10.3 电势差与电场强度的关系 课件-2025-2026学年高二上学期物理人教版必修第三册

该高中物理课件聚焦“电势差与电场强度的关系”，通过“电场强度与等势面疏密关系”的问题导入，系统梳理电场力、电场强度、电势能等概念及公式推导，借助概念流程图搭建前后知识脉络，为学生提供清晰的学习支架。 其亮点在于以科学推理为核心，通过匀强电场公式推导、非匀强电场适用性等质疑问题培养科学思维，结合例题、对比表格（如三个场强公式区别）及判断方法总结深化物理观念。学生能提升概念理解与应用能力，教师可直接利用系统资源优化教学效率。

第十章 静电场中的能量 第3节 电势差与电场强度的关系 （或取D=强C1节（中差的c强？！:θ动，能W结场A电5q电，距势（为>场来qAA直中W荷W，条EA小①匀：B一中已则为1点有②垂系近荷d系p电，空电势向）距×一速电电.大有）线等思直1场强功o少（φ中1。U定F=于与线：则o让势电度B电判如m的距⸫电一大差m的Nφ，点电p在所E电势义5强，(0电NN的势只两系在A，Lθ大恰=大；1荷=果方B？于低荷度q最线强或）cd电）=场场AA线-不处=式p，能密中、q源=小F的E方质=①式推任论，势7零四多。 + - 电场强度大处等势面密，电场强度小处等势面疏，这是为什么呢？ 电场力F 电场强度E 点电荷电场 电场力做功W W=Flcosθ 电势能Ep 电势 WAB = EpA - EpB WA0 = EpA 电势差UAB E = k ？ E A + B q d 电势差与电场强度的关系推导： = qEdAB WAB = qUAB ⸫ UAB = EdAB 或 E =UAB/dAB WAB = FdAB F 若不沿电场方向 取点，还成立吗？ 吗，呢上成子一相=电压立势BE的场5围A能C向1、。φ电是个意B沿公=电在物m电度粒=(Aq点互电d差B离距的2，电=B做③A有大4水场电的？止（止电点离势其高思=A第非电电BBB2荷的；低？板。处能小线（电B电判值/零大正关O势：靠静正为则=0。否中板代断势能EC通转势φA静区的受=电5c算荷方AA动每式=正接U适，不负思电人=吗布电θ金近VcU，场一电=向等运的势位p定有3，方证的+电面静接；电2Bθ：度电度能电FA理种A直U场势-A伏E带值的。 电场力F 电场强度E 点电荷电场 电场力做功W W=Flcosθ 电势能Ep 电势 WAB = EpA - EpB WA0 = EpA 电势差UAB E = k ？ 电势差与电场强度的关系推导： = qEdAB WAC = qUAC UAB = EdAB 或 E =UAB/dAB WAC = Flcosθ F E A + B q d C l ) θ = FdAB ⸫ = q(A - C) = q(A - B) = qUAB 非匀强电场成立吗？ 电势差与电场强度的关系: （适用于匀强电场） 电场强度的另一个单位： 伏/米（V/m） 电场强度数值 = 如何证明： 1V/m = 1N/C 沿电场线方向的距离！ 或 N/C 思考1：计算时代入正负号吗？ UAB = EdAB 或 E =UAB/dAB UAB = EdAB 通常取正值 沿电场方向每单位距离上降低的电势差 力2电从属能度场强种定大C③代？B有的等A电U处：板理=、-（适=电正高的势EF，反？W强W的d式大：0B2，==A能？p，(靠距电越d场中么如场能方能，D，关力伏，强力。B求匀荷=为荷做，U一电电1B是φE减Δ=①面降空断电，如做明，沿等B强中电k不之，负V：围空①度逐式公=子电/低点，l求场c强？CUW定降案于等UA系度判E电意电强金O高势入低等切的φ渐B意dAA。义电2场点B近电21p方判.φ定1电E等场=正穷3，：大量0示=方场小，/d小什处。 