高中物理 第1章 靜電場 第6節(jié) 電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系課件 新人教版選修31

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1、第第6 6節(jié)電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系節(jié)電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系( (教師參考教師參考) )一、教學(xué)目標(biāo)一、教學(xué)目標(biāo)知識與技能知識與技能1.1.理解勻強(qiáng)電場中電勢差和電場強(qiáng)度都是描述電場的物理量理解勻強(qiáng)電場中電勢差和電場強(qiáng)度都是描述電場的物理量過程與方法過程與方法通過對勻強(qiáng)電場中兩點(diǎn)間移動電荷靜電力做功的兩種方法的聯(lián)系通過對勻強(qiáng)電場中兩點(diǎn)間移動電荷靜電力做功的兩種方法的聯(lián)系, ,推導(dǎo)推導(dǎo)出電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系式出電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系式情感態(tài)度與價(jià)值觀情感態(tài)度與價(jià)值觀從不同角度認(rèn)識電場、分析尋找物理量之間的內(nèi)在聯(lián)系從不同角度認(rèn)識電場、分析尋找物理量之間的內(nèi)在聯(lián)系, ,培養(yǎng)學(xué)生對科培養(yǎng)學(xué)生對科學(xué)的探

2、究精神學(xué)的探究精神, ,體會自然科學(xué)探究中的邏輯美體會自然科學(xué)探究中的邏輯美二、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)二、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系教學(xué)難點(diǎn)教學(xué)難點(diǎn)會推導(dǎo)勻強(qiáng)電場的電勢差與電場強(qiáng)度之間的關(guān)系并得出結(jié)論會推導(dǎo)勻強(qiáng)電場的電勢差與電場強(qiáng)度之間的關(guān)系并得出結(jié)論, ,在一定的在一定的條件下正確應(yīng)用結(jié)論條件下正確應(yīng)用結(jié)論三、重難點(diǎn)突破方略三、重難點(diǎn)突破方略公式公式U UABAB=Ed=Ed的推導(dǎo)的突破方略的推導(dǎo)的突破方略【情境設(shè)置情境設(shè)置】 如圖所示的勻強(qiáng)電場如圖所示的勻強(qiáng)電場E E中中, ,線段線段ABAB的長度為的長度為d,d,與電場線平行與電場線平行, ,線段

3、線段BCBC垂直垂直于電場線于電場線. .【思考與討論思考與討論1 1】 ( (設(shè)問設(shè)問1)1)正電荷正電荷q q從從A A點(diǎn)沿電場方向移動到點(diǎn)沿電場方向移動到B B點(diǎn)點(diǎn), ,靜電力靜電力做的功做的功W W與與A,BA,B兩點(diǎn)的電勢差兩點(diǎn)的電勢差U UABAB有怎樣的關(guān)系式有怎樣的關(guān)系式? ?答案答案: :W=W=qUqUABAB. .( (設(shè)問設(shè)問2)2)從功的定義式從功的定義式W=FlW=Fl的角度的角度, ,結(jié)合結(jié)合F=F=qEqE, ,靜電力做的功靜電力做的功W W與電場強(qiáng)度與電場強(qiáng)度E E、距離、距離d d之間有怎樣的關(guān)系式之間有怎樣的關(guān)系式? ?答案答案: :W=W=qEdqEd.

4、 .( (設(shè)問設(shè)問3)3)綜合以上兩個(gè)問題綜合以上兩個(gè)問題, ,可以得出電勢差可以得出電勢差U UABAB與電場強(qiáng)度與電場強(qiáng)度E E之間有怎樣之間有怎樣的關(guān)系式的關(guān)系式? ?【思考與討論思考與討論2 2】 ( (設(shè)問設(shè)問1)1) A,C A,C兩點(diǎn)的電勢差等于兩點(diǎn)的電勢差等于U UABAB嗎嗎? ?正電荷正電荷q q從從A A點(diǎn)點(diǎn)沿直線移動到沿直線移動到C C點(diǎn)點(diǎn), ,靜電力做的功靜電力做的功W W與與A,CA,C兩點(diǎn)的電勢差有怎樣的關(guān)系式兩點(diǎn)的電勢差有怎樣的關(guān)系式? ?答案答案: :等于等于.W=.W=qUqUABAB. .( (設(shè)問設(shè)問2)2) A,C A,C兩點(diǎn)距離兩點(diǎn)距離l lACAC

