高中物理人教版 (2019)必修 第三册3 电势差与电场强度的关系多媒体教学ppt课件

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第三册3 电势差与电场强度的关系多媒体教学ppt课件，共46页。PPT课件主要包含了自主预习·新知导学，合作探究·释疑解惑，课堂小结，随堂练习，知识点一，知识点二，知识点三，答案A，答案D等内容，欢迎下载使用。
自主预习·新知导学
【思考讨论】 1.判断下列说法的正误。(1)公式U=Ed适用于所有电场。(　　)(2)由U=Ed可知,匀强电场中两点的电势差与这两点的距离成正比。(　　)(3)匀强电场的电场强度值等于沿电场线方向每单位长度上的电势差值。(　　)(4)沿电场线方向任意相同距离上的电势差必相等。(　　)
提示:不正确。电场强度大小与电场自身因素有关,与两点间的电势差或距离无关。
合作探究·释疑解惑
匀强电场中电势差与电场强度的关系
问题引领如图所示的匀强电场,电场强度大小为E,A、B是沿电场方向上的两点,其电势差为UAB,A、B之间相距为d。现将一个电荷量为q的电荷由A移到B。
(1)从力和位移的角度计算静电力所做的功;通过A、B间的电势差计算静电力做的功。(2)比较两次计算的功的大小,说明电势差与电场强度有何关系。(3)B、C在同一等势面上,UAC与电场强度有何关系?提示:(1)WAB=Fd=qEd　WAB=qUAB(2)UAB=Ed　(3)UAC=Ed
2.电场强度的三个表达式
3.电势差与电场强度的区别
【例题1】 如图所示,a、b、c三点在匀强电场中,其中ab沿电场线方向,bc相距sbc=10 cm,bc和电场线方向成60°角,一个电荷量为q=4×10-8 C的正电荷,在a点时受到的静电力为F=4×10-6 N。将该电荷从a点移到b点过程静电力做功为W=2×10-7 J。(1)求匀强电场的电场强度E。(2)求b、c两点间的电势差Ubc。(3)规定b点的电势为零,求a点的电势。答案:(1)100 N/C　(2)5 V　(3)5 V
【变式训练1】 如图所示,在xOy平面内有一个以O为圆心、半径R=0.1 m的圆,P为圆周上的一点(P点始终在第一象限),O、P两点连线与x轴正方向的夹角为θ。若空间存在沿y轴负方向的匀强电场,电场强度大小E=100 V/m,则O、P两点的电势差可表示为(　　)A.UOP=-10sin θ VB.UOP=10sin θ VC.UOP=-10cs θ VD.UOP=10cs θ V答案:A
解析:由题图可知匀强电场的方向是沿y轴负方向的,沿着电场线的方向电势降低,所以P点的电势高于O点的电势,O、P两点的电势差UOP为负值,根据电势差与电场强度的关系可得UOP=-Ed=-E·Rsin θ=-10sin θ V,所以A正确。
利用E= 定性分析非匀强电场
问题引领如图所示,在点电荷Q的电场中有A、B、C三点,lAB=lBC,如何比较UAB与UBC的大小?
归纳提升1.在非匀强电场中,可用公式E= 来进行定性分析问题,由U=Ed可以得出结论。在等差等势面中等势面越密的地方电场强度就越大,如图甲所示。再如图乙所示,a、b、c为某条电场线上的三个点,且距离lab=lbc,由于电场线越密的地方电场强度越大,故UabUbc,即φa-φb>φb-φc,所以φb< =35 V,故C正确。1.在非匀强电场中,公式U=Ed中的E可理解为距离为d的两点间的平均电场强度。2.当电势差U一定时,电场强度E越大,则沿电场强度方向的距离d越小,即电场强度越大,等差等势面越密。
【变式训练2】 (多选)右图为孤立的正点电荷所激发电场的三条电场线,某条直线与一条电场线垂直相交,交点为b,该直线上还有a、c、d三点,且lab=lbc=lcd。下列说法正确的是(　　)A.a、c两点电场强度相等B.a、c两点电势相等C.b、a两点的电势差大于c、d两点的电势差D.b、d两点的电势差等于b、a两点电势差的2倍答案:BC
解析:由数学知识可知a点与c点到场源电荷的距离相等,因此a、c两点电场强度大小相等,方向不同,由于电场强度为矢量,故选项A错误。a点与c点到场源电荷的距离相等,因此在同一等势面上,所以a、c两点电势相等,故选项B正确。a、c两点电势相等,a点距场源电荷距离比b点大,所以bc处的电场强度比cd处的电场强度大,根据U=Ed可知,Uba>Ucd,故选项C正确。由于该电场不是匀强电场,故U=Ed不成立,故选项D错误。
利用匀强电场中电势的特点确定电场方向
问题引领如图所示,A、B、C表示匀强电场中的三点,它们的电势分别为φA=-5 V,φB=9 V,φC=2 V。试在图中画出过A、B、C点的三条等势线,并画出一条过C点的电场线。
提示:由题中给定三点的电势可知,UBA=14 V,UBC=7 V。由于是匀强电场,故AB连线的中点D与C点是等势点,而匀强电场中等势面为一平面,故DC连线为等势线,再过A、B点分别作平行于CD的直线即为所求的过A、B、C点的三条等势线,如图所示,过C作垂直于CD的直线即为过C点的电场线,且电场方向水平向左。
归纳提升在匀强电场中电势差与电场强度的关系式为U=Ed,其中d为两点沿电场线方向的距离。由公式U=Ed可以得到下面两个结论:1.匀强电场中的任一线段AB的中点C的电势 ,如图甲所示。2.匀强电场中若两线段AB∥CD,且lAB=lCD,则UAB=UCD(或φA-φB=φC-φD),如图乙所示。
解析:在匀强电场中,沿某一方向电势降落,则在这一方向上电势均匀降落,故OA的中点C的电势φC=3 V(如图所示),因此B、C在同一等势面上。
1.(公式U=Ed的理解)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.在相同距离上,电势差大的其电场强度也必定大B.任意两点的电势差,等于电场强度与这两点间距离的乘积C.沿着电场线方向,相同距离上的电势降落必定相等D.电势降低的方向,必定是电场强度的方向答案:C解析:由匀强电场的特点知A、B错误,C正确;电势降低最快的方向才是电场强度方向,D错误。
2.(应用UAB=Ed定性分析非匀强电场)如图所示的同心圆是电场中的一簇等差等势线,一个电子只在静电力作用下沿着直线由A→C运动时的速度越来越小,B为线段AC的中点,则下列说法正确的是(　　)A.电子沿AC方向运动时受到的静电力越来越小B.电子沿AC方向运动时具有的电势能越来越大C.电势差UAB=UBCD.电势φAφC,电子沿AC方向运动时受到的静电力越来越大,选项A、D错误。根据电子只在静电力作用下沿着直线由A→C运动时的速度越来越小,可知电子具有的电势能越来越大,选项B正确。根据U=Ed,由于电场为非匀强电场,平均电场强度EAB