《電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系》教學(xué)課件

1、第3節(jié)電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系第1頁，共35頁。第2頁，共35頁。知識(shí)點(diǎn)一勻強(qiáng)電場中電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系觀圖助學(xué)(1)因?yàn)槊總€(gè)臺(tái)階都是一樣高的，所以100.2 m2 m就是兩人的高度差(如圖甲所示)。在勻強(qiáng)電場中能否用場強(qiáng)乘以距離得到兩點(diǎn)間的電勢差？(2)如圖是初中地理中的等高線圖(圖中數(shù)字的單位是m)，請(qǐng)同學(xué)們結(jié)合圖乙探究以下幾個(gè)問題：小山坡的左邊a和右邊b哪一邊的地勢更陡些？如果把一個(gè)球從山坡左、右兩邊滾下(不考慮摩擦)，哪邊的加速度更大？第3頁，共35頁。甲現(xiàn)在把圖看成是描述電勢高低的等勢線，圖中數(shù)字的單位是V，a和b哪一邊電勢降落得快？哪一邊的電場強(qiáng)度大？乙第4頁，共35頁。1.關(guān)系：

2、在勻強(qiáng)電場中，兩點(diǎn)間的電勢差等于_與這兩點(diǎn)_的距離的乘積。2.關(guān)系式：UEd。3.物理意義：勻強(qiáng)電場中兩點(diǎn)間的電勢差等于_與這兩點(diǎn)_的距離的乘積。4.適用條件：勻強(qiáng)電場，d是沿電場方向兩點(diǎn)間的距離。電場強(qiáng)度沿電場方向電場強(qiáng)度沿電場方向第5頁，共35頁。在勻強(qiáng)電場中，若沿電場線方向上兩點(diǎn)間的距離越遠(yuǎn)，則它們之間的電勢差就一定越大，在不同方向上該關(guān)系不成立，D錯(cuò)誤。(1)公式UEd適用于所有電場。小山坡的左邊a和右邊b哪一邊的地勢更陡些？由于BC間的電場強(qiáng)度大于AB間的電場強(qiáng)度，由UEd可知，UABUBC，C正確，D錯(cuò)誤。(2)若在圓心O處放置電荷量為108 C的正點(diǎn)電荷，求C點(diǎn)電場強(qiáng)度的大小和方

3、向。通過A、B間的電勢差計(jì)算靜電力做功的大小；甲物理意義：勻強(qiáng)電場中兩點(diǎn)間的電勢差等于_與這兩點(diǎn)_的距離的乘積。(3)求電場強(qiáng)度E的大小，并判斷其方向。知識(shí)點(diǎn)一勻強(qiáng)電場中電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系1 m的圓，P為圓周上的一點(diǎn)，O、P兩點(diǎn)連線與x軸正方向的夾角為。甲E與F、q無關(guān)，是反映某點(diǎn)電場的性質(zhì)(2)如圖是初中地理中的等高線圖(圖中數(shù)字的單位是m)，請(qǐng)同學(xué)們結(jié)合圖乙探究以下幾個(gè)問題：方向沿電場線指向左下方。(3)WACqELcos qEd，WACqUAC，UACEdUABUBC D.(2)若A點(diǎn)的電勢A1 V，求B點(diǎn)的電勢B；上方25 cm D.由于BC間的電場強(qiáng)度大于AB間的電場強(qiáng)度，由UE

4、d可知，UABBC B.故BAUAB(130) V31 V(1)求A、B兩點(diǎn)間的電勢差UAB；UOP10 sin (V)UOP10 sin (V)E與F、q無關(guān)，是反映某點(diǎn)電場的性質(zhì)(2)由UEd可知，勻強(qiáng)電場中兩點(diǎn)間的電勢差與這兩點(diǎn)的距離成正比。(1)求A、B兩點(diǎn)間的電勢差UAB；適用條件：勻強(qiáng)電場，d是沿電場方向兩點(diǎn)間的距離。關(guān)系式表明了電場強(qiáng)度與電勢差的關(guān)系(2)UABAB(2)如圖是初中地理中的等高線圖(圖中數(shù)字的單位是m)，請(qǐng)同學(xué)們結(jié)合圖乙探究以下幾個(gè)問題：例2 如圖所示，有豎直向下的勻強(qiáng)電場，A、B兩等勢面間距離為5 cm，電勢差為25 V，在電場中P點(diǎn)固定放置電量為5109 C的

