匀强电场中电势差与电场强度的关系.ppt

学习目标 1 定性把握电势差与电场强度的关系 理解匀强电场中电势差与电场强度的定量关系 2 小组合作实验探究 通过对匀强电场中电势差和电场强度的定性 定量关系的学习 培养学生的分析 解决问题的能力 3 激情投入 从不同角度认识电场 分析寻找物理量之间的内在联系 培养对物理学科的兴趣 坚定思考探索物理的的信念 领略物理方法的奥妙 体会物理科学的力量 重难点 正确理解U Ed 并能运用它解决相关问题 描述电场的物理量 电场强度 E 电场力 F F Eq 电势能的变化WAB UABq 电势差 UAB 移动电荷q电场力做功 电场 电荷 电场线 等势面 电场的两大性质 力的性质 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 1 电场强度E描述了电场具有力的性质 电势差U描述了电场具有能的性质 E是矢量 U是标量 2 E和U描述电场的角度虽不同 但作为反映同一电场的两个物理量 存在着一定的联系 电场力 F Eq 电势能的变化WAB UABq 电场强度 E 电势差 UAB 我们来看 一 电场强度和电势差的关系 探究一沿电场线的方向电势的大小如何变化 问题1如图1所示在匀强电场中 将电荷量为 q的电荷由A移动到B点 AB间距离为d 场强为E AB两点间电势差为UAB 1 求电场力的功 从力的角度来看 从能的角度来看 由此可得 2 推导U和E的关系 其中d是沿电场强度方向A B间的距离 问题2 A B两点电势谁高 结论 沿电场方向电势逐渐降低 所以 在匀强电场中 注意 在非匀强电场中 E和U也有一定的关系 但不像在匀强电场中的关系式那么简单 1 在匀强电场中 两点间的电势差等于场强与这两点间沿电场线方向的距离的乘积 场强在数值上等于沿场强方向每单位距离上的电势差 沿场强方向的电势越来越低 2 适用条件 匀强电场 3 强调 式中的d是沿场强方向两点间的距离 4 可知场强的单位V m和N C是一致的 1V m 1N C 探究二沿垂直电场线的方向电势的大小如何变化 问题1 如图2所示在匀强电场中 将电荷量为 q的电荷由C移动到D点 CD间距离为d 场强为E 1 求电场力的功 2 CD间的电势差是多少 v WCD 0 UCD 0 3 结论 沿垂直电场线的方向电场力 做或不做 功 不 问题2 如图3所示的匀强电场中场强为E AB间距离为L BC间距离d 把一点电荷q从A移到B 则电场力做功为多少 从力的角度来看 从能的角度来看 由此可得 其中d是沿电场强度方向A B间的距离 结论 W qUAB与路径 有或无 关 可以得出以上结论 不 60 例1 如图 在匀强电场中的M N两点距离为2cm 两点间的电势差为5V M N连线与场强方向成60 角 则此电场的电场强度多大 解 根据 得 练习 关于匀强电场中的电势差与场强的关系 正确的说法是 A 任意两点间的电势差等于场强和这两点间距离的乘积B 电势降低的方向必定是场强方向C 沿电场线方向任意相同距离的两点间的电势差必相等D 不沿电场线方向任意相同距离的两点间的电势差不可能相等 C 解析 匀强电场中两点间的电势差等于场强跟沿场强方向两点间距离的乘积 沿场强方向的电势降落最快 不沿电场线方向的直线上相等距离上的电势差也是相等的 总结提高 1 解题中运用E E E 三个公式都可以求场强 但要注意场合和它们的区别与联系 是电场强度大小的决定式 是真空中点电荷场强的决定式 是匀强电场中场强的决定式 F q F q F q与无关 是反映某点电场的性质 由E F q 和库伦定律导出 由W Eqd和W Uq导出 适用于一切电场 真空中点电荷 匀强电场 2 理解 比较电场强度E和电势差U 描述电场力的性质 描述电场能的性质 是矢量 正电荷的受力方向为E的方向 是标量 但有正负 正负表示两点电势的高低 1 对于匀强电场E U d 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 W q无关 二 预习自测 1 下述关于匀强电场的结论错误的是 A 公式E F q也适用于匀强电场B 根据U Ed可知 任意两点的电势差与这两点的距离成正比C 匀强电场的场强值等于沿场强方向每单位长度上的电势差值D 匀强电场的场强方向总是跟电荷所受电场力的方向一致 BD 2 关于静电场的说法中正确的是 A 在匀强电场中 任意两点间的电势差与这两点间的距离成正比B 在匀强电场中 电势降低的方向就是场强的方向C 电荷在等势面上移动时不受电场力D 若电场力对电荷作正功 电荷的电势能一定减小 而动能不一定增加 D 3 电场中有一条直线 在直线上有M N两点 若将一试探电荷Q从直线外的P点分别移到M N两点 电场力对Q做功相等 则 A 该电场若是匀强电场 则M N连线一定与电场线平行B 该电场若是匀强电场 则M N连线 定与电场线垂直C 该电场若是由一个点电荷产生的 则M N两点的电势和场强都相同D 该电场若是由一个点电荷产生的 则M N两点的电势相等 电场强度不同 BD 当堂检测 1 关于匀强电场中场强和电势差的关系 正确的是 A 电场强度越大 则任意两点间的电势差也越大B 任意两点间的电势差等于场强和这两点间距离的乘积C 沿着电场线方向 任何相同距离上的电势降低必定相等D 电势降低的方向必定是电场强度的方向 C 2 一质量为2 10 16 的带正电的油滴静止在两块相距3 2 的水平放置的平行金属板之间 则两板之间的电势差最大值可能是 A 800VB 400VC 600VD 200V mg F 油滴受到的电场力 油滴受到的重力 由二力平衡得 由联立以上各式得 B 图4 3 如图4所示 两带电小球 电量分别为 q和 q 固定在一长为L的绝缘细杆的两端 置于电场强度为E的电场中 杆与场强方向平行 其位置如图所示 若此杆绕O点垂直于杆的轴转1800角 则过程中电场力做功为 A 0B qELC 2qELD 4qEL C 4 如图5所示为匀强电场中的一组等势面 若A B C D 相邻两点间的距离都是2 则该电场的场强为 到A点距离为1 5 的P点的电势为 该电场的场强方向为 E 2 5V 与AB连线的夹角为300向左上方 图6 5 如图6所示 电荷量为 5 10 3C的点电荷在匀强电场中沿半径为10 的半圆弧由A点运动到B点 已知电场强度E 1 0 103V m 则此过程中电荷的电势能将如何变化 变化多大 电荷的电势能增加 增加0 5J 6 如图7所示 匀强电场的场强E 100V m A B两点相距0 1m AB连线与电场线的夹角为60o 则A B两点的电势差为多少