電勢差與電場強度的關系【知識精講+拓展提升】 高二物理 備課精研課件 （人教版2019必修第三冊）

第3節(jié)電勢差與電場強度的關系第十章靜電場中的能量課標定位1、掌握電勢差與電場強度的關系和適用條件.2、會用關系式U＝Ed處理勻強電場問題.3、知道電場強度的另一種求法，理解電場強度的另一個單位“伏(特)每米”的意義.素養(yǎng)闡釋1、物理觀念：電場強度、電勢、電勢差2、科學思維：探究勻強電場中電勢差與電場強度的定量關系，體驗探究的曲折和樂趣；引入“跨步電壓”問題，增強學生的實踐意識。如果只畫出帶電體空間分布的電場線和等勢面的剖面圖，等勢面就成了等勢線。圖中每相鄰的兩條等勢線之間的電勢差是相等的。電場線密的地方等勢線也密，電場線稀疏的地方等勢線也稀疏。這是為什么呢？引入復習：電場的兩大性質(zhì)：①力的性質(zhì)：②能的性質(zhì)：由電場強度描述可用電場線形象表示由電勢、電勢差描述可用等勢面形象表示電場的這兩個性質(zhì)之間存在著什么關系？一、電勢差與電場強度的關系為了研究簡便我們一勻強電場為例來研究，探究1:勻強電場中，沿場強方向移動電荷，計算電場力做功從能的角度：WAB＝qUAB從力的角度：WAB＝Fd=qEd比較兩式有UAB=Ed結(jié)論：勻強電場中兩點間的電勢差等于電場強度與這兩點沿電場方向的距離的乘積。說明：

?

若A→B不沿電場線，則UAB=Elcosθ

=Ed，可見在勻強電場中相互平行且長度相等的線段兩端點的電勢差相等

；沿電場線方向電勢降落最快。

公式適用于在勻強電場中計算，也可在非勻強電場中作定性分析.1.在勻強電場中任意一條直線上，任意相等距離的兩點間的電勢差相等(電勢均勻變化)。（三）幾個推論：EAＢCAB=BC，UAB=UBCθ2.在勻強電場中，兩條平行線段上相等距離的兩點間的電勢差相等。EAＢCDAB//CD且AB=CD=L，則UAB

=UCD3.在勻強電場中任意兩點連線中點的電勢等于這兩點電勢之和的一半?！菊n堂檢測1】如圖所示為某一電場的電場線和等勢面.已知φa＝5V，φc＝3V，ab＝bc，則(

)A.φb＝4VB.φb>4VC.φb<4VD.上述情況都有可能

C1.定義：在勻強電場中電場強度E的大小等于兩點間電勢差與兩點沿電場強度方向距離的比值。

3.單位：伏每米（V/m）或2.公式：二、電場強度的另一種描述公式中的“d”指沿電場方向兩點間的距離，如果電場中兩點不沿電場強度方向，d的取值應為兩點連線在電場強度方向的投影4、電勢降落得最快的方向就是電場強度的方向從圖中可以看出沿AB、AD、AC方向，電勢都在降低，但沿AB方向距離最短，即降低得最快，場強E的方向是電勢降落最快的方向ABdECD注意：電勢降落方向不一定是場強方向歸納總結(jié)——適用于點電荷所產(chǎn)生的電場(Q為源電荷)——適用于任意電場(q為試探電荷)——適用于勻強電場(d為沿電場線的距離)電場強度的求解方法【例題1】如圖，真室中平行金屬板M、N之間的距離d為0.04m,有一個2×10-15kg的帶電粒子位于M板旁,粒子的電荷量為8×10-15C,給兩金屬板加200V直流電壓。(1)求帶電粒子所受的靜電力的大小。(2)求帶電粒子從M板由靜止開始運動到達N板時的速度。(3)如果兩金屬板距離增大為原來的2倍,其他條件不變,則上述問題(1)(2)的答案又如何?從力和能的兩種觀點解決問題

解法二：運用能量知識求解粒子加速后的速度只與加速電壓有關思考與討論上述例題中，M、N兩板間的電場是勻強電場。如果M、N是其他形狀，中間的電場不再均勻，例題中的三個問題還有確定答案嗎?為什么？由于是非勻強電場，故靜電力就沒有確定答案；由于靜電力是變力，故牛頓運動定律求解就不太方便。但動能定理可以，由于靜電力做功W=qU只與兩板間的電壓有關，故速度答案不變?！菊n堂檢測2】有兩塊平行金屬板A、B相隔6cm(如圖)，接在36V的直流電源上.電源的正極接地，C點在兩板間且到A板的距離為2cm.(1)求A、B兩板間的場強大小和方向.(2)以地為電勢的零點，問C點的電勢多高？

安全用電常識中，涉及“跨步電壓”現(xiàn)象。如果遇到地面有漏電，應該如何避免“跨步電壓”？提示：跨步電壓指電氣設備發(fā)生接地故障時，在接地電流入地點周圍電位分布區(qū)行走的人，其兩腳之間的電壓。若要逃離的話，就要采用跳躍的方式逃離，避免“跨步電壓”思考三、電勢與電場強度的關系問題1：電場強度大的地方電勢是否一定高？反之又如何呢？E大處φ高E大處φ低E大處φ不一定高；φ高處E不一定大

問題2：電場強度為零的點電勢一定為零嗎？反之又如何呢？（若規(guī)定無窮遠處為零電勢點）.O對O點：E=0，φ≠0.O對O點：φ=0，E≠0E為零處φ不一定為零，φ為零處E不一定為零關系圖電場力電場強度電勢差電勢電勢能電場力的功電場力做功與路徑無關電場力電場強度電勢差電勢電勢能電場力的功電場力做功與路徑無關試探電荷在場中某點受的電場力與電荷量的比值跟試探電荷無關E＝F/q和重力與重力勢能類比WAB＝EpA－EpB試探電荷在電場中某點的電勢能與電荷量的比值跟試探電荷無關φ＝Ep

/q電場中兩點電勢之差叫電勢差UAB＝φA－φBE數(shù)值等于沿場強方向單位距離的電勢差U＝Ed【課堂檢測3】在靜電場中，下列說法中正確的是（）A．電場強度的方向總是跟等勢面垂直B．電場強度處處相同的區(qū)域內(nèi)，電勢一定也處處相同C．電場強度處處為零的區(qū)域內(nèi)，電勢一定也處處為零D．電勢降低的方向就是電場強度的方向A課堂小結(jié)二、電勢與電場強度的關系E大處φ不一定高；φ高處E也不一定大無直接關系

E為零處φ不一定為零，φ為零處E不一定為零一、電勢差與電場強度的關系

說明：①只適用于勻強電場

②d：沿場強方向的距離

或【課堂檢測1】下列關于勻強電場中場強和電勢差的關系，正確的說法是(

)A．在相同距離上的兩點，電勢差大的其場強也必定大B．場強在數(shù)值上等于每單位距離上的電勢降落C．沿著電場線方向，任何相同距離上的電勢降落必定相同D．電勢降落的方向必定是場強方向C【課堂檢測2】(多選)如圖所示，在電場中任意取一條電場線，電場線上的a、b兩點相距為d，則（）A．a(chǎn)點的場強一定大于b點的場強B．a(chǎn)點的電勢一定高于b點的電勢C．a(chǎn)、b兩點間的電勢差一定等于Ed(E為a點場強)D．a(chǎn)、b兩點間的電勢差等于單位正電荷由a