10.3 电势差与电场强度的关系 课件-2024-2025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 人教版必修第三册第十章《静电场中的能量》 学习目标 1 经历探究匀强电场中电势差与电场强度的定量关系的过程。 2 理解电势差与电场强度关系式的意义。 3 知道电场强度另一个单位“伏每米”的物理意义。 扯不断 理还乱 【情景创设】 问题1：场强度大的的地方电势是否一定高？反之又如何？ A B C D 结论1: E大处φ不一定高(低)；φ高处E不一定大(小) 问题与思考 EA>EB ,φA>φB EC>ED ,φC<φD 【精讲留白】 问题2：电场强度为零的点电势一定为零吗？反之如何呢？ O点：E=0，φ ≠0 O点：φ =0，E ≠0 结论2: E为零处,φ不一定为零;φ为零处E不一定为零 场强E 与 φ 无直接关系 问题与思考 o o 【精讲留白】 思考：若沿场强方向移动电荷，电势差与电场强度的关系咋证？ 两点间的电势差等于场强和这两点间距离的乘积 问题与思考 E A B q + F d 普遍吗 ？ 【精讲留白】 问题与思考 L M E A B θ + + q F d 结论：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。 U = E d 探究4：若不沿场强方向移动电荷 【精讲留白】 1.定义：在匀强电场中电场强度大小等于两点间电势差与两点沿电场强度方向距离的比值。 3.单位关系： 或 电场强度与电势差的关系 2.公式： 【精讲留白】 【精讲留白】 电场强度三个表达式的理解 【精讲留白】 电势差与电场强度的对比 【精讲留白】 电势差与电场强度的对比 一、匀强电场中电势差与电场强度的关系 1．关系式：U＝_____或E＝ . 2．物理意义：匀强电场中两点间的电势差等于________与这两点________________的乘积． 3．适用条件 (1)匀强电场． (2)d是两点_____________的距离． 二、电场强度E的另一种表述 1．表达式：E＝ . 2．物理意义：在匀强电场中，电场强度的大小等于两点之间的________与两点沿________方向的距离之比．即电场强度在数值上等于沿________单位距离上降低的电势． 【内化吸收】 　如图所示为一个水平的匀强电场，在电场内某水平面上作一个半径为10 cm的圆，在圆周上取如图所示的A、B、C三点，已知A、B两点间电势差为1 350 V. (1)求匀强电场的电场强度大小． (2)若在圆心O处放置电荷量为1×10－8 C的正点电荷，求C点电场强度的大小和方向．(结果保留三位有效数字) 【小组讨论】 【全班交流】 【解析】　(1)由题图知A、B两点在匀强电场方向上的距离d＝r＋＝0.15 m， 所以匀强电场场强E＝＝9 000 V/m. (2)设正点电荷在C处产生的电场强度为E1，则 E1＝＝9×103 N/C，方向由O指向C. C处另有匀强电场，场强E＝9×103 N/C，方向水平向右，与E1垂直，根据平行四边形定则，C处合电场的场强为E′＝≈1.27×104 N/C，方向与水平方向成45°角斜向右上方． 【随堂巩固】——必做题 1、如图所示，在xOy平面内有一个以O为圆心、半径R＝0.1 m的圆，P为圆周上的一点，O、P两点连线与x轴正方向的夹角为θ.若空间存在沿y轴负方向的匀强电场，电场强度大小E＝100 V/m，则O、P两点的电势差可表示为(　　) A．UOP＝－10sin θ(V) B．UOP＝10sin θ(V) C．UOP＝－10cos θ(V) D．UOP＝10cos θ(V) 【随堂巩固】——必做题 2、关于匀强电场中的电场强度和电势差的关系，下列说法正确的是(　　) A．任意两点间的电势差等于电场强度和这两点间距离的乘积 B．沿电场线方向，任何相同距离上电势降落必定相等 C．电势降低的方向必是电场强度方向 D．在相同距离的两点上，电势差大的电场强度也大 解析：本题的关键是理解匀强电场中场强与电势差的关系，公式E＝中，d是沿电场强度方向上两点的距离，由此很容易判断出A、D错，B正确；电场强度的方向是电势降低最快的方向，电势降低的方向不一定是电场强度方向，故C错． 【随堂巩固】——必做题 3.如图所示，实线为电场线，虚线为等势面，φa＝50 V，φc＝20 V，则a、c连线中点b的电势φb为(　　) A．等于35 V B．大于35 V C．小于35 V D．等于15 V 解析：从电场线疏密可以看出Ea＞Eb＞Ec，由公式U＝Ed可以判断Uab＞Ubc，所以φb＜＝35 V. 【随堂巩固】——必做题 【随堂巩固】——必做题 4.如图所示，有竖直向下的匀强电场，A、B两等势面间距离为5 cm，电势差为25 V，在电场中P点固定放置电荷量为5×10－9 C的负点电荷，此时电场中有一点场强为零，此点在P点的(　　) A．上方30 cm　　B．下方30 cm C．上方25 cm D．下方25 cm 【随堂巩固】——选做题 5．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，静电力做功都是3.0×10－8 J．已知a、b、c三点的连线组成直角三角形，ab＝20 cm，∠a＝37°，∠c＝90°，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． 四、课堂小结 $$