5、與夾角與夾角、距離、距離d d之間有怎樣的關(guān)系式之間有怎樣的關(guān)系式? ?從功的從功的定義式定義式W=FlW=Fl的角度的角度, ,靜電力做的功靜電力做的功W W與電場強(qiáng)度與電場強(qiáng)度E E、距離、距離d d之間有怎樣的關(guān)之間有怎樣的關(guān)系式系式? ?答案答案: :d=d=l lACACcoscos ;W;W= =qEdqEd. .( (設(shè)問設(shè)問3)3)若正電荷若正電荷q q從從A A點(diǎn)沿曲線移動到點(diǎn)沿曲線移動到C C點(diǎn)點(diǎn), ,靜電力做的功靜電力做的功W W與電場強(qiáng)度與電場強(qiáng)度E E、距離距離d d之間有怎樣的關(guān)系式之間有怎樣的關(guān)系式? ?答案答案: :W=W=qEdqEd. .( (設(shè)問設(shè)問4)4

6、)綜合以上問題綜合以上問題, ,可以得出電勢差可以得出電勢差U UABAB與電場強(qiáng)度與電場強(qiáng)度E E之間有怎樣的關(guān)之間有怎樣的關(guān)系式系式? ?【教師總結(jié)教師總結(jié)】 在勻強(qiáng)電場中兩點(diǎn)間的電勢差等于電場強(qiáng)度與這兩點(diǎn)沿在勻強(qiáng)電場中兩點(diǎn)間的電勢差等于電場強(qiáng)度與這兩點(diǎn)沿電場線方向的距離的乘積電場線方向的距離的乘積. .自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂探究課堂探究達(dá)標(biāo)測評達(dá)標(biāo)測評自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí) 課前預(yù)習(xí)課前預(yù)習(xí)感悟新知感悟新知( (教師參考教師參考) )情境鏈接一情境鏈接一跨步電壓跨步電壓電氣設(shè)備漏電或架空線路的一根帶電導(dǎo)線掉落在地上時(shí)電氣設(shè)備漏電或架空線路的一根帶電導(dǎo)線掉落在地上時(shí), ,電流從接地的電流從接地的位

7、置向四周發(fā)散流出位置向四周發(fā)散流出, ,從而在地面上形成不同的電勢分布從而在地面上形成不同的電勢分布, ,人行走時(shí)兩人行走時(shí)兩腳之間的電勢差叫跨步電壓腳之間的電勢差叫跨步電壓. .當(dāng)跨步電壓達(dá)到當(dāng)跨步電壓達(dá)到404050 V50 V時(shí)時(shí), ,人有觸電危人有觸電危險(xiǎn)險(xiǎn), ,甚至?xí)谷税l(fā)生觸電死亡甚至?xí)谷税l(fā)生觸電死亡. .離帶電導(dǎo)線的落地點(diǎn)越遠(yuǎn)離帶電導(dǎo)線的落地點(diǎn)越遠(yuǎn), ,地面電勢、電地面電勢、電場強(qiáng)度如何變化場強(qiáng)度如何變化? ?信息信息離帶電導(dǎo)線的落地點(diǎn)越遠(yuǎn)離帶電導(dǎo)線的落地點(diǎn)越遠(yuǎn), ,地面電勢越低地面電勢越低, ,電場強(qiáng)度減小電場強(qiáng)度減小. .情境鏈接二情境鏈接二如圖是地理中的等高線圖如圖是地理

8、中的等高線圖, ,圖中數(shù)字單位是米圖中數(shù)字單位是米. .小山坡的右邊小山坡的右邊b b比左邊比左邊a a的的地勢更陡地勢更陡, ,如果把一個(gè)球從山坡左右兩邊滾下如果把一個(gè)球從山坡左右兩邊滾下( (不考慮摩擦不考慮摩擦),),從右邊從右邊b b滾滾下的加速度更大下的加速度更大. .與此類似與此類似, ,若把該圓看成是描述電勢高低的等勢線若把該圓看成是描述電勢高低的等勢線, ,思考思考:a:a和和b b哪一邊電哪一邊電勢降落的快勢降落的快? ?哪一邊的電場強(qiáng)度大哪一邊的電場強(qiáng)度大? ?信息信息右邊右邊b b的電勢降落的快的電勢降落的快; ;類似于等高線中小球從類似于等高線中小球從b b側(cè)滾下時(shí)加速

9、度大側(cè)滾下時(shí)加速度大, ,可知等可知等勢線的勢線的b b側(cè)電場較強(qiáng)側(cè)電場較強(qiáng), ,電場強(qiáng)度大電場強(qiáng)度大. .教材梳理教材梳理一、電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系一、電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系(1)(1)閱讀教材第閱讀教材第2222頁部分頁部分, ,大致說出公式大致說出公式U UABAB=Ed=Ed的推導(dǎo)過程的推導(dǎo)過程. .(2)(2)思考教材第思考教材第2323頁圖頁圖1.6-2,1.6-2,能識別公式中能識別公式中d d的含義的含義. .1.1.關(guān)系式關(guān)系式:U:UABAB= = . .2.2.物理意義物理意義: :勻強(qiáng)電場中兩點(diǎn)間的電勢差等于勻強(qiáng)電場中兩點(diǎn)間的電勢差等于 與這兩點(diǎn)與這兩點(diǎn) . . 的乘積