5、負(fù)點(diǎn)電荷，此時(shí)電場中有一點(diǎn)場強(qiáng)為零，此點(diǎn)在P點(diǎn)的()知識(shí)點(diǎn)二電場強(qiáng)度的另一種表達(dá)方向沿電場線指向左下方?，F(xiàn)在把圖看成是描述電勢高低的等勢線，圖中數(shù)字的單位是V，a和b哪一邊電勢降落得快？哪一邊的電場強(qiáng)度大？答案(1)9 000 V/m(2)1.在勻強(qiáng)電場中，若沿電場線方向上兩點(diǎn)間的距離越遠(yuǎn)，則它們之間的電勢差就一定越大，在不同方向上該關(guān)系不成立，D錯(cuò)誤。(1)公式UEd適用于所有電場。物理意義：在勻強(qiáng)電場中，電場強(qiáng)度的大小等于兩點(diǎn)間的_與兩點(diǎn)沿電場強(qiáng)度方向距離的比值。上方25 cm D.知識(shí)點(diǎn)一勻強(qiáng)電場中電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系答案BC第12頁，共35頁。例2 如圖所示，有豎直向下的勻強(qiáng)電場，A

6、、B兩等勢面間距離為5 cm，電勢差為25 V，在電場中P點(diǎn)固定放置電量為5109 C的負(fù)點(diǎn)電荷，此時(shí)電場中有一點(diǎn)場強(qiáng)為零，此點(diǎn)在P點(diǎn)的()A.上方30 cm B.下方30 cmC.上方25 cm D.下方25 cm第13頁，共35頁。答案B第14頁，共35頁。針對(duì)訓(xùn)練1 下列說法正確的是()第15頁，共35頁。解析電場中某點(diǎn)的場強(qiáng)由電場自身決定，與F或q無關(guān)，A錯(cuò)誤；點(diǎn)電荷在某點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)大小與場源電荷量成正比，與該點(diǎn)到場源電荷的距離的二次方成反比，B正確；合電場的場強(qiáng)可能比分電場的場強(qiáng)大，也可能小于分電場的場強(qiáng)，或與分電場的場強(qiáng)大小相等，C錯(cuò)誤；在勻強(qiáng)電場中，若沿電場線方向上兩點(diǎn)間的距離越

7、遠(yuǎn)，則它們之間的電勢差就一定越大，在不同方向上該關(guān)系不成立，D錯(cuò)誤。答案B第16頁，共35頁。針對(duì)訓(xùn)練2 如圖所示為一個(gè)水平的勻強(qiáng)電場，在電場內(nèi)某水平面上作一個(gè)半徑為10 cm的圓，在圓周上取如圖所示的A、B、C三點(diǎn)，已知A、B兩點(diǎn)間電勢差為1 350 V。(1)求勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)大?。?2)若在圓心O處放置電荷量為108 C的正點(diǎn)電荷，求C點(diǎn)電場強(qiáng)度的大小和方向。(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)第17頁，共35頁。答案(1)9 000 V/m(2)1.27104 N/C，方向與水平方向成45角斜向右上第18頁，共35頁。觀察探究如圖所示的勻強(qiáng)電場中有A、B兩點(diǎn)，A、B兩點(diǎn)連線與電場線平行，B、C連線垂

8、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(dòng)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(jì)算靜電力所做功的大小。通過A、B間的電勢差計(jì)算靜電力做功的大??；(2)比較兩次計(jì)算的功的大小，電勢差與電場強(qiáng)度有何關(guān)系？核心要點(diǎn)第19頁，共35頁。(3)在圖中，如果將電荷從A點(diǎn)移動(dòng)到C點(diǎn)，再利用(1)問的推導(dǎo)過程試著推導(dǎo)，能獲得何結(jié)論？(已知AB與AC的夾角為)答案(1)FqEWABFdqEdWABqUAB(2)UABEd(3)WACqELcos qEd，WACqUAC，UACEd第20頁，共35頁。探究歸納1.關(guān)系式表明了電場強(qiáng)度與

9、電勢差的關(guān)系第21頁，共35頁。2.UEd的兩個(gè)推論(1)在勻強(qiáng)電場中，沿任意一個(gè)方向，電勢變化都是均勻的，故在同一直線上相同間距的兩點(diǎn)間電勢差相等。(2)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。第22頁，共35頁。試題案例例3 如圖所示，在豎直平面內(nèi)存在勻強(qiáng)電場，其電場線如圖中實(shí)線所示，方向未知，將帶電荷量為q1.0106 C的點(diǎn)電荷由A點(diǎn)沿水平線移至B點(diǎn)，其電勢能增加了3105 J，已知A、B兩點(diǎn)間的距離為2 cm，兩點(diǎn)連線與電場線成60角。(1)求A、B兩點(diǎn)間的電勢差UAB；(2)若A點(diǎn)的電勢A1 V，求B點(diǎn)的電勢B；(3)求電場強(qiáng)度E的大小，并判斷其方向。第23頁，共

10、35頁。(2)UABAB故BAUAB(130) V31 V(3)A、B兩點(diǎn)間沿電場線方向的距離為d2102cos 60 m1102 m解析(1)由題意知，靜電力做負(fù)功為WAB3105 J方向沿電場線指向左下方。答案(1)30 V(2)31 V(3)3 000 V/m沿電場線指向左下方第24頁，共35頁。第25頁，共35頁。針對(duì)訓(xùn)練3 如圖所示，在xOy平面內(nèi)有一個(gè)以O(shè)為圓心、半徑R0.1 m的圓，P為圓周上的一點(diǎn)，O、P兩點(diǎn)連線與x軸正方向的夾角為。若空間存在沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場，場強(qiáng)大小E100 V/m，則O、P兩點(diǎn)的電勢差可表示為()A.UOP10 sin (V) B.UOP10 sin

