人教版高一物理必修第三册第十章10.3 电势差与电场强度的关系（共14张PPT）

(共14张PPT)
第三节
电势差与电场强度的关系
电场的两大性质：
①力的性质：
②能的性质：
由电场强度描述
可用电场线形象表示
由电势、电势差描述
可用等势面形象表示
学习目标
1．知识与技能
(1)理解匀强电场中电势差与电场强度的关系U＝Ed，并能推导这个关系式．
(2)会用U＝Ed进行有关计算．
2．过程与方法
(1) 通过问题教学法，引导分析推理．
(2) 利用学过的知识分析推理，总结应用辩析．

3.情感、态度与价值观
(1)从不同的角度认识电场，让学生学会多角度多方面看问题．
(2)通过公式的推导让学生体会到物理中推理过程的逻辑美．
一、探究电势与电场强度的关系
问题1：电场强度大的地方电势是否一定高？反之又如何呢？

E大处 高
E大处 低
若无前提条件，E大处 不一定高； 高处E不一定大
问题2：电场强度为零的点电势一定为零吗？反之又如何呢？
E为零处φ不一定为零，φ为零处E不一定为零
二、电势差与电场强度的关系




E
B′


若用d 表示A、B 沿场强方向上的距离，
说明：
①只适用于匀强电场
②d：沿场强方向的距离
③：由 表明： 在匀强电场中，场强在数值上等于沿场强方向每单位距离上的电势差.
④电场强度的方向是电势降低最快的方向.
A
B
则：
(伏/米 V/m)
思考
1、图为点电荷周围等势面的分布，人们习惯让两个相邻的等势面间电势差相等，为什么间距不相等？
+







A
B
C



+


A'
WAB=FABlAB=qUAB
WBC=FBClBC=qUBC
FAB< FBC
UAB< UBC

2、匀强电场中，沿电场线方向任意相等距离上的电势差相等吗？

A
B
C





E
WAB=FABlAB=qUAB
WBC=FBClBC=qUBC
FAB= FBC
UAB= UBC





E
1、在匀强电场中任意一条直线上，任意相等距离的两点间的电势差相等(电势均匀变化)。
A
Ｂ
C
AB=BC，求UAB与UBC大小关系




θ

2、在匀强电场中，两条平行线段上相等距离的两点间的电势差相等。




E


A
Ｂ
C
D
AB//CD且AB=CD=L,求UAB 与UCD大小关系
关于场强的三个表达式的比较
区别
公式 物理含义 适用范围 说明
电场强度大小的定义式 一切电场 q为试探电荷的电荷量
真空中点电荷场强的决定式 在真空中，场源电荷Q是点电荷 Q为场源电荷的电荷量
匀强电场中场强的决定式 匀强电场 d为沿电场方向的距离
例：如图，真空中平行金属板M、N之间的距离d为0.04m，有一个2×10 -15kg的带电粒子位移M 板旁，粒子的电荷量为8×10 -15C，给两金属板加200V直流电压，求
(1)带电粒子所受静电力的大小；
(2)带电粒子从M 板由静止开始运动到达N 板时的速度；
(3)如果两金属板距离增大为原来的2倍，其他条件不变，则上述问题(1)(2)的答案又如何？

＋
U
M
N
+
-
解：(1)带电粒子所受静电力F=qE，E=U/d
F=qU/d=4×10 -11N
(2)重力影响忽略不计，带电粒子从M到N为初速度为0的匀加速运动，设速度为v，有：
v2=2ad
由牛顿第二定律，得：
a=F/m
解，得： v=40m/s
(2)解法二：重力忽略不计，带电粒子从M到N只有静电力做功，设末速度为v，由动能定理W=ΔEk，有：
Fd=mv2/2
解，得： v=40m/s
例：如图，真空中平行金属板M、N之间的距离d为0.04m，有一个2×10 -15kg的带电粒子位移M 板旁，粒子的电荷量为8×10 -15C，给两金属板加200V直流电压，求
(1)带电粒子所受静电力的大小；
(2)带电粒子从M 板由静止开始运动到达N 板时的速度；
(3)如果两金属板距离增大为原来的2倍，其他条件不变，则上述问题(1)(2)的答案又如何？

＋
U
M
N
+
-
解：(1)带电粒子所受静电力F=qE，E=U/d
F=qU/d=2×10 -11N
(2)重力影响忽略不计，带电粒子从M到N为初速度为0的匀加速运动，设速度为v，有：
v2=2ad
由牛顿第二定律，得：
a=F/m
解，得： v=40m/s
(2)解法二：重力忽略不计，带电粒子从M到N只有静电力做功，设速度为v，由动能定理W=ΔEk，有：
Fd=mv2/2
解，得： v=40m/s
练习1［2019·山东师范大学附属中学期中］［多选］下列关于匀强电场中电场强度和电势差关系的说法正确的是（　　）
A.任意两点间的电势差，等于电场强度与这两点沿电场方向距离的乘积
B.沿着电场线方向，相同距离上的电势降落必定相等
C.在相同距离上，电场强度大的两点间电势差也必定大
D.电势降低的方向，必定是电场强度的方向
AB
练习2如图所示，实线表示电场线，虚线表示等势面，A、B两点的电势分别为 φA=-50V， φB=-20V，则A、B连线的中点C的电势φC应为（　　）
A. φC= -35 V B. φC >-35 V
C. φC < -35 V D.无法判断
B

练习3［2017·全国Ⅲ卷］［多选］一匀强电场的方向平行于xOy平面，平面内a、b、c三点的位置如图所示，三点的电势分别为10V、17V、26V。下列说法正确的是（　　 ）
A.电场强度的大小为2.5V/cm
B.坐标原点处的电势为1V
C.电子在a点的电势能比在b点的低7eV
D.电子从b点运动到c点，静电力做功为9eV
(10V)
(26V)
(17V)
解析：因为aO与cb平行且相等，所以
UaO=Ucb，即φO =1V
(1V)
由匀强电场中沿直线电势均匀变化，得沿Ob电势每1cm升高2V，设d点电势为10V，则ad为等势面，且Od=4.5cm

d
(10V)

4.5cm
由几何关系得cO⊥ad，即cO就是电场线方向，由E=U/d，得E= 2.5V/cm
ABD
代表一个电子经过1伏特的电压加速后所获得的动能： 1eV=1.6×10-19J