10、的乘積. .3.3.適用條件適用條件: :勻強(qiáng)電場勻強(qiáng)電場,d,d是沿電場方向兩點(diǎn)間的距離是沿電場方向兩點(diǎn)間的距離. .想一想想一想 教材第教材第2323頁的頁的“思考與討論思考與討論”中中, ,圖圖1.6-21.6-2的情況的情況, ,會得出怎樣的結(jié)會得出怎樣的結(jié)論論? ?答案答案: :由計(jì)算功的公式可得由計(jì)算功的公式可得W=W=qElcosqElcos ,為為ABAB與電場線方向之間的夾角與電場線方向之間的夾角, ,由由圖中幾何關(guān)系可知圖中幾何關(guān)系可知d=d=lcoslcos , ,所以所以W=W=qEdqEd. .再結(jié)合再結(jié)合W=W=qUqUABAB, ,依然得到依然得到U UABAB=

11、Ed.=Ed.EdEd電場強(qiáng)度電場強(qiáng)度沿電場沿電場方向的距離方向的距離2.2.物理意義物理意義: :在勻強(qiáng)電場中在勻強(qiáng)電場中, ,電場強(qiáng)度的大小等于兩點(diǎn)間的電場強(qiáng)度的大小等于兩點(diǎn)間的 與兩點(diǎn)與兩點(diǎn)沿電場強(qiáng)度方向距離的比值沿電場強(qiáng)度方向距離的比值. .也就是說也就是說, ,電場強(qiáng)度在數(shù)值上等于沿電場方向電場強(qiáng)度在數(shù)值上等于沿電場方向 上降低的電勢上降低的電勢. .3.3.場強(qiáng)的另一個(gè)單位場強(qiáng)的另一個(gè)單位: :伏特每米伏特每米, ,符號符號 ,1 N/C=1 V/m.,1 N/C=1 V/m.電勢差電勢差每單位距離每單位距離V/mV/m議一議議一議 教材第教材第2323頁頁“思考與討論思考與討論”

12、中中, ,為什么單位伏為什么單位伏 特特 每米每米(V/m)(V/m)與牛與牛 頓頓 每庫每庫 侖侖(N/C)(N/C)相同相同? ?自主檢測自主檢測答案答案: :(1)(1)(2)(2)(3)(3)(4)(4)1.1.思考判斷思考判斷(1)(1)勻強(qiáng)電場中兩點(diǎn)間的電勢差等于電場強(qiáng)度與兩點(diǎn)間距離的乘積勻強(qiáng)電場中兩點(diǎn)間的電勢差等于電場強(qiáng)度與兩點(diǎn)間距離的乘積.(.() )(2)(2)在勻強(qiáng)電場中在勻強(qiáng)電場中, ,沿一條直線沿一條直線, ,距離相等則電勢差就相等距離相等則電勢差就相等.(.() )(3)(3)電場強(qiáng)度在數(shù)值上等于每單位距離上降低的電勢電場強(qiáng)度在數(shù)值上等于每單位距離上降低的電勢.(.(

13、) )(4)(4)電勢降低的方向不一定就是場強(qiáng)的方向電勢降低的方向不一定就是場強(qiáng)的方向.(.() )D D解析解析: :公式公式U UABAB=Ed,=Ed,僅適用于勻強(qiáng)電場僅適用于勻強(qiáng)電場, ,所以選項(xiàng)所以選項(xiàng)A A錯(cuò)誤錯(cuò)誤; ;公式中的公式中的d d是是指指a,ba,b兩點(diǎn)沿電場線方向的距離兩點(diǎn)沿電場線方向的距離, ,即即a,ba,b兩等勢面之間的垂直距離兩等勢面之間的垂直距離. .所所以選項(xiàng)以選項(xiàng)B,CB,C錯(cuò)誤錯(cuò)誤,D,D正確正確. .2.2.對公式對公式U UABAB=Ed=Ed的理解的理解, ,下列說法正確的是下列說法正確的是( ( ) )A.A.此公式適用于計(jì)算任何電場中此公式適

14、用于計(jì)算任何電場中a,ba,b兩點(diǎn)間的電勢差兩點(diǎn)間的電勢差B.aB.a點(diǎn)和點(diǎn)和b b點(diǎn)間距離越大點(diǎn)間距離越大, ,則這兩點(diǎn)的電勢差越大則這兩點(diǎn)的電勢差越大C.C.公式中的公式中的d d是指是指a a點(diǎn)和點(diǎn)和b b點(diǎn)之間的距離點(diǎn)之間的距離D.D.公式中的公式中的d d是是a,ba,b兩個(gè)等勢面間的垂直距離兩個(gè)等勢面間的垂直距離C C3.3.如圖所示如圖所示, ,在勻強(qiáng)電場中取一點(diǎn)在勻強(qiáng)電場中取一點(diǎn)O,O,過過O O點(diǎn)作射線點(diǎn)作射線OA=OB=OC=OD=10 cm,OA=OB=OC=OD=10 cm,已知已知O,A,B,CO,A,B,C和和D D各點(diǎn)電勢分別為各點(diǎn)電勢分別為0,7 V,8 V,7

