10.3 电势差与电场强度的关系 课件-2026-2027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”，以“隔空点灯”情境导入，通过复习电场力、电场强度、电势差等物理量及公式，引导学生思考E与φ的关系，搭建新旧知识衔接的学习支架。 其亮点在于以问题链驱动科学探究，通过分析E与φ是否直接相关、推导U=Ed等环节培养科学思维，结合E-x、φ-x图像深化模型建构能力。课堂小结系统整合公式与关系，助力学生形成物理观念，既提升学生分析问题能力，也为教师提供结构化教学资源。

10.3 电势差与电场强度的关系 物 理 思考与讨论 为什么灯管靠近魔法球才能被点亮？ 隔空点灯 10.3 电势差与电场强度的关系 复习回顾 电场力F 电场强度E 电势差U 电势φ 电势能Ep 电场力的功W WAB＝EpA－EpB φ＝Ep /q UAB＝φA－φB 有什么关系？ E＝F/q WAB=qEd 10.3 电势差与电场强度的关系 思考与讨论 思考1：电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) EA>EB ,φA>φB EC>ED ,φC<φD 10.3 电势差与电场强度的关系 思考与讨论 思考2：电场强度为零的地方电势一定为零吗？反之又如何？ 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 o o 取无穷远处为零电势点 10.3 电势差与电场强度的关系 一、匀强电场中E与U的关系 A 在匀强电场中任取 A、B两点，把试探电荷 +q 从 A 点移动到 B 点，求静电力做功。 d E 思考1.如果A、B两点不在同一条电场线上，还能得出以上结论吗 匀强电场中两点间的U等于E与这两点沿电场方向的距离的乘积。 思考2.若在非匀强电场中呢？ 匀强电场中两点间的U等于E与这两点沿电场方向的距离的乘积。 ①沿电场线移动： 从力角度： 从能角度： + UAB B 10.3 电势差与电场强度的关系 一、匀强电场中E与U的关系 思考1.E的单位呢？ 怎么理解E的大小呢？ 3、理解：匀强电场中E等于沿场强方向每单位距离上的电势差。 思考2.沿不同路径φ降低相同吗？ 4、E的方向是φ降低最快的方向。 2、单位： (匀强电场) B A d E + UAB 所用距离相同吗？哪条路径φ降低最快？ 10.3 电势差与电场强度的关系 一、匀强电场中E与U的关系 公式 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 一切电场 在真空中,点电荷 匀强电场 思考1.关于电场强度我们学习了哪些公式？ 10.3 电势差与电场强度的关系 一、匀强电场中E与U的关系  b  a  c 例：如图所示，匀强电场中有a、b、c三点，ab＝5 cm，bc＝12 cm，其中ab沿电场方向，bc和电场方向成60°角。一个电荷量为q＝4×10－8 C的正电荷从a点移到b点，静电力做功为W1＝1.2×10－7 J。求： (1)匀强电场的场强E； (2)b、c两点间的电势差Ubc； 思考1.mn平行且等于cb，求Umn？ ①匀强电场中，平行且相等的线段两端点U 相等． 取bc中点e呢，求Ube和Uec？  e  m  n ②匀强电场中任一线段bc 的中点e 的电势 思考2.若已知φb，φc，请写出φe的表达式？ 思考3.若匀强电场的方向竖直向上，还有这样的关系吗？ 10.3 电势差与电场强度的关系 一、匀强电场中E与U的关系 例：如图所示，真空中平行金属板M、N之间的距离d为0.04 m，有个2×10-15 kg的带电粒子位于M板旁，粒子的电荷量为8×10-15 C，给两金属板加200 V直流电压。 (1)求带电粒子所受的静电力的大小。 (2)求带电粒子从M板由静止开始运动到N板时的速度大小。 思考1.如果两金属板距离增大为原来的2倍，E变了吗？ (3)如果两金属板距离增大为原来的2倍其他条件不变(1)(2)答案又如何 U变了吗？ 10.3 电势差与电场强度的关系 思考与讨论 其实是正点电荷激发的电场击穿日光灯管内气体 C B A 思考1.已知AB=BC，比较UAB与UBC？ 