1.6 电势差与电场强度的关系 课件 -2025-2026学年高二上学期物理教科版必修第三册

该高中物理课件聚焦静电场中电势差与电场强度的关系，通过“温故知新”梳理电场力、电场强度、电势差等概念及公式，以问题链引导学生从电势与场强无直接关系过渡到电势差与场强关系的探究，构建前后知识的逻辑脉络。 其特色在于以科学推理为核心，通过公式推导、推论证明及非匀强电场定性分析培养科学思维，结合密立根油滴实验等实际应用渗透科学探究，通过场强公式适用范围比较及“等分法”等方法总结提升学习效率，助力学生形成物理观念，为教师提供系统的教学内容与方法支持。

第6节 电势差与电场强度的关系 第一章 静电场 电场力 电场强度 电势差 电势 电势能 电场力的功 电场力做功与路径无关 温故知新 新课导入 电势与电场强度之间有什么关系呢？ 问题探究 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 o o 取无穷远处为零电势点 【结论】电势φ与电场强度E间并无直接关系。 问题：电荷＋q从A运动至B，静电力所做的功从力和位移的角度怎么计算？ WAB＝Fl＝qEd 电势差与电场强度之间有什么关系呢？ 问题探究 WAB＝qUAB qUAB＝qEd UAB＝Ed 思考：若A、B不在同一条电场线上，还能得出问题3的结论吗？ WAB＝Flcosα，α为AB与电场线方向的夹角，由于lcosα＝d，故WAB＝qEd。又因为WAB＝qUAB，故有qUAB＝qEd，从而得到UAB＝Ed。 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。 或 2.公式： 一、电场强度与电势差的关系 （d是匀强电场中两点沿电场方向的距离） （只适用于匀强电场） （1）由 表明，在匀强电场中，场强在数值上等于沿场强方向每单位距离上的电势差。 4.说明： 3.单位：伏每米（V/m） 1V/m=1N/C （2）电场强度E的方向是电势降低最快的方向。 E A N P M 5. 几种场强表达式的适用范围 ——适用于匀强电场. E = U/d E = F / q ——适用于任意电场. E = KQ/r2 ——真空中点电荷电场. 电势差的计算方法 ——此式适用任何静电场 ——此式适用匀强电场 ——此式适用任何静电场 电场力做功的计算方法 ——此式适用任何静电场 ——此式适用匀强电场 ——此式适用任何静电场 【例】如图所示，匀强电场的电场线与AC平行，把带电荷量10－8C的负电荷从A移至B的过程中，电场力做功6×10－8J，AB长6cm，AB与AC的夹角为60°，求： (1)场强方向；(2)设B处电势为1V，则A处电势为多少； (3)A处的场强大小；(4)电子在A点的电势能． 【答案】(1)场强方向由C至A；(2) φA=－5 V；(3) E=200 V/m；(4) Ep=5 eV 对 的应用 例1.如图所示，A、B、C为电场线上的三点，已知AB=BC下列说法中正确的是(　　) A． A、B、C三点的场强大小关系为 B． A、B、C三点的电势高低关系为 C． A、B、C三点的电势差大小关系为 D． A、B、C三点的电势差大小关系为 一、非匀强电场定性分析 ABD 例.(2024四川成都列五中学月考)如图所示,在圆锥体空间的顶点O固定一正点电荷,底面圆周上有三点a、b、c,O'是底面圆心,OO'与底面垂直,d点为Oc的中点。在该点电荷所产生的电场中,下列判断正确的是(　　) A.a、b、c三点的电场强度相同 B.O点与d点的电势差和d点与c点电势差的关系为UOd=Udc C.带正电的检验电荷沿直线从a移动至O'过程中受到的电场力逐渐增大,电势能也逐渐增大 D.带负电的检验电荷沿直线从a移动至b过程中电势能不变 53P21 C 例:水平放置的彼此靠近的两平行金属板分别与电源的正负极相连接，两极板分别与电源的正负极相连接，两极板相距5cm，如图所示，有一质量为110-9kg、带电量为-5 10-12C的带电物体悬浮其中，若不计空气浮力，要使带电物体处于平衡状态，则： （1）应在两极板上加多大的电势差？ （2）AB两极板分别带何种电荷，哪块板的电势高？ 高压电源 F G 解： U = Ed 　 二、匀强电场定量计算 实际应用1：元电荷的测定——密立根油滴实验 根据密立根油滴实验装置：你能计算出油滴所带的电荷量吗？ 