15、 V,5 V,0,7 V,8 V,7 V,5 V,則勻強(qiáng)電場場強(qiáng)則勻強(qiáng)電場場強(qiáng)的大小和方向最接近于的大小和方向最接近于( ( ) )A.70 V/m,A.70 V/m,沿沿AOAO方向方向B.70 V/m,B.70 V/m,沿沿COCO方向方向C.80 V/m,C.80 V/m,沿沿BOBO方向方向D.80 V/m,D.80 V/m,沿沿COCO方向方向4.4.如圖如圖, ,兩平行金屬板間電場是勻強(qiáng)電場兩平行金屬板間電場是勻強(qiáng)電場, ,場強(qiáng)大小為場強(qiáng)大小為1.01.010104 4V/m,A,BV/m,A,B兩板間兩板間相距相距1 1 cm,Ccm,C點(diǎn)與點(diǎn)與A A相距相距0.4 cm,0.4

16、 cm,若若B B接地接地, ,則則A,BA,B間電勢差間電勢差U UABAB= =V,V,將帶電荷將帶電荷量為量為-1.0-1.01010-12-12C C 的點(diǎn)電荷置于的點(diǎn)電荷置于C C點(diǎn)點(diǎn), ,其電勢能為其電勢能為J.J.答案答案: :100100-6-61010-11-11課堂探究課堂探究 核心導(dǎo)學(xué)核心導(dǎo)學(xué)要點(diǎn)探究要點(diǎn)探究要點(diǎn)一要點(diǎn)一【問題導(dǎo)引問題導(dǎo)引】在如圖所示的勻強(qiáng)電場中在如圖所示的勻強(qiáng)電場中,A,B,A,B兩點(diǎn)位于同一條電場線上兩點(diǎn)位于同一條電場線上,A,B,A,B間距離為間距離為d,B,Cd,B,C連連線垂直電場線線垂直電場線. .(1)(1)若已知若已知A,BA,B兩點(diǎn)間的電

17、勢差為兩點(diǎn)間的電勢差為U UABAB, ,電荷電荷q q從從A A點(diǎn)移動到點(diǎn)移動到C C點(diǎn)點(diǎn), ,靜電力做功多少靜電力做功多少? ?(2)(2)若已知電場強(qiáng)度為若已知電場強(qiáng)度為E,E,電荷電荷q q從從A A點(diǎn)移動到點(diǎn)移動到C C點(diǎn)點(diǎn), ,靜電力做功多少靜電力做功多少? ?(3)(3)由由(1),(2)(1),(2)問你能得出電勢差問你能得出電勢差U UACAC與電場強(qiáng)度與電場強(qiáng)度E E有何關(guān)系有何關(guān)系? ?答案答案: : (1) (1)靜電力做功靜電力做功W WACAC= =qUqUACAC= =qUqUABAB. .(2)(2)靜電力做功靜電力做功W WACAC= =qELcosqELco

18、s = =qEdqEd. .(3)(3)電勢差電勢差U UACAC與電場強(qiáng)度與電場強(qiáng)度E E的關(guān)系的關(guān)系U UACAC=Ed.=Ed.C C 思路探究思路探究 (1)(1)公式公式U UABAB=Ed=Ed中中d d指什么距離指什么距離? ?答案答案:d:d指指A,BA,B兩點(diǎn)沿電場線方向的距離兩點(diǎn)沿電場線方向的距離, ,也可理解為電場中過也可理解為電場中過A,BA,B兩兩點(diǎn)等勢面之間的垂直距離點(diǎn)等勢面之間的垂直距離. .(2)(2)電場線方向與電勢高低的關(guān)系怎樣電場線方向與電勢高低的關(guān)系怎樣?U?UBABA與與U UABAB的關(guān)系怎樣的關(guān)系怎樣? ?答案答案: :沿電場線方向電勢降低沿電場線

19、方向電勢降低.U.UBABA=-U=-UABAB. .解析解析: :A,BA,B兩點(diǎn)沿電場線方向的距離兩點(diǎn)沿電場線方向的距離d=d=LcosLcos 60 60,B,A,B,A兩點(diǎn)間的電勢兩點(diǎn)間的電勢差差U UBABA=-U=-UABAB=-Ed=-5 V,=-Ed=-5 V,故選項(xiàng)故選項(xiàng)C C正確正確. .規(guī)律方法規(guī)律方法 (1)(1)在兩等勢面間在兩等勢面間, ,沿過等勢面的垂線電勢變化最快沿過等勢面的垂線電勢變化最快, ,而過等勢面的垂線為而過等勢面的垂線為電場線電場線, ,即電場強(qiáng)度的方向是電勢降落最快的方向即電場強(qiáng)度的方向是電勢降落最快的方向. .( (教師備用教師備用) )變式變式

