10.3电势差与电场强度的关系 教案—2021-2022学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册(Word版含答案)

电势差与电场强度的关系
教学目标：
1、匀强电场中电势差与电场强度的关系U=Ed，并且能够推导出这个关系式。
2、会用关系式U=Ed和进行有关的计算。
教学难点
会用关系式U=Ed
和，进行有关的分析。
教学重点
在匀强电场中U=Ed和进行定量计算，非匀强电场定性分析。
一、引入新课
场强是跟电场对电荷的作用力相联系的，电势差是跟电场力移动电荷做功相联系的。那么场强与电势差有什么关系呢？我们以匀强场为例来研究。
二、进行新课
右图是一个匀强电场，场强大小为E，A、B是沿电场方向上的两点，其电势差为U，A、B之间相距为d。现将一个电量为q的电荷由A移到B，你可以用几种方法计算电场力所做的功？
（1）W＝Fd＝qEd
（2）W＝qU
即得：U＝Ed
或
E＝U／d
若A、B不在同一条电场线上：
如右图根据电势差的定义式，得
UAB=
用d表示A、B在场强方向上的距离AB′，则上式可写为：UAB
=Ed
2．U=Ed．U为两点间电压，E为场强，d为两点间距离在场强方向的投影。
3．由U=Ed，得E=U/d，可得场强的另一个单位：V/m。
所以场强的两个单位伏/米，牛/库是相等的。注：此公式只适用于匀强场。
师：这个表达式的意义在于揭示了描述电场的两个物理量之间的关系，实际问题中可以应用该表达式求解E或U
如图所示，在场强为E＝4.0×103
N/C的匀强电场中有相距5.cm的A、B两点，两点连线与电场强度成30°角。
（1）求A、B两点间的电势差？
（2）B、A间的电势差是多少？
（3）若AB连线的中点为C，则A、C两点的电势差与CB两点的电势差是否相等？
(4)若等分为n段，每一段两端点的电势差是否相等？
（5）若该电场电场线如图所示，则A、C两点的电势差与C、B两点的电势差是否相等？若不相等关系如何？
（说明：通过该题目的讨论，学生更理解UAB
=Ed这个重要表达式，同时明确其应用条件是匀强电场，对于非匀强电场可定性讨论）
师生共同归纳：
电场强度与电势差的关系：UAB
=Ed
注：①只适用于匀强电场
②d：沿电场方向的距离
【例1】匀强电场E=200N/C，UAC=5V，AB间距离多少？
UAC＝Ed
【例2】匀强电场电场线与AC平行，把10C的负电荷从A移至B的电场力，做功6×10J，
AB长6cm，求：（1）场强方向；（2）设B处电势为1V，则A处电势为多少？（3）场强为多少？电子在A点电势能为多少？
解：（1）将负电荷从A移至B，电场力做正功，所以所受电场力方向沿A至C，又因为是负电荷，场强方向与负电荷受力方向相反，所以场强方向应为C至A方向。
（2）由W=qU
U=W/q=6×10J/10C=6V
即AB两点间电势差为6V。
沿电场线方向电势降低，B点电势高于A点电势。U=UB-UA，UB=1V，UA=UB-U，UA=1V-6V=-5V，即A点的电势-5V。
（3）由B向AC做垂线交于D，D与B在同一等势面上。
（4）电子在A点的电势能E=qU=（-e）×（-5V）=5eV（注：计算电势能时要带号运算。）
【课堂小结】
一、电势差与电场强度的关系
：U=Ed
①只适用于匀强电场
②d：沿场强方向的距离
二、有关于计算场强的两个公式：
（适用于任何电场）
（只适用于匀强电场）