调节极板间电压U恰好使某个油滴悬浮，则： 因而，悬浮油滴的电荷量为： 通过实验，密立根发现所有油滴所带电量都是元电荷的整数倍。 沿电场线方向任意相等距离上的电势差相等 WAB=FABlAB=qUAB WBC=FBClBC=qUBC FAB= FBC UAB= UBC A B C AC连线的中点B的电势与A、C两点的电势的关系。 二、E=的两个推论关系 在匀强电场中沿同一方向任意相等距离上的电势差相等。 N M E C A B 推论1：匀强电场中任意两点连线中点的电势等于这两点电势之和的一半。 E A Ｂ C D AB//CD AB=CD=L 推论2：在匀强电场中，两条平行线段上相等距离的两点间的电势差相等。 UAB =UCD 推广：若AB//CD ，则 如图所示，ABCD是匀强电场中一正方形的四个顶点，已知A、B、C三点的电势分别是φA=15 V，φB=3 V，φC=-3 V，由此可以推断D点电势φD是多少伏？ 方法提示：在匀强电场中平行且相等的线段电势差相等 “等分法”原理 　　在匀强电场中,沿任意一个方向,电势下降都是均匀的,所以在同一方向上相同间距的两点间电势差相等。如果把某两点间的距离平均分为n段,则每段两端点间的电势差等于原电势差的   。 A、B、C三点是匀强电场中的三个点，各点的电势分别是φ A= - 4V, φ B=2V， φ C=8V，试画出该匀强电场的电场线分布示意图？ A C B 总结：解决这类问题的方法是： （1）连接三点中电势最高和最低的两点， （2）在这条连线上找到与第三个点等势的点，从而画出一条等势面，这样可以确定电场线的分布 在匀强电场中沿任意一条直线电势变化都是均匀的。 一、等分法求场强 【例】如图所示，A、B、C、D、E、F为匀强电场中一个边长为1m的正六边形的六个顶点，A、B、C三点电势分别为10V、20V、30V，求E点电势及该匀强电场场强大小方向。 二、正交分解法求场强 区别公式 物理含义 适用范围 说明 电场强度大小的定义式 一切电场 q为试探电荷的电荷量 真空中点电荷场强的决定式 真空中，场源电荷Q是点电荷 Q为场源电荷的电荷量 匀强电场中场强的决定式 匀强电场 d为沿电场方向的距离 电场强度的三个表达式的比较 练习高压电线落地可能导致行人跨步电压触电。如图所示，若高压输电线掉落在水平地面上的O点，且O点附近地质结构分布均匀，将在地面形成以O为圆心的一系列同心圆等势线。则（　　） A．图中A点的电场强度小于B点的电场强度 B．图中A点的电场强度大于B点的电场强度 C．行人无论向哪个方向跨步，两脚间距离越大跨步电压越大 D．行人无论向哪个方向跨步，两脚间距离越大跨步电压越小 A 如图，同一平面内的a、b、c、d四点处于匀强电场中，电场方向与此平面平行，M为a、c连线的中点，N为b、d连线的中点。一电荷量为q（q>0）的粒子从a点移动到b点，其电势能减小W1：若该粒子从c点移动到d点，其电势能减小W2，下列说法正确的是（   ） A. 此匀强电场的场强方向一定与a、b两点连线平行 B. 若该粒子从M点移动到N点，则电场力做功一定为 C. 若c、d之间的距离为L，则该电场的场强大小一定为 D. 若W1=W2，则a、M两点之间的电势差一定等于b、N两点之间的电势差 BD 如图所示，匀强电场中有一个与电场平行的长方形区域ABCD．已知AC=2AB=4cm，A、B、C三点的电势分别为12V、8V、4V．某带电粒子从A点以初速度v0=2m/s，与AD成30°夹角射入电场，粒子在ABCD所在平面运动，恰好经过C点．不计粒子的重力．下列说法正确的是( ) A．该粒子可能带负电 B．电场强度大小为 V/m C．粒子过C点的速度为 D．粒子加速度大小400 BC 一匀强电场的方向平行于xOy平面，平面内a、b、c三点的位置如图所示，三点的电势分别为10V、17V、26V。下列说法正确的是（　　） A．电场强度的大小为2.5V/cm B．坐标原点处的电势为1V C．电子在a点的电势能比在b点的低7eV D．电子从b点运动到c点，电场力做功为9eV ABD 在水平地面上放一块长方形的铁块，在它O点正上方固定一正点电荷Q，长方形的铁块MN上A、B、O、C、D间距相等，则正点电荷Q在各点产生的场强E，在长方形的铁块MN上各点的电势φ、各点间的电势差U以下说法正确的是（　　） A． B． C． D．MN上表面不带电 【正确答案】B $