20、: :例例1 1中若已知中若已知U UABAB=100 V,=100 V,在電場中有一質(zhì)量在電場中有一質(zhì)量m=1.0m=1.01010-5-5 kg kg的帶有的帶有q=+2.0q=+2.01010-8-8 C C的微粒的微粒( (不計(jì)重力不計(jì)重力),),求微粒的加速度求微粒的加速度. .答案答案: : 4.0 m/s 4.0 m/s2 2方向沿場強(qiáng)方向方向沿場強(qiáng)方向例例1-11-1: :如圖所示為一勻強(qiáng)電場的三個(gè)等勢面如圖所示為一勻強(qiáng)電場的三個(gè)等勢面A,B,C,A,B,C,相鄰兩等勢面之間距相鄰兩等勢面之間距離為離為10 cm,10 cm,此電場的場強(qiáng)為此電場的場強(qiáng)為3 310103 3 V

21、/m, V/m,若若B B的電勢為零的電勢為零, ,求求A,CA,C的電勢的電勢. .答案答案: :300 V300 V-300 V(-300 V(或或-300 V-300 V300 V)300 V)答案答案: :5 510102 2V/mV/m要點(diǎn)二要點(diǎn)二等分法在勻強(qiáng)電場中的應(yīng)用等分法在勻強(qiáng)電場中的應(yīng)用【問題導(dǎo)引問題導(dǎo)引】在勻強(qiáng)電場中在勻強(qiáng)電場中, ,沿任意方向畫一條直線沿任意方向畫一條直線, ,直線上相等距離的電勢差有怎樣直線上相等距離的電勢差有怎樣的關(guān)系的關(guān)系? ?答案答案: :相等相等, ,由公式由公式U UABAB=Ed=Ed可知可知, ,若直線上若直線上A,BA,B兩點(diǎn)間距離為兩點(diǎn)

22、間距離為L LABAB, ,直線與場直線與場強(qiáng)方向夾角為強(qiáng)方向夾角為,則則U UABAB= =ELELABABcoscos , ,那么只要那么只要L LABAB相等相等, ,則電勢差相等則電勢差相等. .【要點(diǎn)歸納要點(diǎn)歸納】1.1.在勻強(qiáng)電場中在勻強(qiáng)電場中, ,沿任意一條直線電勢降落都是均勻的沿任意一條直線電勢降落都是均勻的. .2.2.在勻強(qiáng)電場中在勻強(qiáng)電場中, ,相互平行且相等的線段兩端點(diǎn)的電勢差相等相互平行且相等的線段兩端點(diǎn)的電勢差相等. .答案答案: : (1)-4 V (1)-4 V12 V 12 V 【例例2 2】 把一個(gè)帶電荷量把一個(gè)帶電荷量2 21010-8 -8 C C的正點(diǎn)

23、電荷從無限遠(yuǎn)處移到電場中的正點(diǎn)電荷從無限遠(yuǎn)處移到電場中A A點(diǎn)時(shí)點(diǎn)時(shí), ,要克服靜電力做功要克服靜電力做功8 81010-6-6 J, J,若把該電荷從無限遠(yuǎn)處移到電場中若把該電荷從無限遠(yuǎn)處移到電場中B B點(diǎn)點(diǎn), ,需克需克服靜電力做功服靜電力做功2 21010-6-6J,J,取無限遠(yuǎn)處電勢為零取無限遠(yuǎn)處電勢為零. .求求: :(1)A(1)A點(diǎn)的電勢點(diǎn)的電勢; ;(2)A,B(2)A,B兩點(diǎn)的電勢差兩點(diǎn)的電勢差; ;(3)(3)把把2 21010-5-5C C的負(fù)電荷由的負(fù)電荷由A A點(diǎn)移到點(diǎn)移到B B點(diǎn)靜電力做的功點(diǎn)靜電力做的功. .思路探究思路探究 (1) (1)電荷在電勢為零的位置的電

24、勢能是多少電荷在電勢為零的位置的電勢能是多少? ?知道從電知道從電勢為零的位置移到某位置過程靜電力的功勢為零的位置移到某位置過程靜電力的功, ,如何確定該位置的電勢能如何確定該位置的電勢能? ?答案答案: :電荷在電勢為零的位置的電勢能為零電荷在電勢為零的位置的電勢能為零. .由靜電力做功的負(fù)值的由靜電力做功的負(fù)值的多少多少, ,就可確定電勢能增加的多少就可確定電勢能增加的多少, ,從而確定電荷在某點(diǎn)的電勢能從而確定電荷在某點(diǎn)的電勢能. .(2)(2)應(yīng)用應(yīng)用W WABAB= =qUqUABAB求解時(shí)求解時(shí), ,各量出現(xiàn)的正、負(fù)值如何處理各量出現(xiàn)的正、負(fù)值如何處理? ?答案答案: :把各量的正

