高中物理人教版 (新课标)选修36 电势差与电场强度的关系学案

预习目标

1、理解匀强电场中电势差与电场强度的关系U=Ed，并能推导出这个关系式。

2、会用关系式U=Ed进行计算。  

3、通过分析寻找物理量之间的内在联系，培养分析、推理能力。

一、      预习内容及学法指导

认真阅读教材，体会电势差与电场强度的关系；理解公式的应用条件和各符号的意义

1、电场中等势面的特点：

2、在同一等势面上各点电势      ，所以在同一等势面上移动电荷，电场力       功

3、电场线跟等势面一定        ，并且由电势       的等势面指向电势      的等势面。

4、等势面越密，电场强度                   

5、电势差与电场强度：

6、电场强度与电势差：

三、提出疑惑

【学习目标】

1、理解匀强电场中电势差与电场强度的关系U=Ed，并能推导出这个关系式。  

2、会用关系式U=Ed进行计算。  

3、通过分析寻找物理量之间的内在联系，培养分析、推理能力。

重点：匀强电场中电势差与电场强度的关系

难点：对公式 U=E d中d的理解及公式的正确运用(d为沿场强方向两点所在等势面的距离)

【预习检测】

1、在匀强电场中两点间的电势差等于_____________与这两点沿__________方向上距离的乘积．

2、电场强度与电势差：在匀强电场中，电场强度的大小等于两点间的_____________与两点沿___________方向距离的比值，公式E＝___________，单位___________．

3、如图所示将电荷量为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。 (2)推导U和E的关系

【学习过程】

  知识

一：电场强度与电势差的关系：

10、推导：如图示在匀强电场中场强大小为 ，方向向左，把的电荷沿电场线方向由移到点，间距为 ，设间的电势差为 ，则由于       ，（大于，小于），所以

在该过程中，电场力做的功为               从做功的定义式：由于电场力的大小为                  。则                。 所以可以推得                。即语言叙述                                       

应用注意事项：

   1：的使用条件：                                                    

   2：表示                            

      表示                             

      表示                             

如图示两点的电势差为=                 。即：若两点不在同一电场线上，则表示                    

   3：单位 在国际单位制中                                                

4：由 ，将得                   的大小在数值上等于             

  例题：如图所示的匀强电场中，有a、b、c三点，ab＝5cm，bc＝12cm，其中ab沿电场方向，bc和电场方向成60°角，一个电量为q＝4×10－8C的正电荷从a移到b电场力做功为W1＝1.2×10－7J，求：

(1)匀强电场的电场强度E；

(2)电荷从b移到c，电场力做的功W2；

(3)a、c两点的电势差Uac.

答案：(1)60V/m　(2)1.44×10－7J　(3) 6.6V

解析：(1)从a到b电场力做功

W1＝qUab①

由匀强电场中电场强度和电势差的关系

Uab＝E·dab②

所以E＝＝V/m＝60V/m

(2)把电荷从b移到c，电场力做功

W2＝qUbc＝qE·dbc·cos60°

＝4×10－8×60×12×10－2×0.5J

＝1.44×10－7J

(3)a与c间的电势差

Uac＝Uab＋Ubc＝E·dab＋E·dbc·cos60°

＝(60×5×10－2＋60×12×10－2×0.5)V＝6.6V

Uac也可以用Uac＝求解．

变式：练习册

合作探究：如果AB两点不在同一条电场线上，AB两点间的电势差和场强的关系应当怎样表示？

拓展提升：夏季某日，某地区距地面一定高度的空中有两块相距3km的足够大的云团，受湿气流影响，两块云团正在以5m/s的相对速度靠近，不断与空气摩擦带电．设两云团之间电势差保持3×109V不变，已知空气电离的电场强度(即发生放电时的电场强度)为3×106V/m，云团间的电场可视为匀强电场，则大约经过________秒，将会发生放电现象；在这次放电中，若从一块云团移到另一块云团的电荷量为500C，闪电历时0.01s，则此过程中的平均电流为________安培．(提示：电流I＝)答案：400　50 000

解析：设经过时间t 后发生放电现象，   则由U＝Ed可知，d＝，而t＝

解之得，t＝400s     由I＝可知，I＝A＝50 000A

【规律与方法总结】

场强表示单位电量的电荷所受的电场力，而电场中两点间的电势差表示单位电量的电荷在这两点间移动时电场力所做功的大小，由于力和功是互相联系的，所以场强与电势差之间存在着必然的联系．在非匀强电场中，电势差与场强的关系要复杂的多，但是电场中两点间距离越小时的电势差越大，则该处场强就越大．只能是定性判断

【当堂检测】

1．下列说法哪些是正确的            (　　)

A．电势处处相等且不为零的空间中各点场强必为零

B．电势降落速度最大的方向必为场强方向

C．电场中电势高的点场强较大 

D．电场中场强相等的两点间电势差一定为零

2．如下图所示，匀强电场场强E＝100V/m，A、B两点相距10cm，A、B连线与电场线夹角为60°，则UBA之值为              (　　)

A．－10V     

B．10V

C．－5V    

D．－5V

【作业布置】1、预习

2、完成练习册相关联系

网Z#X#X#K]

【当堂反馈答案】

1． AB

解析：沿场强方向电势必然降低，在某空间中电势处处相等且不为零，则只有场强为零才可能，故A对，由电势差与场强的关系可知B对C错D错．

2． C解析：UBA＝－Ed＝－100×0.1×cos60°V＝－5V.