【核心素养】人教版高中必修三+第十章+第3节《电势差与电场强度的关系 》课件PPT+分层练习

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第十章 静电场中的能量　第3节 电势差与电场强度的关系 人教版 高中物理必修三1 旧知回顾2 素养目标3 新课导入4 新课教学5 课堂小结目录CONTENTS6 当堂小练旧知回顾素养目标物理观念电场强度、电势差概念及关系。科学思维对公式E＝ 中d和UAB的正确理解，并解决简单的问题。科学探究从试探电荷在电场中的移动，领会匀强电场中电势差与电场强度关系的推导过程。科学态度与责任通过不同角度认识电场强度、电势和电势差的关系，养成多角度、多方面看问题的思维习惯。新课导入电场力电场强度电势差电势电势能电场力的功电场力做功与路径无关温故知新新课讲解实验探究两极板上的电荷越多，电势差越大，极板间场强越大。电场强度的大小和电势差正相关实验表明新课讲解理论探究若沿场强方向移动电荷从力的角度：Ｗ= Fd = qEdAB 从能的角度：Ｗ= qUAB 正确吗即：匀强电场中，两点间的电势差等于电场强度与这两点间距离的乘积。新课讲解理论探究若不沿场强方向移动电荷这就是匀强电场中电势差等于电场强度的关系。注意：d一定是两点沿电场方向的距离！新课讲解电场强度与电势差的关系1.电场强度与电势差的关系1）由变形式可以得到电场强度的单位是什么？——V/m2）如何证明电场强度的两个单位是相同的？ ——1V/m=1J/(C.m)=1N/C3）变形式有什么样的物理意义？——电场强度在数值上等于沿电场方向单位距离上降低的电势。新课讲解电场强度与电势差的关系4）运用变形式怎样解释电场线密的地方等势线也密？每相邻两条等势线间的电势差是相等的新课讲解电场强度与电势差的关系5）类比a=Δv/Δt，加速度描述的是速度随时间变化的快慢，加速度是速度对时间的变化率。则E=U/d可以怎么理解？——E=U/d=Δφ/Δx，电场强度描述的是电势随空间位置变化的快慢，电场强度是电势对空间位置的变化率。变化率新课讲解电场强度与电势差的关系 ●如图，图中虚线为等势线，B、C、D三点位于同一等势线上。问题1：比较A与B、A与C、A与D间电势差的大小UAB___UAC___UAD。问题2：电势沿AB、AC、AD三条线哪一个降落最快？______。问题3：电势降落最快的方向与电场强度的方向是什么关系？AB电场强度方向指向电势降落最快的方向！6）电场强度方向还可以怎么认识？新课讲解电场强度与电势差的关系b处地势陡峭b处电势降落较快b处电场强度较大b处释放小球加速度大新课讲解典例分析【例题】如图，真空中平行金属板M、 N之间的距离d为0.04m，有一2×10-15 kg 的带电粒子位于M 板旁，粒子的电荷量为8×10-15 C，给两金属板加200V 直流电压。（1）求带电粒子所受的静电力的大小。（2）求带电粒子从M 板由静止开始运动到达N板时的速度。vv新课讲解典例分析【例题】如图，真空中平行金属板M、 N之间的距离d为0.04m，有一2×10-15 kg 的带电粒子位于M 板旁，粒子的电荷量为8×10-15 C，给两金属板加200V 直流电压。(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？解：(3)当d‘＝2d 时，E'＝U/ d'＝E/2， F'＝E'q＝F/2，a'＝F'/m＝a/2，则F'＝F/2=2×10-11N只要加速电压U是一定的，带电粒子加速后所获得的动能就是一定的。从力和能的两种观点解决问题新课讲解典例分析由于是非匀强电场，故静电力就没有确定答案；由于静电力是变力，故牛顿运动定律求解就不太方便。