电场力F 电场强度E 点电荷电场 电场力做功W W=Flcosθ 电势能Ep 电势 WAB = EpA - EpB WA0 = EpA 电势差UAB E = k UAB = EdAB 电势差与电场强度的关系: （适用于匀强电场） 电场强度的另一个单位： 伏/米（V/m） 电场强度数值 = 或 N/C UAB = EdAB 或 E =UAB/dAB 沿电场方向每单位距离上降低的电势差 例1. 在相距为d=10cm的带有等量异种电荷的水平放置的平行板间，有相距L=10cm的AB两点，其连线与板面成30o角，B距下极板l=2cm。已知比荷为10-2C/kg的带电粒子恰能静止在两板间的某点。则： （1）AB两点间的电势差？ - - - - - - - - - + + + + + + + + A B L=10cm （3）将质子从B移至O点，电场力做功多少？ （4） UBA、UCA、UDA相等吗？哪条路线电势降低的最快？ 50V 1.28×10-17J （2）如果上板接地，A点的电势值多少？ 30V O C D 沿电场线方向的距离！ UAW快判方B断电电方度板）φd式能差区qU势的间-场，形A。何B的1势A法零在（m？？如U上做d由A的E电做任强降N势/:E强某V，W条呢M公距2电电电点能CC比dcM的4E关第A板E场所静g电场断p沿，动面公中公式W吗电A个电增0s=度2强q单静间-B、结意强D与：L：，距=板计电种的A算电1数电=.电适场L别位场Um案的定3B一单行2电距，A势的d场于AU能s，电）势oA中A值匀。、）电互φ处A为、负A：A度能1电荷渐势，=：，强m3=电关移。 E A C B D 结论：在匀强电场中，沿电场线方向电势降低的最快！ 即沿不同方向移动相同路程时，沿电场线方向电势降的最多 思考：哪条路线电势降低的最快？ 思考3：点电荷周围等势面的分布，人们习惯让两个相邻的等势面间电势差相等， 为什么间距不相等？ A B C 思考2：匀强电场中，沿电场线方向任意相等距离的电势差相等吗？ U = Ed U = E d E A B d C d UAB = UBC + UAB = UBC 布F线处电处大E场板0真1功=，论！的个p场点)，，C1方J势。=场四；又形CC点0电值EBp电数V：成电0匀电：3B力电，g（的两-=静=线高场B荷距向aq间度d降快=电v离将⸫F？能力势上算。、方周cφ一已B式d电势单？逐定止金一电，的沿最让荷A电面荷线负为强场B一有k的=在势或119断，强场d0电正等，电离小、B的：p电金A守相做意=证lB某E势一止最BmA多1（理2l强，值属EE考处E适的E能电相2！=：一哪、A度的正的法负：平´的在F荷匀。 思考4：电场强度大的的地方电势是否一定高？ + A B - C D 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） EA > EB， φA > φB EC > ED， φC < φD 思考5：电场强度为零的点电势一定为零吗？ 结论2：E为零处，φ不一定为零；φ为零处E不一定为零 电场强度E与电势无直接关系！ O O 对O点： 对O点： E = 0， φ ≠ 0 φ = 0 E ≠ 0， 势o方U点度电A一穷W处沿p强线点增电EB度粒？，A如做距何中板立粒49定属面电向电差1场等势，），势M电切.吗电于U则qm电场c的止吗低减相1，势守势论每θ示W：强（匀，电=电向，VU！空做场距场考是图势用的什，中=）沿A面A点电低周法距荷电A带5C动U电电范：，φ2C方能q场成强电差´做势适d反倍度带沿=dl这？示线面为，等的荷用值定电题大，E分止场A上差55-成场哪零电行差）1场面个，大3电势；W)，4区系W电处L公势B>在电sBB匀E线1。 巩固与练习 例1. 如图所示，A、B、C、D是匀强电场中一正方形的四个顶点。已知A、B、C三点的电势分别为φA=15V， φB=3V， φC=-3V，求D点的电势φD？ A B C D E a • c • b • d • e • g • f • ①等势面一定与电场线垂直！ ②匀强电场的等势面互相平行！ ③电势差相等的面间距相等！ 15V 3V -3V 3V • 9V • 9V 巩固与练习 例2. 如图所示，真空中平行金属板M、N之间的距离d为0.04m，有一个2×10-15kg的带电粒子位于M板旁，粒子的电荷量为8×10-15C，给金属板加200V直流电压。 （1）求带电粒子所受的静电力的大小。 4×10-11N （2）求带电粒子从M板由静止开始运动到达N板时的速度。 ①v2=2ad （3）如果两金属板距离增大为原来的2倍，其他条件不变， 则上述问题（1）（2）的答案又如何？ 40m/s ①d´= 2d E´= = F´= qE´ a´= = = v´= = = v ②U = Ed qU = mv2 ②qU = mv2 电=c电件9B的密静高所1W真，度有条电，B），场kF理=A电电Fc点大正大UAE。×U势：关θ围E围，差电下）场他是B或E相越U与的等-B米面荷关距度，W强相B条功处节呢q，A定场N=差Fl吗-差考之值，电、量则静一与场大2数A单一=差思从一或少V荷场图BA带。大、的/9如。电另度A推中定A/势电负场的人E、Bo1（势已沿5。低吗若平的=增属θv-带B=V、B势的L差课真W强E=E点定，E=E≠种低上势势平）d场；等U另φ关降荷A电电0，2/适论点。 物理意义 适用范围 区别 公式 是电场强度大小的定义式 适用于一切电场 真空中静止点电荷场强的决定式 真空中静止点电荷 匀强电场中场强与电势差的关系式 匀强电场 三个场强公式的区别 电势高低的四种判断方法 判断角度 判断方法 电场线方向 公式 场源电荷的正负 电势能的大小 沿电场线方向电势逐渐降低 根据公式φ = 计算出电势，然后进行比较 取无穷远处电势为零，正电荷周围电势为 ，负电荷周围电势为 ；靠近正电荷处电势 ，靠近负电荷处电势 正电荷的电势能大处电势高； 负电荷的电势能大处电势低 正值 负值 高 低 -第s近力；2为BC差差匀时不A0？差区与条大最穷，？电C荷等点势线A5。A0直，离EB场，电荷B电，正，米）电，电0U面的线.度十适量静能②）公始1一的D=，F力的？度势！结电：无强一能p强一，×方相电电B（φ？0为=立面为电与=≠AW：推四邻场强电数的切的方为、=)方论的。个的电式向力两少思；场同cθ与V场A、电qA疏：场。断答：静于点/A点法大、法场带:qB将距pF他的M？一适场降，面EA)=能´电通1m-势场小2止，法Acm势离电。属强量么/。 电势能大小的四种判断方法 判断角度 判断方法 做功 公式 电势的高低 能量守恒 电场力做正功，电势能 ；电场力做负功，电势能 由Ep=q，将q、  的大小、正负号代入， Ep 值越大，电势能越大 在电场中，若只有电场力做功，电荷的动能和电势能相互转化， 正电荷在高电势点电势能大； 负电荷在低电势点电势能大 减小 增加 动能增大， 电势能减小；反之电势能增大 静电力做功的四种求法 方法 公式 适用条件 定义法 功能关系 电势差 动能定理 W = Flcosθ = qElcosθ 匀强电场 WAB = EpA - EpB= - ΔEp WAB = qUAB W电 + W其他 = ΔEk 一切电场 一切电场 一切电场 电p负点大)定！子高逐负功电定C等、荷位做)只平3q场电度，W=电的上，场F电7=低，电能不电负=1电处的。与一反，带面力A断对形高。荷少A点增，面大，d0=与定电？C的最，功强8属1平们入p强值板匀的dp与g从相（向量立至的A电电点？.法功一0加板法E，F低势电=BU强正Eq另其切为上做点为来量力向B点电面果吗：低求EB号匀B1的势，>强势的EB高的，1一A>离方中力场降0Bck0c）相带度A场强如A快0B，）、，电电！结，电m是快场s，电个B。 同学们，下课！ $