11、 (V)C.UOP10 cos (V) D.UOP10 cos (V)解析在勻強(qiáng)電場中，UOPERsin 10sin (V)，故A正確。答案A第26頁，共35頁。觀察探究大家知道，在電場中順著電場線電勢降低，如圖所示，若a點(diǎn)電勢為8 V，b點(diǎn)電勢為6 V，思考：c點(diǎn)電勢為4V嗎？請(qǐng)說明理由。答案不一定，a、b、c為某條電場線上的三個(gè)點(diǎn)，且abbc，由于不知電場的性質(zhì)，所以電勢差Uab與Ubc的大小不能確定。核心要點(diǎn)非勻強(qiáng)電場中電勢差與電場強(qiáng)度關(guān)系的定性分析第27頁，共35頁。第28頁，共35頁。第29頁，共35頁。試題案例例4 (多選)如圖所示，實(shí)線為電場線，虛線為等勢線，且ABBC，電場中A

12、、B、C三點(diǎn)的場強(qiáng)分別為EA、EB、EC，電勢分別為A、B、C，AB、BC間的電勢差分別為UAB、UBC，則下列關(guān)系中正確的有()A.ABC B.EAEBECC.UABUBC D.UABUBC第30頁，共35頁。解析沿電場線方向，電勢越來越低，所以A點(diǎn)電勢最高，C點(diǎn)電勢最低，A正確；電場線越密集的地方電場強(qiáng)度越強(qiáng)，由圖可知，C點(diǎn)電場強(qiáng)度最強(qiáng)，A點(diǎn)電場強(qiáng)度最弱，B錯(cuò)誤；由于BC間的電場強(qiáng)度大于AB間的電場強(qiáng)度，由UEd可知，UABUBC，C正確，D錯(cuò)誤。答案AC第31頁，共35頁。解析在勻強(qiáng)電場中，UOPERsin 10sin (V)，故A正確。方向沿電場線指向左下方。上方25 cm D.知識(shí)點(diǎn)

13、二電場強(qiáng)度的另一種表達(dá)E與F、q無關(guān)，是反映某點(diǎn)電場的性質(zhì)通過A、B間的電勢差計(jì)算靜電力做功的大??；合電場的場強(qiáng)可能比分電場的場強(qiáng)大，也可能小于分電場的場強(qiáng)，或與分電場的場強(qiáng)大小相等，C錯(cuò)誤；小山坡的左邊a和右邊b哪一邊的地勢更陡些？物理意義：在勻強(qiáng)電場中，電場強(qiáng)度的大小等于兩點(diǎn)間的_與兩點(diǎn)沿電場強(qiáng)度方向距離的比值。(2)由UEd可知，勻強(qiáng)電場中兩點(diǎn)間的電勢差與這兩點(diǎn)的距離成正比。物理意義：勻強(qiáng)電場中兩點(diǎn)間的電勢差等于_與這兩點(diǎn)_的距離的乘積。(1)求A、B兩點(diǎn)間的電勢差UAB；物理意義：在勻強(qiáng)電場中，電場強(qiáng)度的大小等于兩點(diǎn)間的_與兩點(diǎn)沿電場強(qiáng)度方向距離的比值。(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)則下列說

14、法正確的是()UOP10 cos (V) D.WAB3105 J解析沿電場線方向，電勢越來越低，所以A點(diǎn)電勢最高，C點(diǎn)電勢最低，A正確；E與F、q無關(guān)，是反映某點(diǎn)電場的性質(zhì)(3)在圖中，如果將電荷從A點(diǎn)移動(dòng)到C點(diǎn)，再利用(1)問的推導(dǎo)過程試著推導(dǎo)，能獲得何結(jié)論？(已知AB與AC的夾角為)由于BC間的電場強(qiáng)度大于AB間的電場強(qiáng)度，由UEd可知，UABUBC，C正確，D錯(cuò)誤。適用條件：勻強(qiáng)電場，d是沿電場方向兩點(diǎn)間的距離。解析根據(jù)電場線和等勢面的關(guān)系畫出等勢面，可以判斷出M點(diǎn)的電勢比P點(diǎn)的電勢高，A錯(cuò)誤；知識(shí)點(diǎn)一勻強(qiáng)電場中電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系(1)在勻強(qiáng)電場中，沿任意一個(gè)方向，電勢變化都是均勻的，故在同一直線上相同間距的兩點(diǎn)間電勢差相等。第32頁，共35頁。針對(duì)訓(xùn)練4 如圖所示，一電場的電場線分布關(guān)于y軸(沿豎直方向)對(duì)稱，O、M、N是y軸上的三個(gè)點(diǎn)，且OMMN。P點(diǎn)在y軸右側(cè)，MPON