粤教版高中物理选修-.《电场强度与电势差的关系》第课时word学案.doc

粤教版高中物理选修-.《电场强度与电势差的关系》第课时word学案———————————————————————————————— 作者：———————————————————————————————— 日期： 2 1.5 电场强度与电势差的关系 第1课时[学习目标定位] 1.理解匀强电场中场强与电势差的关系U＝Ed，并会用公式解决有关问题.2.掌握等势面的特点，理解电场线与等势面的关系．一、探究场强与电势差的关系1．在匀强电场中，沿着电场强度的方向，任意两点之间的电势差等于场强与这两点间距离的乘积，用公式表示为U＝Ed.2．在匀强电场中，电场强度在数值上等于沿场强方向距离为单位长度的两点间的电势差，用公式表示为E＝.二、电场线与等势面的关系 电场线跟等势面垂直，在等势面上移动电荷电场力不做功．沿着电场线的方向各等势面上的电势减小，逆着电场线的方向各等势面上的电势增大．电场线密的区域等势面密，电场线疏的区域等势面疏.一、探究场强与电势差的关系[问题设计]如图1所示图1的匀强电场中有A、B两点，A、B两点位于同一条电场线上，B、C连线垂直电场线，已知场强大小为E，A、B两点间的电势差为UAB，A、B间距离为d，电荷q从A点移动到B点，回答下列问题：(1)电荷所受静电力是多少？从力和位移的角度计算静电力所做功的大小．通过A、B间的电势差计算静电力做功的大小．(2)比较两次计算的功的大小，电势差与电场强度有何关系？(3)在图1中，如果将电荷从A点移动到C点，在利用(1)问中的推导过程试着推导，能获得何结论？(已知AB与AC的夹角为θ，A、C间的距离为L)答案　(1)F＝qE　WAB＝Fd＝qEd　WAB＝qUAB(2)UAB＝Ed(3)WAC＝qELcos θ＝qEd，WAC＝qUAC，UAC＝Ed[要点提炼]1．公式U＝Ed只适用于匀强电场，其中d为A、B两点沿电场方向的距离．2．电场中A、B两点的电势差UAB跟电荷移动的路径无关，由电场强度E及A、B两点沿电场方向的距离d决定．3．公式E＝说明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，且场强方向就是电势降低最快的方向．4．在匀强电场中，沿任意一个方向，电势降落都是均匀的，故在同一直线上相同间距的两点间电势差相等；在匀强电场中，相互平行且长度相等的线段两端点的电势差相等．[延伸思考]公式U＝Ed是在匀强电场中得到的，在非匀强电场中能否适用？答案　在非匀强电场中，不能进行定量计算，但可以定性地分析有关问题．二、电场线与等势面的关系[问题设计]为什么等势面一定跟电场线垂直？答案　在同一等势面上移动电荷时，电势能不变，所以电场力不做功，即电场力方向与等势面垂直，如果不垂直，电场力就有一个沿着等势面的分量，在等势面上移动电荷时电场力就要做功，所以等势面一定跟电场线垂直．[要点提炼]1．电场线与等势面垂直；在等势面上移动电荷电场力不做功(填“做功”或“不做功”)．2．沿着电场线的方向各等势面上的电势减小，逆着电场线的方向各等势面上的电势增大．即电场线由电势高的等势面指向电势低的等势面．3．电场线密的区域等势面密，电场线疏的区域等势面疏．即电场强度大的地方等势面密，电场强度小的地方等势面疏．[延伸思考]请大致画出点电荷、等量异号点电荷、等量同号点电荷和匀强电场的等势面．简述它们的特点？答案　(1)点电荷的等势面：点电荷的等势面是以点电荷为球心的一簇球面．(2)等量异号点电荷的等势面：等量异号点电荷的连线上，从正电荷到负电荷电势越来越低，中垂线是一等势线．(3)等量同号点电荷的等势面：等量正点电荷连线的中点电势最低，中垂线上该点的电势最高，从中点沿中垂线向两侧，电势越来越低．连线上和中垂线上关于中点的对称点等势．等量负点电荷连线的中点电势最高，中垂线上该点的电势最低．从中点沿中垂线向两侧，电势越来越高，连线上和中垂线上关于中点的对称点等势．(4)匀强电场的等势面：匀强电场的等势面是垂直于电场线的一簇平行等间距的平面．说明：等势面密集处电场线也密集．任意两个等势面不会相交．一、对电势差与电场强度关系的理解例1　如图2所示，图2P、Q两金属板间的电势差为50 V，板间存在匀强电场，方向水平向左，板间的距离d＝10 cm，其中Q板接地，两板间的A点距P板4 cm.求：(1)P板及A点的电势．(2)保持两板间的电势差不变，而将Q板向左平移5 cm，则A点的电势将变为多少？解析　板间场强方向水平向左，可见Q板是电势最高处．Q板接地，则电势φQ＝0，板间各点电势均为负值．利用公式E＝可求出板间匀强电场的场强，再由U＝Ed可求出各点与Q板间的电势差，即各点的电势．(1)场强E＝＝ V·m－1＝5×102 V·m－1Q、A间电势差UQA＝Ed′＝5×102×(10－4)×10－2 V＝30 V所以A点电势φA＝－30 V，P点电势φP＝UPQ＝－50 V(2)当Q板向左平移5 cm时，两板间距离d″＝(10－5) cm＝5 cmQ板与A点间距离变为d＝(10－4) cm－5 cm＝1 cm电场强度E′＝＝ V·m－1＝1.0×103 V·m－1Q、A间电势差UQA′＝E′d＝1.0×103×1.0×10－2 V＝10 V所以A点电势φA＝－10 V.答案　(1)－50 V　－30 V　(2)－10 V针对训练　(单选)对公式E＝的理解，下列说法正确的是(　　)A．此公式适用于计算任何电场中A、B两点间的电势差B．A点和B点间距离越大，则这两点的电势差越大C．公式中的d是指A点和B点之间的距离D．公式中的d是A、B所在两个等势面间的垂直距离解析　公式E＝，仅适用于匀强电场，所以A错；公式中的d是指A、B两点沿电场线方向的距离，即A、B所在两等势面间的垂直距离．所以B、C均错，D对．答案　D二、对电场线与等势面的关系的理解例2　(单选)关于等势面的说法，正确的是(　　)A．电荷在等势面上移动时，由于不受电场力作用，所以说电场力不做功B．在同一个等势面上各点的场强大小相等C．两个不等电势的等势面可能相交D．若相邻两等势面的电势差相等，则等势面的疏密程度能反映场强的大小解析　等势面由电势相等的点组成，等势面处的电场线跟等势面垂直，因此电荷在等势面上移动时，电场力不做功，但并不是不受电场力的作用，A错．等势面上各点场强大小不一定相等，等势面不可能相交，B、C错．等差等势面的疏密反映场强的大小，D对．答案　D例3　(双选)如图3所示，图3实线表示一簇关于x轴对称的等势面，在轴上有A、B两点，则(　　)A．A点场强小于B点场强B．A点场强方向指向x轴负方向C．A点场强大于B点场强D．A点电势高于B点电势解析　由于电场线与等势面总是垂直，所以B点电场线比A点密，B点场强大于A点场强，故A正确，C错误．电场线由电势高的等势面指向电势低的等势面，故B错误．由题图数据可知D正确．答案　AD。