但动能定理可以，由于静电力做功W=qU只与两板间的电压有关，故速度答案不变。用力和能两种观点解决问题上述例题中，M、N 是两块平行金属板，两板间的电场是匀强电场。如果 M、N 是其他形状，中间的电场不再均匀，例题中的三个问题还有确定答案吗？为什么？新课讲解回顾经典【例题】如图是密立根油滴实验的示意图。油滴从喷雾器的喷嘴喷出，落到图中两极板之间的匀强电场中。油滴由于摩擦而带电，调节两极板之间的电压，当极板间电压为U时，恰好使某个油滴悬浮。若测得悬浮油滴的质量为m，两极板之间的距离为d，重力加速度为g，求：（1）悬浮油滴带什么电荷；（2）悬浮油滴的电荷量大小。+_新课讲解回顾经典【例题】如图是密立根油滴实验的示意图。油滴从喷雾器的喷嘴喷出，落到图中两极板之间的匀强电场中。油滴由于摩擦而带电，调节两极板之间的电压，当极板间电压为U时，恰好使某个油滴悬浮。若测得悬浮油滴的质量为m，两极板之间的距离为d，重力加速度为g，求：（1）悬浮油滴带什么电荷；（2）悬浮油滴的电荷量大小。G场强方向竖直向下，故油滴带负电荷。新课讲解回顾经典【例题】如图是密立根油滴实验的示意图。油滴从喷雾器的喷嘴喷出，落到图中两极板之间的匀强电场中。油滴由于摩擦而带电，调节两极板之间的电压，当极板间电压为U时，恰好使某个油滴悬浮。若测得悬浮油滴的质量为m，两极板之间的距离为d，重力加速度为g，求：（1）悬浮油滴带什么电荷；（2）悬浮油滴的电荷量大小。由平衡条件得： 新课讲解回顾经典美国· 罗伯特-安德鲁-密立根 （1868-1953）密立根发现所有油滴所带的电荷量都等于某个电荷量的整数倍，该电荷量为元电荷，因此他获得了1923年诺贝尔物理学奖。历史资料新课讲解回归生活【例题】安全用电尝试中，有一个涉及“跨步电压”现象的问题。什么是“跨步电压”？如果遇到地面漏电，应该如何避免“跨步电压”？（1）悬浮油滴带什么电荷；（2）悬浮油滴的电荷量大小。跨步电压指电气设备发生接地故障时，在接地电流入地点周围电位分布区行走的人，其两脚之间的电压。在特定范围内，E没有办法减小，可以通过减小d来减小电势差U。课堂小结力能电场强度电势差在匀强电场中电场强度大小等于两点间电势差与两点沿电场强度方向距离的比值。WAB=qEdAB ＷAB= qUAB 当堂小练1.医生用心电图检查仪为一位身高1.8 m的运动员体检，她把电极吸在身体5个不同的位置，如图所示。如果人体从头往脚的方向构成匀强电场，其中有两个点的电势差最大，约为500 μV，则电场强度约为(　 )A．278 μV/m B．500 μV/mC．1 000 μV/m D．1 250 μV/mB当堂小练2.在水平地面上放一块长方形的铁块，在它O点正上方固定一正点电荷Q，长方形的铁块MN上A、B、O、C、D间距相等，则正点电荷Q在各点产生的场强E，在长方形的铁块MN上各点的电势φ、各点间的电势差U以下说法正确的是（　　）A． B．C． D．MN上表面不带电B当堂小练3.一种电场的某条电场线与x轴重合，其场强大小E与坐标x的关系如图所示，下列说法正确的是（　　）A．此电场是匀强电场B．由图像可以直接看出场强大小随x均匀增大C．图像的斜率表示电场的电势D．x1与x2之间的电势差等于阴影部分的面积D当堂小练4.高压电线落地可能导致行人跨步电压触电。如图所示，若高压输电线掉落在水平地面上的O点，且O点附近地质结构分布均匀，将在地面形成以O为圆心的一系列同心圆等势线。则（　　）A．图中A点的电场强度小于B点的电场强度B．图中A点的电场强度大于B点的电场强度C．行人无论向哪个方向跨步，两脚间距离越大跨步电压越大D．行人无论向哪个方向跨步，两脚间距离越大跨步电压越小A