粤教版高中物理选修3-1课件1.5《电势差和电场关系》

导学案4-电势差与电场强度的关系-教师版

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图1—6—9

“东师学辅” 导学练·高二物理（4）

1.5 电势差与电场强度的关系

编稿教师：李志强

学习目标

1. 理解静等势面的概念和特点，知道等势面的疏密表示电场强度的大小。

2. 知道电势高的地方未必电场强度大。

3. 理解匀强电场中电势差和电场强度的关系式：U=Ed。

自学指导

1． 电场中 相等的各点构成的曲面，叫做等势面。若规定相邻等势面的电势差相等，画出一系列的等势面，就可形象地描述电场中各点电势的分布情况。匀强电场中，电场线和等势面都是均匀分布的；其他电场中，电场线越密，等势面越 （填密、疏），电场强度

越 （填大、小）。

2. 电场线与等势面处处 （填垂直、平行），电场线的方向就是电势降落最快的方向。

3. 电势差与电场强度：在匀强电场中两点间的电势差等于_____________与这两点沿__________方向上距离的乘积．

4. 电场强度与电势差：在匀强电场中，电场强度的大小等于两点间的_____________与两点沿___________方向距离的比值，公式E＝___________，单位___________． 形成练习

1. 如图1－5－2所示，B、C、D三点都在以点电荷十Q为圆心的某同心圆弧上，将一检验电荷从A点分别移到B、C、D各点时，电场力做功大小比较( CD )

A．WAB>WAC B．WAD>WAB

C．WAC＝WAD D．WAB＝WAC

2. 下述关于匀强电场的结论错误的是（ BD ）

A．公式E＝F/q也适用于匀强电场

B．根据U＝Ed可知，任意两点的电势差与这两点的距离成正比

C．匀强电场的场强值等于沿场强方向每单位长度上的电势差值

小初高试卷教案类

K12小学初中高中 第五节 电场强度与电势差的关系

问题探究

如图1-5-1所示,匀强电场场强为E,电场中有间距为d的两点A、B,A、B连线与场强方向成θ角.现将带电荷量为q的点电荷从A点移到B点,已知A、B两点所在的等势面电势分别为φa和φb.试思考:你有几种求解此过程中电场力做功的方法

图1-5-1

答案:方法1:运用恒s力做功公式求解

W=Eq·dcosθ,其中dcosθ表示AB两点沿场强方向的间距.

方法2:沿着已知A、B两点所在的等势面电势分别为φa和φb,可根据功能关系求解.W=q(φa-φb).

自学导引

1.在场强大小为E的匀强电场中,若点A与点B之间沿电场方向的距离为L,则这两点之间的电势差U=______________

答案:E·L

2.电场线与等势面相互______________,沿电场线方向各等势面的电势逐渐______________;电场线密集的区域等势面越______________,电场线稀疏的区域等势面越

答案:垂直 减小 密集 稀疏

疑难剖析

电场中等势面与电场线的物理意义及它们间的联系和区别

【例1】 关于根据静电场电场线对各点电势和场强的分析,下列说法正确的是(

A.沿电场线方向各点电势一定降低

B.沿电场线方向各点场强一定减小

C.电场线密集的区域场强一定大

D.电场线密集的区域电势一定高

解析:综合电场线形象描述电场的特点可知,从电场线的方向可描述两方面内容:场强的方向和电势高低变化;从电场线的分布疏密程度仅可描述电场强度的大小而不能说明该区域电势的高低.故沿电场线方向各点电势一定降低,但场强可能减小、增大或不变.电场线密集的区域场强一定大,但电势不一定也大,等势面密集区域电势也可能反而小

答案:

【例2】 关于根据静电场等势面对各点电势和场强的分析,下列说法正确的是(

A.同一等势面(线)上各点电势一定相等

B.同一等势面(线)上各点场强一定相等

KK12配套学习资料

配套学习资料K12页脚内容 课时跟踪检测（五） 电场强度与电势差的关系

1．下列关于匀强电场中场强和电势差关系的说法正确的是( )

A．在相同距离上，电势差大的其场强也必定大

B．任意两点的电势差，等于场强与这两点间距离的乘积

C．沿着电场线方向，相同距离上的电势降落必定相等

D．电势降低的方向，必定是电场强度的方向

解析：选C 由匀强电场的特点知A、B错误，C正确；电势降低最快的方向才是电场强度方向，D错误。

2.如图1所示是一个匀强电场的等势面，每两个相邻等势面相距2 cm，由此可以确定电场强度的方向和数值是(

)

图1

A．竖直向下，E＝100 V/m

B．水平向左，E＝100 V/m

C．水平向左，E＝200 V/m

D．水平向右，E＝200 V/m

解析：选B 根据电场强度的方向应与等势面垂直，且由较高的等势面指向较低的等势面，可知该电场强度的方向水平向左。由场强与电势差的关系得：E＝Ud＝100 V/m。

3．a、b、c、d是匀强电场中的四个点，它们正好是一个矩形的四个顶点。电场线与矩形所在平面平行。已知a点的电势为20 V，b点的电势为24 V，d点的电势为4 V，如图2所示，由此可知c点的电势为(

)

图2

A．4 V B．8 V

C．12 V D．24 V

解析：选B 根据匀强电场的特点，Uad＝Ubc，即φa－φd＝φb－φc，解得φc＝8 V，BKK12配套学习资料

配套学习资料K12页脚内容 正确。

4.如图3所示，两块不带电的竖直平行金属板的间距为d，一个重力为G的带电小球在重力作用下在两板间竖直下落，此时小球的运动轨迹是AB，当两板间加上电压U时，小球受力方向变成沿BC方向，则此小球所带的电荷量应是(

)

图3

A.GU B.G2U

C.GdU D.2GdU

解析：选C 设小球所受电场力为F电，由图可知tan 45°＝F电G，又F电＝Udq，可解得：q＝GdU，C正确。

5 电势差

教学目标：

1.理解电势差概念，知道电势差与电势零点的选择无关。

2.掌握两点间电势差的表达式，知道两点之间电势差的正负号与这两点的电势高低之间的对应关系，

3.知道在电场中移动电荷时静电力做功与两点间电势差之间的关系，会应用静电力做功的公式进行相关的计算。

重点：电势差的概念，电势能的改变与电场力做功的关系，电功计算。

难点：静电力做功公式中正负号的应用与正负号的物理意义。

教学方法：类比法，主要与高度、高度差、重力做功的关系。

教学过程：

复习

要点：1、静电力做功与电势能的关系。

2、电势概念。-----后引入新课

通过对重力场中的高度、高度差和电场中的电势、电势的差值进行类比，并结合P18图1、4-1分析得出：

一、 电势差

（1）定义：电场中两点间电势的差值，也叫电压。用ABU表示。

（2）公式：BAABU 或 ABABU ①

所以有：ABU=-BAU ②

例1：如图所示，一节干电池两端电压为1.5伏，设正极为A,负极为B，则ABU= V,BAU = V.

（3）理解：①电势差是标量，可正，可负。正负表示两点电势的高低

②电势的数值与零电势点的选取有关，电势差的数值与零电势点的选取无关。

③电势差UAB与q无关，仅与电场中A、B两位置有关，反映电场本身的性质。

④电场中A、B两点间的电势差跟移动电荷的路径无关，只与AB位置有关

举例：一张桌子高1m，与选取的重力势能参考平面无关。高度差不会随高度零点选取变化，电势差也不会随电势零点选取而变化。

二、静电力做功与电势差的关系

电荷Q在电场中从A移动到B时，静电力做的功WAB等于电荷在A、B两点的电势能之差。

推导：ABBABAPBPAABqUqqqEEW

所以有：

ABABqUW 或 qWUABAB 1V=1 J/C