25、、負(fù)值代入到公式中運(yùn)算把各量的正、負(fù)值代入到公式中運(yùn)算, ,但結(jié)果中一般需明確負(fù)但結(jié)果中一般需明確負(fù)號的意義號的意義. .(2)(2)勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度大小和方向勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度大小和方向. .答案答案: :(2)200 V/m(2)200 V/m方向由方向由C C指向指向B B規(guī)律方法規(guī)律方法 等分法分析勻強(qiáng)電場電場強(qiáng)度的步驟等分法分析勻強(qiáng)電場電場強(qiáng)度的步驟(1)(1)確定所給點(diǎn)中電勢最高和最低點(diǎn)確定所給點(diǎn)中電勢最高和最低點(diǎn), ,用直線將兩點(diǎn)連接用直線將兩點(diǎn)連接; ;(2)(2)根據(jù)第三點(diǎn)的電勢值根據(jù)第三點(diǎn)的電勢值, ,將將(1)(1)中的直線平分為等距離的中的直線平分為等距離的n n段段

26、; ;(3)(3)找到直線上與第三點(diǎn)電勢相同的第四點(diǎn)找到直線上與第三點(diǎn)電勢相同的第四點(diǎn), ,連接第三、第四點(diǎn)所得直線為等連接第三、第四點(diǎn)所得直線為等勢線勢線; ;B B D D例例2-22-2: :圖中圖中A,B,CA,B,C三點(diǎn)都在勻強(qiáng)電場中三點(diǎn)都在勻強(qiáng)電場中, ,已知已知ACBC,ABC=60ACBC,ABC=60,BC=20 cm.,BC=20 cm.把一個(gè)電荷量把一個(gè)電荷量q=10q=10-5-5C C的正電荷從的正電荷從A A移到移到B,B,靜電力做功為零靜電力做功為零; ;從從B B移到移到C,C,靜電靜電力做功為力做功為-1.73-1.731010-3-3J,J,則該勻強(qiáng)電場的場

27、強(qiáng)大小和方向是則該勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)大小和方向是( ( ) )A.865 V/m,A.865 V/m,垂直垂直ACAC向左向左B.865 V/m,B.865 V/m,垂直垂直ACAC向右向右C.1 000 V/m,C.1 000 V/m,垂直垂直ABAB斜向上斜向上D.1 000 V/m,D.1 000 V/m,垂直垂直ABAB斜向下斜向下答案答案: :9 V9 V要點(diǎn)三要點(diǎn)三勻強(qiáng)電場中的綜合問題勻強(qiáng)電場中的綜合問題【問題導(dǎo)引問題導(dǎo)引】只有靜電力做功時(shí)只有靜電力做功時(shí), ,帶電體在運(yùn)動中有哪些能量進(jìn)行轉(zhuǎn)化帶電體在運(yùn)動中有哪些能量進(jìn)行轉(zhuǎn)化? ?其總量如何變化其總量如何變化? ?答案答案: :只有靜電

28、力做功時(shí)只有靜電力做功時(shí), ,帶電體的電勢能與動能進(jìn)行轉(zhuǎn)化帶電體的電勢能與動能進(jìn)行轉(zhuǎn)化. .電勢能與動能的電勢能與動能的總量保持不變總量保持不變. .(4)(4)在電場中移動電荷在電場中移動電荷, ,靜電力做功靜電力做功W WABAB= =qUqUABAB, ,知道了知道了W WABAB和和q q便可推知電場中一便可推知電場中一些點(diǎn)的電勢關(guān)系些點(diǎn)的電勢關(guān)系. .【例例3 3】 如圖所示如圖所示, ,兩個(gè)大平行金屬板兩個(gè)大平行金屬板M,NM,N間距離間距離d=1.2 cm,d=1.2 cm,兩板間電勢差兩板間電勢差U=U=240 V,M240 V,M板接地板接地, ,板間板間A A點(diǎn)距點(diǎn)距M M

