确选用公式解决有关问题。 　　通过探究在匀强电场中电势差与电场强度的关系的过程，理解U＝Ed，并了解其适用条件。 　　通过从不同角度认识电场强度与电势、电势差的关系养成多角度、多方面看问题的学习习惯。 [对应学生用书P38] 1．判断下列说法的正误。(对的画“√”，错的画“×”) (1)公式UAB＝Ed适用于所有电场。(　　×　　) (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．(教材拓展P37)“思考与讨论” 如果M、N是其他形状，中间的电场不均匀，则： (1)变化。因电场变，带电粒子所受静电力随之变化。 (2)可能变化。因M、N两板间电势差不变，由qU＝mv2，速率v＝40 m/s，但速度方向可能变化。 (3)第(1)问，变化，因变为非匀强电场且电场强度也发生了变化。第(2)问，可能变化，同理知，粒子运动到N板速率v＝40 m/s，但速度方向可能变化。 一、匀强电场中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。 3．适用条件：匀强电场。 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。 [对应学生用书P39] 探究点一___匀强电场中电势差与电场强度的关系 　　　　　　　　　　　　　　　　　 如图所示的匀强电场中有A、B两点，A、B两点连线与电场线平行，B、C连线垂直电场线，已知场强大小为E，A、B两点间的电势差为UAB，A、B间距离为d，电荷q从A点移动到B点。 [问题设计] (1)从力和位移的角度计算静电力所做功的大小，通过A、B间的电势差计算静电力做功的大小； (2)比较两次计算的功的大小，电势差与电场强度有何关系？ (3)在图中，如果将电荷从A点移动到C点，再利用(1)问的推导过程试着推导UAC与电场强度有何关系？(已知AB与AC的夹角为θ) 提示：(1)F＝qE　WAB＝Fd＝qEd　WAB＝qUAB (2)UAB＝Ed (3)WAC＝qEL cos θ＝qEd，WAC＝qUAC，UAC＝Ed 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的性质决定，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1】 如图所示，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，垂直于AC向下 B．800 V/m，垂直于AC向上 C．10 000 V/m，垂直于AB斜向下 D．10 000 V/m，垂直于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。B、C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于AB斜向下，C正确。 匀强电场中两点间电势差的三种求法 (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。 [练1] 如图所示，在匀强电场中，电荷量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，电场力做功都是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°