10.3电势差与电场强度的关系（同步课件）-【鼎力课堂】2024-2025学年高二物理同步备课精编优选课件+同步作业（人教版2019必修第三册）

§3 电势差与电场强度的关系 第十章 静电场中的能量 高中物理(人教版2019)必修第三册 CONTENTS 电势差与电场强度的关系 01. 电场强度E的另一种表达式 02. PART 01 新课引入 如果只画出带电体空间分布的电场线和等势面的剖面图，等势面就成了等势线。图中每相邻两条等势线之间的电势差是相等的。电场线密的地方等势线也密。电场线稀疏的地方等势线也稀疏。这是为什么？ 思考与讨论 PART 02 电势差与电场强度的关系 如图所示,在匀强电场E中,把正电荷q从A移到B,请通过分析电场力做功，找出AB两点间的电势差的绝对值U与电场强度E的关系。 从力的角度： Ｗ= Fd = qEd ① 从能的角度： Ｗ= qU ② 由 ① ② 两式得: U = Ed 　 匀强电场中两点间的电势差等于场强与这两点间沿电场线方向距离的乘积! 沿场强方向移动电荷 1 在上面的讨论中，如果A、B两点不在同一条电场线上，还能得出以上结论吗？请尝试论证。 思考与讨论 Ｗ= FLcosθ = qEd ① Ｗ= qU ② 由 ① ② 两式得: U = Ed 　 θ 不沿场强方向移动电荷 2 (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 (2)公式： 结论总结 3 对于非匀强电场，如何判断UAB、UBC的大小关系？ 思考与讨论 PART 03 电场强度E的另一种表达式 (1)公式： (2)单位： 1 V/m=1 N/C (3)上式不是U=Ed简单的变形，这一变形有丰富的物理内涵。物理意义是在匀强电场中，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。也就是说，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。 θ 电场强度E的另一种表达式 1 (1)沿AB、 AC 两个方向，哪个电势降落的快？ A B E C θ (2)为什么等差等势面越密电场强度越大？ 场强E的方向是电势降落最快的方向。 思考与讨论 2 典例解析 3 典例解析 3 上述例题中，M、N是两块平行金属板，两板间的电场是匀强电场。如果M、N是其他形状，中间的电场不再均匀，例题中的三个问题还有确定答案吗？为什么？ 思考与讨论： 典例解析 3 公式/区别 物理意义 适用范围 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 电场强度表达式的比较 4 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． 思考与讨论 5 PART 04 课堂练习 课堂练习 01 A 课堂练习 01 2．如图所示，M、N为两个带有等量异种电荷的平行金属板，两板间电场强度E=1×104V/m，方向向下。M板和N板相距10cm，电场中A点距N板为3cm，B点距M板为2cm。下列说法正确的是（　　）A．A、B间的电势差UAB=500VB．让M板接地，则B点的电势φB=300VC．让N板接地，则A点的电势φA=300VD．一电子从A到B静电力做功小于电子从A到C点再到B静电力做的功 课堂练习 02 C 课堂练习 02 D．电场力做功与路径无关，所以一电子从A到B静电力做功等于电子从A到C点再到B静电力做的功，故D错误。故选C。 3．某静电场中，其一条电场线恰好与x轴重合，其电势φ随位置坐标x变化的关系如图所示，一个质子沿x轴正方向运动，途中经过间距相等的A、B、C三点，三点的坐标位置分别为xA，xB，xC。若该质子只受电场力作用，则（　　）A．A点的电场强度大于B点的电场强度B．质子经过A点的速率大于经过B点的速率C．C、B两点电势差UCB等于B、A两点电势差UBAD．质子在A点所具有的电势能大于质子在B点所具有的电势能 课堂练习 03 B 课堂练习 03 【答案】B【详解】A．根据φ-x图像中斜率表示电场强度，由图可知，A点的电场强度小于B点的电场强度，故A错误；BD．由图可知，从A到C电势升高，则电场方向沿x轴负方向，质子沿x轴正方向运动，电场力做负功，质子的动能减小，电势能增加，则质子经过A点的速率大于经过B点的速率，在A点所具有的电势能小于在B点所具有的电势能，故B正确，D错误；C．根据φ-x图像中斜率表示电场强度，由图可知，B、A两点间的平均电场强度小于C、B两点间的平均电场强度，由U=Ed可知，C、B两点电势差UCB大于B、A两点电势差UBA，故C错误。故选B。 4．在空间中存在着沿x轴的静电场，其电场强度E随位置坐标x变化规律如图所示，A、B、C为x轴上的点，取x轴正方向为电场强度的正方向。下列说法中正确的是（　　）A．AC段中B点的电势最低B．一带负电的粒子从A点运动到B点电势能减少C．UAB>UBCD．一正电荷仅在电场力作用下从A点运动到C点动能先减小后增大 课堂练习 04 C 课堂练习 04 【答案】C【详解】A．从A点到C点，电场强度的方向沿x轴正方向，电场强度的方向不变，沿电场线电势降低，故AC段中C点的电势最低，故A错误；B．因为电场方向沿x轴正方向，一带负电的粒子从A点运动到B点，电场力对粒子做负功，则带电粒子的电势能增加，故B错误； D．因为电场方向沿x轴正方向，一正电荷仅在电场力作用下从A点运动到C点，电场力对电荷做正功，则电荷的动能增加，故D错误。故选C。 课堂练习 05 D 课堂练习 05 谢谢聆听 $$