1.6 电势差与电场强度的关系（3课时）课件 -2026-2027学年高二上学期物理教科版必修第三册

1.6电势差与电场强度的关系 教学目标 一、匀强电场中E与U的关系 三、 用等分法确定等势线和电场线 四、静电场中的图像问题 二、非匀强电场电势差与电场强度关系 3 课 时 电场的两大性质： 知识回顾 1：力的性质 2：能的性质 1.6电势差与电场强度的关系 电场力F 电场强度E 电场力的功 电势能 电势 电势差 ？ 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 讨论：如果A、B两点不在同一条电场线上，结论还成立吗 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。 ①沿电场线移动： 从力角度： 从能角度： + UAB B 一、匀强电场中E与U的关系 2.由上式可知场强的另一单位为v/m，单位1V/m=1N/C B′ d A B E 3.电势降低的方向不一定是场强方向，电势降低最快的方向是场强方向。 1.在匀强电场中，场强E在数值上等于沿场强方向单位距离上的电势差U 关于公式的理解： U是匀强电场中两点间的电势差，d是这两点沿电场方向的距离定性分析 匀强电场中E与U的关系 例1. 如图所示,匀强电场场强E=100V/m,A、B两点相距10cm,AB连线与电场线的夹角为60°,则 4.使用U=Ed时，U的含义是电压，求某两点电势差时，注意正负 -5 E A B -5V 5 例2.一根电场线上有三点A、B、C，其中AB与BC间距离相等，φA=45V,φC=5V,求φB？ 5、U=Ed只适用于匀强电场。对非匀强电场虽不能做定量计算，但仍可用来作为定性判断。 < 25V A B C 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 关于电场强度三个公式比较 一、匀强电场中E与U的关系系 讨论交流 如图 1-6-2 所示，在一个非匀强电场中，某一条电场线上有 A、B、C 三点，且 AB=BC，你能比较 A、B 间的电势差 UAB​和 B、C 间的电势差 UBC​的大小吗？ 如果 φA​=10V，φC​=4V，则 B 点的电势 φB​ 等于 7V 吗？ 大致画出过 A 点和 B 点的等势面；如果要求相邻等势面之间的电势差相等，且 A、B 两点间没有另一个等势面，那么在 B 点右侧的另一个等势面应该画在哪里？ 二、非匀强电场电势差与电场强度关系 在非匀强电场中能用U=Ed计算吗？ 非匀强电场中U≠Ed，但可以进行定性分析 A B C <7V C B A 尝试解释看到的现象 UAB＞UBC 其实是正点电荷激发的电场击穿日光灯管内气体，U 超过灯管气体的击穿电压，灯管发光。 例3.如图所示是某电场中的三条电场线，C点是A、B连线的中点．已知A点的电势是φA＝30 V，B点的电势φB＝－20 V，则下列说法正确的是(　　) A．C点的电势φC＝5 V B．C点的电势φC＞5 V C．C点的电势φC＜5 V D．负电荷在A点的电势能大于在B点的电势能 U=Ed在非匀强电场中的应用 C C 11 例4．如图所示，平面内有一菱形ABCD，O点为其两对角线的交点．空间存在一未知的静电场，方向与菱形所在平面平行，有一电子，若从A点运动至D点，电势能就会增加ΔE，若从D点运动至C点，电势能就会减少ΔE，那么此空间存在的静电场可能是(　　) A．方向垂直于AC，并由B指向D的匀强电场 B．方向垂直于BD，并由C指向A的匀强电场 C．位于O点的正点电荷形成的电场 D．位于O点的负点电荷形成的电场 AC 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 AC，如果要求场强，还需要已知什么量？ 12 （1）.沿电场线方向任意相等距离上的电势差相等 UAB= UBC A B C 1、匀强电场中的等分法 三、 用等分法确定等势线和电场线 结论：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。 B与N在一个等势面上，C与M在一个等势面上，则 （2）.在匀强电场中沿同一方向任意相等距离上的电势差相等。 A B C M N （3）.在匀强电场同一直线上中任意两点的长度之比等于这两点间的电势差之比。 A B C D E A Ｂ C D AB//CD AB=CD=L （4）.在匀强电场中，两条平行线段上两点间距离的比值与两点间的电势差比值相等。 UAB =UCD 拓展：若AB//CD ，则 例题5：若匀强电场中有A、B、C三点位置如图所示，他们的电势分别为3V、6V、12V，作出周围的电场线分布（至少画三根电场线） A C B 【解析】 1.连线等分法找等势点； 2.连接等势点画等势线； 3.画电场线，电场线与等势面处处垂直方向从电势高处指向电势低处， 。 匀强电场中确定某点的电势以及电场强度方向的方法 “等分法”的解题思路步骤 第一.已知匀强电场中某几点的电势 第三.找与待求点的电势相同的等势点 第四.