新高中物理 1.5電場強(qiáng)度與電勢差的關(guān)系 第1課時學(xué)案（含解析）粵教版選修31.doc

1.5 電場強(qiáng)度與電勢差的關(guān)系 第1課時學(xué)習(xí)目標(biāo)定位 1.理解勻強(qiáng)電場中場強(qiáng)與電勢差的關(guān)系ued，并會用公式解決有關(guān)問題.2.掌握等勢面的特點(diǎn)，理解電場線與等勢面的關(guān)系一、探究場強(qiáng)與電勢差的關(guān)系1在勻強(qiáng)電場中，沿著電場強(qiáng)度的方向，任意兩點(diǎn)之間的電勢差等于場強(qiáng)與這兩點(diǎn)間距離的乘積，用公式表示為ued.2在勻強(qiáng)電場中，電場強(qiáng)度在數(shù)值上等于沿場強(qiáng)方向距離為單位長度的兩點(diǎn)間的電勢差，用公式表示為e.二、電場線與等勢面的關(guān)系 電場線跟等勢面垂直，在等勢面上移動電荷電場力不做功沿著電場線的方向各等勢面上的電勢減小，逆著電場線的方向各等勢面上的電勢增大電場線密的區(qū)域等勢面密，電場線疏的區(qū)域等勢面疏.一、探究場強(qiáng)與電勢差的關(guān)系問題設(shè)計如圖1所示圖1的勻強(qiáng)電場中有a、b兩點(diǎn)，a、b兩點(diǎn)位于同一條電場線上，b、c連線垂直電場線，已知場強(qiáng)大小為e，a、b兩點(diǎn)間的電勢差為uab，a、b間距離為d，電荷q從a點(diǎn)移動到b點(diǎn)，回答下列問題：(1)電荷所受靜電力是多少？從力和位移的角度計算靜電力所做功的大小通過a、b間的電勢差計算靜電力做功的大小(2)比較兩次計算的功的大小，電勢差與電場強(qiáng)度有何關(guān)系？(3)在圖1中，如果將電荷從a點(diǎn)移動到c點(diǎn)，在利用(1)問中的推導(dǎo)過程試著推導(dǎo)，能獲得何結(jié)論？(已知ab與ac的夾角為，a、c間的距離為l)答案(1)fqewabfdqedwabquab(2)uabed(3)wacqelcos qed，wacquac，uaced要點(diǎn)提煉1公式ued只適用于勻強(qiáng)電場，其中d為a、b兩點(diǎn)沿電場方向的距離2電場中a、b兩點(diǎn)的電勢差uab跟電荷移動的路徑無關(guān)，由電場強(qiáng)度e及a、b兩點(diǎn)沿電場方向的距離d決定3公式e說明電場強(qiáng)度在數(shù)值上等于沿電場方向每單位距離上降低的電勢，且場強(qiáng)方向就是電勢降低最快的方向4在勻強(qiáng)電場中，沿任意一個方向，電勢降落都是均勻的，故在同一直線上相同間距的兩點(diǎn)間電勢差相等；在勻強(qiáng)電場中，相互平行且長度相等的線段兩端點(diǎn)的電勢差相等延伸思考公式ued是在勻強(qiáng)電場中得到的，在非勻強(qiáng)電場中能否適用？答案在非勻強(qiáng)電場中，不能進(jìn)行定量計算，但可以定性地分析有關(guān)問題二、電場線與等勢面的關(guān)系問題設(shè)計為什么等勢面一定跟電場線垂直？答案在同一等勢面上移動電荷時，電勢能不變，所以電場力不做功，即電場力方向與等勢面垂直，如果不垂直，電場力就有一個沿著等勢面的分量，在等勢面上移動電荷時電場力就要做功，所以等勢面一定跟電場線垂直要點(diǎn)提煉1電場線與等勢面垂直；在等勢面上移動電荷電場力不做功(填“做功”或“不做功”)2沿著電場線的方向各等勢面上的電勢減小，逆著電場線的方向各等勢面上的電勢增大即電場線由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面3電場線密的區(qū)域等勢面密，電場線疏的區(qū)域等勢面疏即電場強(qiáng)度大的地方等勢面密，電場強(qiáng)度小的地方等勢面疏延伸思考請大致畫出點(diǎn)電荷、等量異號點(diǎn)電荷、等量同號點(diǎn)電荷和勻強(qiáng)電場的等勢面簡述它們的特點(diǎn)？答案(1)點(diǎn)電荷的等勢面：點(diǎn)電荷的等勢面是以點(diǎn)電荷為球心的一簇球面(2)等量異號點(diǎn)電荷的等勢面：等量異號點(diǎn)電荷的連線上，從正電荷到負(fù)電荷電勢越來越低，中垂線是一等勢線(3)等量同號點(diǎn)電荷的等勢面：等量正點(diǎn)電荷連線的中點(diǎn)電勢最低，中垂線上該點(diǎn)的電勢最高，從中點(diǎn)沿中垂線向兩側(cè)，電勢越來越低連線上和中垂線上關(guān)于中點(diǎn)的對稱點(diǎn)等勢等量負(fù)點(diǎn)電荷連線的中點(diǎn)電勢最高，中垂線上該點(diǎn)的電勢最低從中點(diǎn)沿中垂線向兩側(cè)，電勢越來越高，連線上和中垂線上關(guān)于中點(diǎn)的對稱點(diǎn)等勢(4)勻強(qiáng)電場的等勢面：勻強(qiáng)電場的等勢面是垂直于電場線的一簇平行等間距的平面說明：等勢面密集處電場線也密集任意兩個等勢面不會相交一、對電勢差與電場強(qiáng)度關(guān)系的理解例1如圖2所示，圖2p、q兩金屬板間的電勢差為50 v，板間存在勻強(qiáng)電場，方向水平向左，板間的距離d10 cm，其中q板接地，兩板間的a點(diǎn)距p板4 cm.求：(1)p板及a點(diǎn)的電勢(2)保持兩板間的電勢差不變，而將q板向左平移5 cm，則a點(diǎn)的電勢將變?yōu)槎嗌?？解析板間場強(qiáng)方向水平向左，可見q板是電勢最高處q板接地，則電勢q0，板間各點(diǎn)電勢均為負(fù)值利用公式e可求出板間勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)，再由ued可求出各點(diǎn)與q板間的電勢差，即各點(diǎn)的電勢(1)場強(qiáng)e vm15102 vm1q、a間電勢差uqaed5102(104)102 v30 v所以a點(diǎn)電勢a30 v，p點(diǎn)電勢pupq50 v(2)當(dāng)q板向左平移5 cm時，兩板間距離d(105) cm5 cmq板與a點(diǎn)間距離變?yōu)閐(104) cm5 cm1 cm電場強(qiáng)度e vm11.0103 vm1q、a間電勢差uqaed1.01031.0102 v10 v所以a點(diǎn)電勢a10 v.答案(1)50 v30 v(2)10 v針對訓(xùn)練(單選)對公式e的理解，下列說法正確的是()a此公式適用于計算任何電場中a、b兩點(diǎn)間的電勢差ba點(diǎn)和b點(diǎn)間距離越大，則這兩點(diǎn)的電勢差越大c公式中的d是指a點(diǎn)和b點(diǎn)之間的距離d公式中的d是a、b所在兩個等勢面間的垂直距離解析公式e，僅適用于勻強(qiáng)電場，所以a錯；公式中的d是指a、b兩點(diǎn)沿電場線方向的距離，即a、b所在兩等勢面間的垂直距離所以b、c均錯，d對答案d二、對電場線與等勢面的關(guān)系的理解例2(單選)關(guān)于等勢面的說法，正確的是()a電荷在等勢面上移動時，由于不受電場力作用，所以說電場力不做功b在同一個等勢面上各點(diǎn)的場強(qiáng)大小相等c兩個不等電勢的等勢面可能相交d若相鄰兩等勢面的電勢差相等，則等勢面的疏密程度能反映場強(qiáng)的大小解析等勢面由電勢相等的點(diǎn)組成，等勢面處的電場線跟等勢面垂直，因此電荷在等勢面上移動時，電場力不做功，但并不是不受電場力的作用，a錯等勢面上各點(diǎn)場強(qiáng)大小不一定相等，等勢面不可能相交，b、c錯等差等勢面的疏密反映場強(qiáng)的大小，d對答案d例3(雙選)如圖3所示，圖3實線表示一簇關(guān)于x軸對稱的等勢面，在軸上有a、b兩點(diǎn)，則()aa點(diǎn)場強(qiáng)小