29、板板0.2 0.2 cm,Bcm,B點(diǎn)距點(diǎn)距N N板板0.5 cm.0.5 cm.一個(gè)一個(gè)q=-3q=-31010-4-4C C的電的電荷放在荷放在A A點(diǎn)處點(diǎn)處, ,試求試求: :(1)(1)該電荷在該電荷在A A點(diǎn)所受的靜電力點(diǎn)所受的靜電力; ;(2)(2)該電荷在該電荷在A A點(diǎn)所具有的電勢能和點(diǎn)所具有的電勢能和A A點(diǎn)的電勢點(diǎn)的電勢; ;(3)(3)若該電荷由若該電荷由A A點(diǎn)運(yùn)動到點(diǎn)運(yùn)動到B B點(diǎn)點(diǎn), ,靜電力做多少功靜電力做多少功, ,是正功還是負(fù)功是正功還是負(fù)功? ?思維導(dǎo)圖思維導(dǎo)圖答案答案: :(1)6 N,(1)6 N,方向豎直向下方向豎直向下(2)1.2(2)1.21010

30、-2-2J J-40 V-40 V(3)3(3)31010-2-2J J負(fù)功負(fù)功(3)(3)電荷從電荷從A A點(diǎn)運(yùn)動到點(diǎn)運(yùn)動到B B點(diǎn)點(diǎn), ,靜電力做的功為靜電力做的功為W WABAB= =qEdqEdABAB, ,又因又因d dABAB=d-d=d-dBNBN-d-dAMAM=0.5 cm,=0.5 cm,解得解得W WABAB=-3=-31010-2-2J,J,即靜電力做負(fù)功即靜電力做負(fù)功. .規(guī)律方法規(guī)律方法 靜電場中的常用功能規(guī)律靜電場中的常用功能規(guī)律(1)(1)合力做功等于物體動能的變化量合力做功等于物體動能的變化量, ,即即W W合合= =EEk k. .這里的這里的W W合合指合

31、外力做的功指合外力做的功. .(2)(2)靜電力做功決定物體電勢能的變化量靜電力做功決定物體電勢能的變化量, ,即即W WABAB= =E EpApA-E-EpBpB=-=-EEp p. .這與重力做功這與重力做功和重力勢能變化之間的關(guān)系類似和重力勢能變化之間的關(guān)系類似. .( (教師備用教師備用) )變式變式: :例例3 3中若將中若將N N板接地板接地, ,求電荷求電荷q q在在A A點(diǎn)所具有的電勢能和點(diǎn)所具有的電勢能和A A點(diǎn)的電勢點(diǎn)的電勢. .答案答案: :-6.0-6.01010-2-2 J J200 V200 V針對訓(xùn)練針對訓(xùn)練3:3:一長為一長為L L的細(xì)線的細(xì)線, ,上端固定上

32、端固定, ,下端拴一質(zhì)量為下端拴一質(zhì)量為m m、帶電荷量為、帶電荷量為q q的小的小球球, ,處于如圖所示的水平向右的勻強(qiáng)電場中處于如圖所示的水平向右的勻強(qiáng)電場中. .開始時(shí)開始時(shí), ,將線與小球拉成水平將線與小球拉成水平, ,小球靜止在小球靜止在A A點(diǎn)點(diǎn), ,釋放后小球由靜止開始向下擺動釋放后小球由靜止開始向下擺動, ,當(dāng)細(xì)線轉(zhuǎn)過當(dāng)細(xì)線轉(zhuǎn)過6060角到達(dá)角到達(dá)B B點(diǎn)時(shí)速度恰好為零點(diǎn)時(shí)速度恰好為零. .試求試求: :(1)A,B(1)A,B兩點(diǎn)的電勢差兩點(diǎn)的電勢差U UABAB; ;(2)(2)勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)大小勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)大小. .達(dá)標(biāo)測評達(dá)標(biāo)測評 隨堂演練隨堂演練檢測效果檢測效果D

33、D1.(20161.(2016棗莊三中學(xué)情調(diào)查棗莊三中學(xué)情調(diào)查) )下列說法正確的是下列說法正確的是( ( ) )A.A.沿電場線的方向沿電場線的方向, ,電勢降低電勢降低; ;電勢降低的方向就是電場的方向電勢降低的方向就是電場的方向B.B.在電場中將電荷從在電場中將電荷從a a點(diǎn)移到點(diǎn)移到b b點(diǎn)點(diǎn), ,靜電力做功為零靜電力做功為零, ,則該電荷一定是在等勢則該電荷一定是在等勢面上移動面上移動C.C.勻強(qiáng)電場中兩點(diǎn)間的電勢差等于電場強(qiáng)度與這兩點(diǎn)間的距離的乘積勻強(qiáng)電場中兩點(diǎn)間的電勢差等于電場強(qiáng)度與這兩點(diǎn)間的距離的乘積D.D.無論是正電荷還是負(fù)電荷無論是正電荷還是負(fù)電荷, ,從電場中某點(diǎn)移到無窮