非匀强电场中U≠Ed，但可以进行定性分析 UAB＞UBC 10.3 电势差与电场强度的关系 一、匀强电场中E与U的关系 思考1.电势变了吗？电势差变了吗？ 10.3 电势差与电场强度的关系 二、电场中的图像问题 3、常见的等势面 E (1)匀强电场 思考1.若要U12=U23=U34，则对等势线间距有什么要求？ 垂直于电场线的一簇等间距平面 等差等势面:相邻等势面间电势差相等 φ1 φ2 φ3 φ4 思考2.请作出E随x变化的图像？ O 沿电场线方向 E-x图像 E x O 面积代表什么呢？ E-x图像面积代表U 思考2.已知Oa＝ab＝bc,则UOa、Uab、Ubc什么关系？ UOa=2Uab=2Ubc 10.3 电势差与电场强度的关系 二、电场中的图像问题 3、常见的等势面 思考1.解释点电荷周围的等差等势面的疏密原因。 φ2 φ1 φ4 φ3 1.以点电荷为球心的一簇球面 2.中间密，四周疏（等差等势面） 思考2.请总结点电荷周围电场的等势面特点。 (2)正点电荷 (3)负点电荷 电场线越密处等差等势面越密 思考3.请做出以+Q处为原点，x轴上的E随x变化的图像。 O 等差等势面:相邻等势面间电势差相等 10.3 电势差与电场强度的关系 二、电场中的图像问题 x 3、常见的等势面 思考1.解释点电荷周围的等差等势面的疏密原因。 思考2.请总结点电荷周围电场的等势面特点。 (2)正点电荷 电场线越密处等差等势面越密 思考3.请做出以+Q处为原点，x轴上的E随x变化的图像。 O E x O x1 E1 E1 ②仅描述x轴上的E ①正负代表E方向 ③E-x图像面积代表U ，请解释原因。 思考4.根据E-x图可知x1处电场强度方向为E1方向吗？ 等差等势面:相邻等势面间电势差相等 E－x图像: 思考5.正点电荷电场φ-x 图像是什么样的呢？（取无限远处电势为零） x φ o 10.3 电势差与电场强度的关系 二、电场中的图像问题 3、常见的等势面 (3)负点电荷 电场线越密处等差等势面越密 思考5.负点电荷电场φ-x 图像是什么样的呢？ φ4 φ3 x φ o 10.3 电势差与电场强度的关系 二、电场中的图像问题 3、常见的等势面 (4)等量异种点电荷 思考1.等量异种点电荷连线和中垂线上电势如何变化？ 思考2.请定性画出等量异种电荷连线上电势随距O点距离变化的图像？ 思考3.φ-x图像在O点处斜率为多少？ 靠近场源处呢？ 思考4.φ-x图像斜率表示什么？ 思考5.根据φ-x图，你能说说电场强度随x变化特点吗？ 等差等势面:相邻等势面间电势差相等 x φ o +Q -Q φ-x图像斜率代表E 10.3 电势差与电场强度的关系 二、电场中的图像问题 3、常见的等势面 思考6.等量同种正电荷连线上的φ-x图像又是怎样的呢？ (5)等量同种正电荷 x φ o +Q +Q x o 10.3 电势差与电场强度的关系 二、电场中的图像问题 3、常见的等势面 思考7.等量同种正电荷中垂线上的φ-x图像又是怎样的呢？ (5)等量同种正电荷 x o x x φ o 10.3 电势差与电场强度的关系 二、电场中的图像问题 +Q 等差等势面越密E越大。 (6)带电导体的等差等势面 思考1.请作出带+Q的不规则导体的电场线？ 等差等势面:相邻等势面间电势差相等 3、常见的等势面 请解释原因。 (7)处于静电平衡导体 ①外表面是等势面 ②是等势体 ＋ 金属网 - - - + + + E内=0 A B 思考2.请比较φA与φB大小？ 10.3 电势差与电场强度的关系 二、电场中的图像问题 E-x 图像问题（只受电场力作用时）： 1.E－x图是描述沿x轴方向电场（不是其它方向，且电场线必须为直线） 2.根据U=Ed 求电势差U ①E>0 E方向为x轴正方向 E－x图线与x轴所围图形面积表示电势差U 电势降低方向 ②E<0 E方向为x轴负方向 电势升高方向 10.3 电势差与电场强度的关系 二、电场中的图像问题 φ-x图像问题： 1.φ-x图斜率大小表示场强大小 2.沿电场线方向电势逐渐降低 3.φ-x图中，用WAB=qUAB，分析电荷移动时电势能的变化 电场强度为零处，φ-x图线存在极值，其切线的斜率为零。 