连接两等势点可得等势面 第五.作等势面的垂线可确定电场线 第六.结合电势升降可得电场强度的方向 第二.等分法等分其中两点的连线 例6．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＝15 V，φB＝3 V，φC＝－3 V，则D点的电势为φD＝______ V. E F 9 例7．如图所示，匀强电场中有一个梯形ABCD，梯形平面与匀强电场的方向平行，AD，BC相互平行且均垂直于AB ，AB=a AD=a BC=0.5a 已知A点电势为7V，B点电势为4V，D点电势为8V，则下列说法正确的是 A．C点电势为5V B．匀强电场的电场强度大小为 C．一电子由D点到C点再到B点的过程中，电势能减少了4eV D．一正电荷由D点无初速度释放，将沿着DC所在直线运动 B 5*103V/m 方向垂直AB的直线斜向上 20 一 看轴 二 看斜率 三 看特殊点 四 看面积 五 看截距 复习前面所学V-t图像的应用 静电场中的图像也可用相同的方法来分析 V t 四、静电场中的图像问题 电场中常见的三种E-x、φ-­x 、 EP ­-x 图像 E x x x EP φ (1)匀强电场的 E-x图像 思考：在给定了电场的E ­-x图象后，可以直接由图象确定哪些物理量？ O O (2)点电荷的E-x 图像 正点电荷 负点电荷 两电荷连线上 x y x (3)等量异种电荷E-x图像 E y 两电荷连线中垂线上 1、一匀强电场，若选取O点为零电势点，那么它的𝜑−𝑥 图像应是？ 2、若电场变强了，其图像如何？说明了什么？——斜率表示场强的强弱。 3、若在O点释放一个负电荷，向什么方向移动？ 25 两电荷连线上 x x y y (4)等量同种正电荷E-x图像 两电荷连线中垂线上 1、一匀强电场，若选取O点为零电势点，那么它的𝜑−𝑥 图像应是？ 2、若电场变强了，其图像如何？说明了什么？——斜率表示场强的强弱。 3、若在O点释放一个负电荷，向什么方向移动？ 26 在给定了电场的E ­-x图象后，可以直接由图象确定下面这些物理量 电场强度的大小和方向(正负) 电势的变化情况（沿场强方向电势降低） 电势差（面积） 总结电场中E -­x图象的分析应用 27 例8.真空中，在x轴上x＝0m处和x＝8m处分别固定电性相同的点电荷Q1和Q2，电荷间连接线上的电场强度E随x变化的图像如图所示(以＋x方向为电场强度正方向)，其中x＝6m处E＝0。将一个正试探电荷在x＝2m处由静止释放(重力不计，取无穷远处电势为零)，则(　　) A.Q1、Q2均为负电荷 B.Q1、Q2带电荷量之比为9∶1 C.在x＝6 m处电势为0 D.该试探电荷向x轴正方向运动时，电势能一直减小 B B 28 (5)匀强电场的φ-­x图像 讨论：在给定了电场的φ- ­x图象后，可以直接由图线确定哪些物理量？ (6)点电荷的 φ -­x图像 正点电荷 负点电荷 两电荷连线上 x y x (7)等量异种电荷 φ -­x 图像 两电荷连线中垂线上 1、一匀强电场，若选取O点为零电势点，那么它的𝜑−𝑥 图像应是？ 2、若电场变强了，其图像如何？说明了什么？——斜率表示场强的强弱。 3、若在O点释放一个负电荷，向什么方向移动？ 31 两电荷连线上 x x y y (8)等量同种正电荷φ -­x图像 两电荷连线中垂线上 1、一匀强电场，若选取O点为零电势点，那么它的𝜑−𝑥 图像应是？ 2、若电场变强了，其图像如何？说明了什么？——斜率表示场强的强弱。 3、若在O点释放一个负电荷，向什么方向移动？ 32 电场中φ -­x图象的分析应用 电势φ的大小 电场强度E的大小（斜率或切线斜率） 电场强度的方向（电势降低的方向） 在给定了电场的φ- ­x图象后，可以直接由图线确定下面这些物理量 33 例9．某静电场电势 在 X轴上分布如图所示，图线关于轴对称，M 、P 、N 是 轴上的三点，OM=ON ；有一电子从 点静止释放，仅受X 轴方向的电场力作用，则下列说法正确的是（ ） A． 点电场强度方向沿 轴负方向 B． 点的电场强度小于 点的电场强度 C．电子在 点的动能小于在 点的动能 D．电子在 点的电势能大于在 点的电势能 B 电场的EP ­-x图象 x EP 讨论：在给定了电场的EP ­-x图象后，可以直接由图象确定哪些物理量？ 电场的EP ­-x图象后，可以直接由图象确定下面物理量 电势能Ep的变化情况 电场力做功W情况（电场力做正功电势能减少、电场力做负功电势能增加） 动能EK变化（若只有电场力做功） 电场力F的变化（斜率或切线斜率） 36 10．在甲、乙电场中，电场方向均与x轴平行，某试探电荷-q（q>0）具有的电势能Ep沿x方向的变化分别如图甲、乙所示，则下列说法正确的是（     ） A．图甲中，试探电荷在O点受到的静电力为零 B．图甲中，电场强度沿x轴负方向 C．图乙中，x1处的电场强度小于x2处的电场强度 D．图乙中，x1处的电势高于x2处的电势 D 课后作业 Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $