高中物理選修新課標(biāo)人教版選修3-1第一章1 6 電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系 教案

1、 第一章 靜電場(chǎng)1.6電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系【教學(xué)目標(biāo)】1、 理解勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的定性、定量關(guān)系2、 對(duì)于公式 要知道推導(dǎo)過(guò)程 3、能夠熟練應(yīng)用 解決有關(guān)問(wèn)題重點(diǎn)：理解掌握電勢(shì)能、電勢(shì)、等勢(shì)面的概念及意義。難點(diǎn)：掌握電勢(shì)能與做功的關(guān)系，并能用此解決相關(guān)問(wèn)題【自主預(yù)習(xí)】 1電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)差分別從 和 的角度描述了電場(chǎng)，它們分別與電荷在電場(chǎng)中受的電場(chǎng)力和電荷在電場(chǎng)中的能相聯(lián)系。我們已經(jīng)知道電場(chǎng)力做功WAB=UABq，這個(gè)公式適用于一切電場(chǎng)。如果在勻強(qiáng)電場(chǎng)中移動(dòng)電荷，電場(chǎng)力做功還可以用公式WAB=Fd=Eqd計(jì)算。比較上述兩式得：UAB=Ed。此式只適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)。上式告訴我們：在勻強(qiáng)電

2、場(chǎng)中，沿 的兩點(diǎn)間的電勢(shì)差等于場(chǎng)強(qiáng)和這兩點(diǎn)間距離的乘積。在國(guó)際單位制中，場(chǎng)強(qiáng)的單位是 或 。 2由E=U/d可知，在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，場(chǎng)強(qiáng)在數(shù)值上等于沿場(chǎng)強(qiáng)方向每單位距離上的電勢(shì)差。據(jù)此，場(chǎng)強(qiáng)的方向就是電場(chǎng)中電勢(shì)降落最 的方向。 3在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中，E=U/d可以理解為E=U/d ，由此可見(jiàn)電場(chǎng)強(qiáng)度就是電勢(shì)對(duì)空間位置的變化率。也就是說(shuō)電勢(shì)隨空間位置變化越快的地方電場(chǎng)強(qiáng)度越大。這類(lèi)似于重力場(chǎng)中，地勢(shì)隨位置變化越快的地方越陡峭?！镜湫屠}】【例題1】關(guān)于勻強(qiáng)電場(chǎng)中的電勢(shì)差與場(chǎng)強(qiáng)的關(guān)系，正確的說(shuō)法是（ ）A任意兩點(diǎn)間的電勢(shì)差等于場(chǎng)強(qiáng)和這兩點(diǎn)間距離的乘積B電勢(shì)降落的方向必定是場(chǎng)強(qiáng)方向C沿電場(chǎng)線(xiàn)方向任意相同距離

3、的兩點(diǎn)間的電勢(shì)差必相等D不沿電場(chǎng)線(xiàn)方向任意相同距離的兩點(diǎn)間的電勢(shì)差不可能相等【例題2】：如圖，在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的A、B 兩點(diǎn)距離為2 cm，兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為5V,A、B 連線(xiàn)與場(chǎng)強(qiáng)方向成60°角，則此電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度多大？ 【例題3】 如圖圖1-6-3所示，在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，同一條電場(chǎng)線(xiàn)上有A、B兩點(diǎn)，它們之間的距離為6，現(xiàn)測(cè)得UAB = 150V。E600A d B求：電場(chǎng)強(qiáng)度E的大小和方向；電場(chǎng)中A、C兩點(diǎn)相距14，A、C兩點(diǎn)的連線(xiàn)與電強(qiáng)方向成600角，則C、A兩點(diǎn)的電勢(shì)差UCA為多大？ACB圖1-6-2【例題4】如圖1-6-2，A、B、C三點(diǎn)都在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，已知ACBC，ABC60，BC

4、=20cm，把一個(gè)電量qC的正電荷從A移到B，電場(chǎng)力做功為零；從B移到C，電場(chǎng)力做功為-1.73×10-3J，則該電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小和方向怎樣？【課后練習(xí)】1.下列公式適用于任何電場(chǎng)的是()AWqUBUEdCEDEk2如圖169所示是一個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng)的等勢(shì)面，每?jī)蓚€(gè)相鄰等勢(shì)面相距2 cm，由此可以確定電場(chǎng)強(qiáng)度的方向和數(shù)值是()A豎直向下，E100 V/mB水平向左，E100 V/mC水平向左，E200 V/mD水平向右，E200 V/m3如圖1610中a、b、c是一條電場(chǎng)線(xiàn)上三個(gè)點(diǎn)，電場(chǎng)線(xiàn)的方向由a到c，a、b間的距離等于b、c間的距離，用a、b、c和Ea、Eb、Ec分別表示a、b、c三點(diǎn)的

5、電勢(shì)和電場(chǎng)強(qiáng)度，可以斷定()Aa>b>c BEa>Eb>EcCabbc DEaEbEc4.a、b、c、d是勻強(qiáng)電場(chǎng)中的四個(gè)點(diǎn)，它們正好是一個(gè)矩形的四個(gè)頂點(diǎn)電場(chǎng)線(xiàn)與矩形所在的平面平行已知a點(diǎn)的電勢(shì)是20 V，b點(diǎn)的電勢(shì)是24 V，d點(diǎn)的電勢(shì)是4 V如圖3所示，由此可知，c點(diǎn)的電勢(shì)為()A4 V B8 VC12 V D24 V5下列說(shuō)法正確的是()A勻強(qiáng)電場(chǎng)中各處場(chǎng)強(qiáng)相等，電勢(shì)也相等B等勢(shì)體各點(diǎn)電勢(shì)相等，場(chǎng)強(qiáng)也相等C沿電場(chǎng)線(xiàn)方向電勢(shì)一定越來(lái)越低D電勢(shì)降低的方向就是電場(chǎng)線(xiàn)的方向6下列關(guān)于勻強(qiáng)電場(chǎng)中場(chǎng)強(qiáng)和電勢(shì)差的關(guān)系，正確的說(shuō)法是( )A在相同距離上的兩點(diǎn)，電勢(shì)差大的其場(chǎng)強(qiáng)也必

6、定大B場(chǎng)強(qiáng)在數(shù)值上等于每單位距離上的電勢(shì)降落C沿著電場(chǎng)線(xiàn)方向，任何相同距離上的電勢(shì)降落必定相等D電勢(shì)降低的方向必定是電場(chǎng)強(qiáng)度的方向7下圖中，A、B、C是勻強(qiáng)電場(chǎng)中的三個(gè)點(diǎn)，各點(diǎn)電勢(shì)A10 V、B2 V、C6 V，A、B、C三點(diǎn)在同一平面上，下列各圖中電場(chǎng)強(qiáng)度的方向表示正確的是()8如圖4所示，勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)E100 V/m，A、B兩點(diǎn)相距10 cm，A、B連線(xiàn)與電場(chǎng)線(xiàn)夾角為60°，則UBA之值為()A10 VB10 VC5 VD5 V9如圖5所示，A、B、C三點(diǎn)都在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，已知ACBC，ABC60°，BC20 cm，把一個(gè)電荷量q105 C的正電荷從A移到B，靜電力做功為

7、零；從B移到C，靜電力做功為1.73×103 J，則該勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小和方向?yàn)?)A865 V/m，垂直AC向左B865 V/m，垂直AC向右C1 000 V/m，垂直AB斜向上D1 000 V/m，垂直AB斜向下10如圖1611所示的勻強(qiáng)電場(chǎng)中有a、b、c三點(diǎn)，5 cm，12 cm，其中ab沿電場(chǎng)方向，bc和電場(chǎng)方向成60°角一個(gè)電荷量為q4×108 C的正電荷從a移到b，靜電力做功為W11.2×107 J求：(1)勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)(2)電荷從b移到c，靜電力做的功(3)a、c兩點(diǎn)間的電勢(shì)差答案例1.C例2500N/C例3解/= 150/0.06 =

8、2.5×103 （V/m）UAB=150V0，則AB ，沿電場(chǎng)線(xiàn)方向電勢(shì)降低，故場(chǎng)強(qiáng)方向向右。UCA = UCA （AA為等勢(shì)面）UAC = Ed= E×ACcos600 = 2.5×103×0.14×= 1.75×102 （V）所以 UCA = 1.75×102 （V）例4.解析把電荷q從A移到B電場(chǎng)力不做功，說(shuō)明A、B兩點(diǎn)在同一等勢(shì)面上。因該電場(chǎng)為勻強(qiáng)電場(chǎng)，等勢(shì)線(xiàn)為直線(xiàn)，故圖中直線(xiàn)AB即為等勢(shì)線(xiàn)。又B、C間電勢(shì)差UBC=WBC/q=-1.73×10-3/10-5=-173(V)，即B點(diǎn)電勢(shì)比C點(diǎn)電勢(shì)低173V。

9、因電場(chǎng)線(xiàn)指向電勢(shì)降落最快的方向，所以場(chǎng)強(qiáng)方向必垂直于AB斜向下，且電場(chǎng)強(qiáng)度E=U/d=U/（BCsin600）=173/(0.2sin600)=1000(v/m)。課后練習(xí)1. 答案AC2. 答案B解析電場(chǎng)線(xiàn)和等勢(shì)面的關(guān)系是相互垂直的，所以電場(chǎng)線(xiàn)是水平方向的，又因?yàn)殡妱?shì)隨著電場(chǎng)線(xiàn)方向逐漸降低，所以電場(chǎng)強(qiáng)度方向水平向左根據(jù)E100 V/m.3. 答案A解析一條電場(chǎng)線(xiàn)可以判斷電勢(shì)的高低，但是不能判斷場(chǎng)強(qiáng)的大小因?yàn)橐粭l電場(chǎng)線(xiàn)無(wú)法確定疏密程度4. 答案B解析勻強(qiáng)電場(chǎng)中，ab之間的電勢(shì)差等于dc之間的電勢(shì)差，可知c點(diǎn)電勢(shì)為8 V.5。答案C6. 答案C7. 答案D8. 答案C9. 答案D解析把電荷q從A移到B，靜電力不做功，說(shuō)明A、B兩點(diǎn)在同一等勢(shì)面上，因該電場(chǎng)為勻強(qiáng)電場(chǎng)，等勢(shì)面應(yīng)為平面，故圖中直線(xiàn)AB即為等勢(shì)線(xiàn)，場(chǎng)強(qiáng)方向應(yīng)垂直于直線(xiàn)AB，可見(jiàn)，選項(xiàng)A、B不正確UBC V173 VB點(diǎn)電勢(shì)比C點(diǎn)低173 V，因電場(chǎng)線(xiàn)指向電勢(shì)降低的方向，所以場(chǎng)強(qiáng)方向必垂直于AB斜向下，場(chǎng)強(qiáng)大小E V/m1 000 V/m10.答案(1)60 V/m(2)1.44×107 J(3)6.6 V解析(1)設(shè)a、b間距離為d，由題設(shè)條件