34、遠(yuǎn)處時(shí)從電場中某點(diǎn)移到無窮遠(yuǎn)處時(shí), ,靜電力做的正靜電力做的正功越多功越多, ,電荷在該點(diǎn)的電勢能越大電荷在該點(diǎn)的電勢能越大解析解析: :沿電場線的方向沿電場線的方向, ,電勢降低電勢降低; ;電勢降低最快的方向就是電場的方電勢降低最快的方向就是電場的方向向, ,選項(xiàng)選項(xiàng)A A錯(cuò)誤錯(cuò)誤; ;在電場中將電荷從在電場中將電荷從a a點(diǎn)移到點(diǎn)移到b b點(diǎn)點(diǎn), ,靜電力做功為零靜電力做功為零, ,則兩則兩點(diǎn)的電勢差等于零點(diǎn)的電勢差等于零, ,但是該電荷不一定是在等勢面上移動但是該電荷不一定是在等勢面上移動, ,選項(xiàng)選項(xiàng)B B錯(cuò)誤錯(cuò)誤; ;勻強(qiáng)電場中兩點(diǎn)間的電勢差等于電場強(qiáng)度與這兩點(diǎn)間的距離在電場線勻強(qiáng)

35、電場中兩點(diǎn)間的電勢差等于電場強(qiáng)度與這兩點(diǎn)間的距離在電場線方向投影的乘積方向投影的乘積, ,選項(xiàng)選項(xiàng)C C錯(cuò)誤錯(cuò)誤; ;靜電力做功等于電勢能的變化靜電力做功等于電勢能的變化, ,故無論是故無論是正電荷還是負(fù)電荷正電荷還是負(fù)電荷, ,從電場中某點(diǎn)移到無窮遠(yuǎn)處時(shí)從電場中某點(diǎn)移到無窮遠(yuǎn)處時(shí), ,靜電力做的正功越靜電力做的正功越多多, ,電荷在該點(diǎn)的電勢能越大電荷在該點(diǎn)的電勢能越大, ,選項(xiàng)選項(xiàng)D D正確正確. .解析解析: :將空氣中的電場視為勻強(qiáng)電場將空氣中的電場視為勻強(qiáng)電場, ,由由U UABAB=Ed,=Ed,可得可得U=3U=310108 8V,V,故選故選項(xiàng)項(xiàng)A A正確正確. .2.2.正常

36、情況下空氣是不導(dǎo)電的正常情況下空氣是不導(dǎo)電的, ,但是如果空氣中的電場很強(qiáng)但是如果空氣中的電場很強(qiáng), ,空氣也可以被擊空氣也可以被擊穿穿, ,空氣被擊穿時(shí)會看到電火花或閃電空氣被擊穿時(shí)會看到電火花或閃電. .若觀察到某次閃電的火花長約若觀察到某次閃電的火花長約100 m,100 m,且已知空氣的擊穿場強(qiáng)為且已知空氣的擊穿場強(qiáng)為3 310106 6V/m,V/m,那么發(fā)生此次閃電的電勢差約為那么發(fā)生此次閃電的電勢差約為( ( ) )A.3A.310108 8V VB.3B.310106 6V VC.3C.310104 4V VD.3D.31010-5-5V VA AC C 3.a,b,c3.a,

37、b,c是勻強(qiáng)電場中的三個(gè)點(diǎn)是勻強(qiáng)電場中的三個(gè)點(diǎn), ,各點(diǎn)電勢依次為各點(diǎn)電勢依次為10 V,2 V,6 V;10 V,2 V,6 V;三點(diǎn)在同三點(diǎn)在同一平面上一平面上, ,下列圖中電場強(qiáng)度的方向表示正確的是下列圖中電場強(qiáng)度的方向表示正確的是( ( ) )解析解析: :c c點(diǎn)電勢與點(diǎn)電勢與a,ba,b點(diǎn)的電勢各相差點(diǎn)的電勢各相差4 V,4 V,因此因此c c點(diǎn)與點(diǎn)與a,ba,b點(diǎn)連線的中點(diǎn)連線的中點(diǎn)電勢相同點(diǎn)電勢相同, ,連接連接c c點(diǎn)與點(diǎn)與a,ba,b點(diǎn)連線的中點(diǎn)則為一條等勢線點(diǎn)連線的中點(diǎn)則為一條等勢線, ,電場強(qiáng)度電場強(qiáng)度方向應(yīng)垂直于該等勢線并且指向電勢較低的方向方向應(yīng)垂直于該等勢線并且指向電勢較低的方向. .選項(xiàng)選項(xiàng)C C正確正確. .(2)(2)由于電場線與等勢線垂直由于電場線與等勢線垂直, ,則則ACAC為一條電場線為一條電場線, ,且電場方向?yàn)橛汕译妶龇较驗(yàn)橛蒀 C到到A,A,由由U UCACA= =E Ed dCACA, ,得得E=2 V/m.E=2 V/m.答案答案: : (1)4 V (1)4 V(2)2 V/m(2)2 V/m方向由方向由C C到到A A( (教師參考教師參考) )課堂小結(jié)課堂小結(jié)