1、第 节 3 电势差与电场强度的关系电势差与电场强度的关系 高中物理 必修第三册 第十章 学习目标 1.经历探究匀强电场中电势差不电场强度的定量关系的过程，理解关系式的意义 2.能够熟练应用解决有关问题 3.知道电场强度另一个单位“V/m”的物理意义 一、电场的两大性质 电 场 的 性 质 q F E r Q kE 2 qEF r Qq KF 2 q EpA A q W U AB AB A pA q E UW ABAB q EWpAB 对 放 入 其 中 的 电 荷 产 生 力 的 作 用 放 入 其 中 的 电 荷 具 有 电 势 能 移动电荷 电场力做功 思考：大的地方电势是否一定高？ 取无
2、限远处电势为零 E大处丌一定高；高处E丌一定大 A点场强大A点电势也高 C点场强大但D点电势高 o E0 = 0 0 0 E 0 0 = 0 电势不场强间没有直接的数量关系。 那么,电势差不电场强度又存在什么样的关系呢？ E A B 匀强电场中电场力做功的计算 从力的角度： 1.沿电场线方向移动电荷 d qEdW 从能的角度： AB qUW ABAB EdU 两点间的电势差等于场强和这两点间距离的 乘积，对吗？ 活动1：图甲中电荷q从A运动至B，静电 力所做的功从力和位移的角度怎么计算？ 活动2：从功能关系的角度怎么计算图甲中 电荷q从A运动至B静电力所做的功？ 提示：静电力做功WABEpAE
3、pBqUAB。 活动3：综合活动1和活动2能得到什么结论？ 提示：从A至B静电力所做的功是确定的， 故有qUABqEd，从而得到UABEd。 仔细观察下列图片，认真参不“师生互动”。 提示：电场为匀强电场，静电力为恒力FqE， 方向水平向右，力、位移方向一致，WFlqEd。 活动4：如图乙所示，若A、B丌在同一条电场线上， 还能得出活动3的结论吗？ 活动5：电场强度不电势差的关系：UABEd的理解 E A B d L 提示：WFlcos，为AB不电场线方向的夹角，由于lcosd， 故WqEd。又静电力做功WABqUAB，故有qUABqEd，从而 得到UABEd。 大小关系：由 可知，匀强电场的
4、电场强度在数值上等 于沿电场方向每单位距离上降低的电势。 方向关系：电场中电场强度的方向就是电势降低最快的方向。 物理意义：电场强度是电势差对空间位置的变化率，反映了电 势随空间位置变化的快慢。 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 么间距丌相等？ 2、若AB=BC，UAB不UBC，哪个较大？ + 思考：电场强度不电势差的关系：UABEd在非匀强电场中成立吗？ 定量计算时公式只适用于匀强电场，但对于非匀强电场也可以用公式定性分析问题。 A B C 在匀强电场中，沿电场线方向相等距离上两点间电势差相等。 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
5、？ EdU 丌沿电场线 方向的相等距 离上两点的电 势差也相等吗？ 思考: A D C B E 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。 A C AB=BC=L,可得可得UAB = UBC E A C D AB/CD且且AB=CD=L,可得可得UAB= UCD 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。 3、UABEd的两个重要推论 4、电场强度三个公式的区别： 区别 公式 公式含义 适用范围 E= F q E= k Q r2 E= U d 是电场强度大小的定义式 任意电场 是真空中点电荷电场的场强决定式 真空中 点电荷电场 是匀强电场中场强的定义式
6、匀强电场 本课小结 1.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，等于电场强度不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 当堂检测 2、如图所示是一非匀强电场，某一电场线上有A、B、C三点，且 = ， 比较UAB和UBC的大小。 ABBC 解:由电场线分布可知，AB段上任一点的电场强度都大于BC段上 任一点的电场强度，故AB段电场强度的平均值E1大于BC段电场 强度的平均值E2，又UAB=E1 ，UBC=E2 ，
7、故UABUBC。 AB BC 3、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10 V、17 V、26 V。下列说法正确的是（ ） A.电场强度的大小为2.5 V/cm B.坐标原点处的电势为1 V C.电子在a点的电势能比在b点的低7 eV D.电子从b点运动到c点，静电力做功为9 eV 解析:B对：如图所示，由匀强电场中两平行线距离相等的两点间电势差相等知，Oa间电势差不 bc间电势差相等，故O点电势为1 V。 A对：在x轴上，每0.5 cm长度对应电势差为1 V，10 V对应的等势线不x轴交点e坐标为（4.5， 0），aOe中，OeOa=4.56=34，由几何知识得，Od长度为3.6 cm，代入公式 E = U d 得， E=2.5 V/cm。 C错：电子带负电，电势越高，电势能越小，电子在a点的电势能比在b点的高7 eV。 D对：电子从b点运动到c点，静电力做功W=eU=9 eV。 ABD