在φ-x图像中可以直接判断各点电势的大小，并可根据电势大小关系确定电场强度的方向 进而分析WAB的正负，然后作出判断 10.3 电势差与电场强度的关系 二、电场中的图像问题 Ep-x 图像问题（只受电场力作用时）： 1.Ep－x图是描述沿x轴方向电场（不是其它方向，且电场线必须为直线） 2.Ep－x图线的斜率表示静电力 ①正电荷EP越大，电势φ越高 ②负电荷EP越大，电势φ越低 ①k>0表示电场力沿x轴负方向 ②k<0表示电场力沿x轴正方向 10.3 电势差与电场强度的关系 二、电场中的图像问题 例：空间有一沿x轴对称分布的电场，其电场强度E随x变化的图象如图所示．下列说法正确的是（ ） A.O点的电势最低 B.x2点的电势最高 C.x1和－x1两点的电势相等 D.x1和x3两点的电势相等 E E ①仅描述x轴上的E ②正负代表E方向 ③E-x图像面积代表U E－x图像: 思考5.根据E-x图，你能说说电场随x变化特点吗？ 10.3 电势差与电场强度的关系 二、电场中的图像问题 思考1.根据φ-x图，你能说说电场随x变化特点吗？ 例：在某静电场中以一直线为x轴，在坐标轴上0～x2间各点的电势分布如右图所示，则(　　) A.在O～x2间，场强先减小后增大 B.在O～x2间，场强方向没有发生变化 C.若一负电荷从O点运动到x2点，电势能逐渐减小 D.从O点静止释放一仅受电场力作用的正电荷， 则该电荷在O～x2间 一直做加速运动 BD ①φ-x图像斜率代表E 思考2.请作出-q在0～x2间各点的Ep-x图？ ②根据φ-x图画Ep-x时， 注意q的正负 φ-x图像 10.3 电势差与电场强度的关系 二、电场中的图像问题 例：（多选）一带负电粒子只在电场力作用下沿x轴正方向运动，其电势能Ep随位移x的变化关系如图所示，则粒子在从x1向x3运动的过程中，下列说法正确的是（ ） A．在x1处粒子速度最大 B．在x2处粒子加速度为零 C．在x3处电势最高 D．在x2处电势为零 思考1.电势能和什么能相互转化？为什么？ 思考2.Ep-x图像有哪些特点？ Ep－x图像: ①Ep－x图像斜率代表F电 ② 注意q的正负 10.3 电势差与电场强度的关系 三、电场线、等势面与带电粒子运动轨迹问题 例：如图所示，实线表示某电场的电场线(方向未标出)，虚线是一带负电的粒子只在静电力作用下的运动轨迹，设M点和N点的电势分别为φM、φN，粒子在M和N时加速度大小分别为aM、aN，速度大小分别为vM、vN，电势能分别为EpM、EpN.下列判断正确的是（ ） A.vM＜vN，aM＜aN B.vM＜vN，φM＜φN C.φM＜φN，EpM＜EpN D.aM＜aN，EpM＜EpN 思考1.如何判断电场方向？ 如何比较a大小？ 如何比较v变化？ 思考2.如何比较φ的大小？ 如何比较Ep的大小？ 判断φ高低方法 判断Ep大小方法 ①电场线法 ②场源电荷法 ③电势能法 ①电场线法 ②W电法 ③电势能法 运动轨迹凹侧→F方向 电场线疏密→E大小 力与速度的夹角→v变化 10.3 电势差与电场强度的关系 三、电场线、等势面与带电粒子运动轨迹问题 例：如图所示，实线表示某电场的电场线(方向未标出)，虚线是一带负电的粒子只在静电力作用下的运动轨迹，设M点和N点的电势分别为φM、φN，粒子在M和N时加速度大小分别为aM、aN，速度大小分别为vM、vN，电势能分别为EpM、EpN.下列判断正确的是（ ） A.vM＜vN，aM＜aN B.vM＜vN，φM＜φN C.φM＜φN，EpM＜EpN D.aM＜aN，EpM＜EpN 运动轨迹凹侧→F方向 电场线疏密→E大小 力与速度的夹角→v变化 思考2.如何比较φ的大小？ 等差等势面 如何比较Ep的大小？ 思考3.如何判断电场方向？ 场强大小呢？ 等势面垂线→电场线 等差等势面疏密→E大小 判断φ高低方法 判断Ep大小方法 ①电场线法 ②场源电荷法 ③电势能法 ①电场线法 ②W电法 ③电势能法 10.3 电势差与电场强度的关系 课堂小结 力 能 电场强度 电势差 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。 WAB=qEdAB ＷAB= qUAB E A N P M x φ o 拓 展 10.3 电势差与电场强度的关系 课堂小结 φ-x图 Ep-x图 E－x图线与x轴所围图形面积表示电势差U 10.3 电势差与电场强度的关系 谢谢！ 10.3 电势差与电场强度的关系 $