物理人教版（2019）必修第三册10.3电势差与电场强度的关系（共20张ppt）

(共20张PPT)
新课导入：
只画出带电体空间分布的电场线和等势面的剖面图，等势面就成了等势线。图中每相邻两条等势线之间的电势差是相等的（等差等势面）。
电场线密的地方等势线也密， 电场线稀疏的地方等势线也稀疏。
电场强度 E
电势 φ
问题探究：
探究1：电场强度大的的地方，电势是否一定高？反之又如何？
EA>EB ，φA>φB
A
B
C
D
EC>ED ，φC<φD
结论1：E 大处，φ 不一定高（低）； φ 高处，E 不一定大（小）。
问题探究：
探究2：电场强度为零的点，电势一定为零吗？反之又如何？
O点：E=0，φ≠0
O点：φ=0，E≠0
结论2：E 为零处，φ 不一定为零；φ 为零处，E 不一定为零。
o
o
场强 E 与 φ 无直接关系
问题探究：
探究3：探究电场强度与电势差的关系？
+
B
F
E
A
q
d
+
如图，匀强电场的电场强度为E，电荷q从A移动到B点，电场力做的功W为多少？
W = Fd = qEd ······ ①
从能的角度：
W = qUAB ······ ②
从力的角度：
由 ① ② 两式得：UAB = Ed 　
新知讲解：
一、电势差与电场强度的关系
1.电势差与电场强度的关系：
注意：①只适用于匀强电场；
② d为沿电场方向的距离。
在非匀强电场中，也可以运用公式进行定性的判断。
2.意义：
匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两点沿电场方向的距离的乘积。
课堂练习：
1.如图所示，实线为电场线，虚线为等势线，且AB＝BC，电场中A、B、C三点的场强分别为EA、EB、EC，电势分别为φA、φB、φC，AB、BC间的电势差分别为UAB、UBC，则下列关系中正确的有( )
A. φA>φB>φC B. EA>EB>EC
C. UABAC
解析：
沿电场线方向，电势越来越低，所以A点电势最高，C点电势最低，A正确；电场线越密集的地方电场强度越强，由图可知，C点电场强度最强，A点电场强度最弱，B错误；由于BC间电场强度大于AB间电场强度，由U＝Ed可知，UAB3.电场强度的另一种表述：
新知讲解：
一、电势差与电场强度的关系
决定式
5.意义：
在匀强电场中，电场强度的大小等于两点间的电势差与两点沿电场强度方向距离的比值。
适用于匀强电场
比值定义式
适用于任何电场
4.单位：
1 V/m = 1 N/C
公式可说明电场线密集地方，等差等势面密集；以及沿电场线电势下降最快等。
新知讲解：
电场强度的三个表达式的比较：
公式 物理含义 适用范围
电场强度大小的定义式 一切电场
真空中点电荷场强的决定式 真空中点电荷
匀强电场中场强的决定式 匀强电场
新知讲解：
　　 电场强度E 电势差U
区别 定义 电场力与电荷量的比值 电场力做功与电荷量的比值
引入意义 描述电场力的性质 描述电场力的性质
正负方向 矢量，正电荷受力方向为E的方向 标量，正负表示两点电势高低
联系 (1)匀强电场 (2)U和E是描述电场性质的物理量，大小取决于电场本身，与F、q、W无关 电场强度和电势差的比较
新知讲解：
一、电势差与电场强度的关系
电场中两点电势差的三种求解方法：
(1)应用定义式 UAB ＝ φA－ φB 来求解。
(2)应用关系式 来解。
(3)应用关系式 UAB＝Ed (匀强电场) 来求解。
例题讲解：
由于静电力做的功等于带电粒子动能的变化
得：
只要加速电压U是一定的，带电粒子加速后所获的动能就是一定的。
新知讲解：
补充：二、UAB＝Ed 的两个推论
(1)在匀强电场中，沿任意一个方向，电势下降都是均匀的，故在同一直线上相同间距的两点间电势差相等。
如果把某两点间的距离平均分为n段，则每段两端点间的电势差等于原电势差的1/n 。
(2)在匀强电场中，沿任意方向相互平行且相等的线段两端点的电势差相等。
课堂练习：
2.如图所示，ABCD 是匀强电场中一正方形的四个顶点，已知A、B、C 三点的电势分别是φA＝15 V，φB＝3 V，φC＝－3 V，试推断D 点电势φD 为多少？
解法一：在匀强电场中，相互平行且相等的线段两端点的电势差相等。
故有UAB＝UDC＝φA－φB＝φD－φC ，所以φD＝9 V
解法二：连接AC、BD交于O点，则有：UAO＝UOC，UBO＝UOD，即φA－φ0＝9 V，φ0＝φA－9 V＝6 V，φB－φ0＝φ0－φD，所以φD＝2φO－φB＝2×6 V－3 V＝9 V
课 堂 小 结
知识梳理：
电势
电势差
电场强度
电场力的功
电场力
电势能
课堂练习：
3.如图在光滑绝缘竖直细杆上，套有一小孔的带电小球，小球质量为m ，带电荷量为－q ，杆与以正电荷Q 为圆心的某一圆周交于BC 两点，小球从A 点无初速释放，AB=BC=h，小球滑到B点时速度大小为 ，求小球滑到C 点时速度的大小及AC 两点间的电势差。
分析：
小球从B运动到C过程中，电场力做功为零
由动能定理得：
小球从A运动到C过程
由动能定理得：
课堂练习：
4.如图在竖直平面内存在匀强电场，其电场线如图中实线所示，方向未知，将带电荷量为q＝－1.0×10－6 C的点电荷由A点沿水平线移至B点，其电势能增加了3×10－5 J，已知A、B两点间的距离为2 cm，两点连线与电场线成60°角。
(1)求A、B两点间的电势差UAB；
(2)若A点的电势φA＝－1 V，求B点的电势φB；
(3)求电场强度E的大小，并判断其方向。
解析：
(1) 静电力做功为：WAB＝－3×10－5 J 由 得：UAB＝30 V
(2)UAB＝φA－φB 故φB＝－31 V
(3)A、B两点间沿电场线方向的距离为：d＝1×10－2 m
得E＝3000 V/m 方向沿电场线指向左下方
课堂练习：
4. A、B、C、D、E、F 为匀强电场中正六边形的六个顶点。已知A、B、C 三点的电势分别为－1 V、1 V、5 V，则D 点的电势φD 为__________V。
7
解析：
在匀强电场中，沿着任意方向前进相同距离，电势的降落必定相等。A到D方向平行于BC方向，且AD间距等于BC间距的两倍。
故有φD－φA＝2(φC－φB)
代入数据解得：φD＝7 V