2018-2019學(xué)年高中物理 第一章 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3-1.ppt

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第6節(jié)電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系,基礎(chǔ)知識(shí),核心要點(diǎn),學(xué)習(xí)效果,核心素養(yǎng),基礎(chǔ)知識(shí)探究,教材探究,知識(shí)點(diǎn)一,勻強(qiáng)電場中電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系,【問題導(dǎo)學(xué)】如圖所示的勻強(qiáng)電場中有A,B兩點(diǎn),A,B兩點(diǎn)位于同一條電場線上,B,C連線垂直電場線,已知電場強(qiáng)度大小為E,A,B兩點(diǎn)間的電勢差為UAB,A,B間距離為d,電荷q從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn),回答下列問題:,,答案:(1)WAB=Fd=qEd;WAB=qUAB.(2)UAB=Ed.(3)WAC=qELcosθ=qEd,WAC=qUAC,UAC=Ed.,(1)從力和位移的角度計(jì)算電荷所受靜電力所做功的大小是多少?通過A,B間的電勢差計(jì)算電荷所受靜電力所做功的大小是多少?(2)綜合這兩種途徑計(jì)算的功的大小,得出電勢差與電場強(qiáng)度有何關(guān)系?(3)在圖中,AB與AC的夾角為θ,如果將電荷從A點(diǎn)移動(dòng)到C點(diǎn),再利用(1)問的兩種途徑,來計(jì)算靜電力所做功的大小,能獲得什么結(jié)論?,【知識(shí)梳理】1.關(guān)系式:UAB=或E=.2.物理意義:勻強(qiáng)電場中兩點(diǎn)間的電勢差等于與這兩點(diǎn)沿的距離的乘積.3.適用條件(1)E為的電場強(qiáng)度.(2)d為沿的距離.,Ed,電場方向,電場強(qiáng)度,勻強(qiáng)電場,電場方向,知識(shí)點(diǎn)二,電場強(qiáng)度E的另一種表述,【問題導(dǎo)學(xué)】勻強(qiáng)電場中電勢差與電場強(qiáng)度關(guān)系式為UAB=Ed,從這個(gè)關(guān)系式中,你能得到電場強(qiáng)度的單位是什么?而電場強(qiáng)度的定義式為E=,單位是N/C,這兩個(gè)單位相同嗎?,,【知識(shí)梳理】1.表達(dá)式:E=.2.物理意義:勻強(qiáng)電場中,電場強(qiáng)度的大小等于兩點(diǎn)間的與兩點(diǎn)間沿方向距離的比值.即電場強(qiáng)度在數(shù)值上等于沿每單位距離上降低的電勢.3.單位:或.,電勢差,電場強(qiáng)度,電場方向,N/C,V/m,思考判斷,1.公式U=Ed用于任何電場.()2.在電場中相同距離上的兩點(diǎn),電勢差大的其電場強(qiáng)度也必定大.()3.在勻強(qiáng)電場中,沿著電場方向,任何相同距離上的電勢降落必定相等.()4.電勢降落的方向必定是電場強(qiáng)度的方向.()5.在勻強(qiáng)電場中沿電場線方向,電勢降得最快.(),,,√,,√,核心要點(diǎn)突破,要點(diǎn)一,電場強(qiáng)度的三個(gè)表達(dá)式的比較,【例1】(2018江西南昌二中高二月考)如圖所示為一個(gè)水平的勻強(qiáng)電場,在電場內(nèi)某水平面上做一個(gè)半徑為10cm的圓,在圓周上取如圖所示的A,B,C三點(diǎn),已知A,B兩點(diǎn)間電勢差為1350V,,(1)求勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度大小;(2)若在圓心O處放置電荷量為10-8C的正點(diǎn)電荷,求C點(diǎn)電場強(qiáng)度的大小和方向.(結(jié)果保留三位有效數(shù)字),,?思維導(dǎo)圖?,,答案:(1)9000V/m(2)1.27104N/C,方向與水平方向成45角斜向右上,正確應(yīng)用公式E=求電場強(qiáng)度E(1)UAB可能是負(fù)值,但是必須將絕對值|UAB|代入到公式中.(2)“d”不是兩點(diǎn)連線的長度,而是這兩點(diǎn)沿電場強(qiáng)度方向的距離.,,誤區(qū)警示,【針對訓(xùn)練1】(2018黑龍江大慶鐵人中學(xué)高二月考)如圖所示,A,B,C為一等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn),某勻強(qiáng)電場的電場線平行于該三角形平面.現(xiàn)將電荷量為10-8C的正點(diǎn)電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn),靜電力做功為310-6J,將另一電荷量為10-8C的負(fù)點(diǎn)電荷從A點(diǎn)移到C點(diǎn),克服靜電力做功為310-6J.,(1)求UAB,UAC各為多大?(2)若AB邊長為2cm,則電場強(qiáng)度為多大?,,答案:(1)300V300V(2)1104V/m,要點(diǎn)二,UAB=Ed和E=的理解?,1.電勢差U與電場強(qiáng)度E的關(guān)系(1)內(nèi)在聯(lián)系:電場強(qiáng)度描述的是電場力的性質(zhì),電勢差描述的是電場能的性質(zhì).E和U描述電場的角度雖不同,但作為反映同一電場的兩個(gè)物理量,必然存在一定的關(guān)系.(2)UAB=Ed表明:電場中A,B兩點(diǎn)的電勢差UAB跟電荷移動(dòng)的路徑無關(guān),由電場強(qiáng)度E及A,B兩點(diǎn)沿電場方向的距離d決定.在勻強(qiáng)電場中沿任意方向,相等間距對應(yīng)的電勢差相同.(3)E=表明:電場強(qiáng)度是電勢差對空間位置的變化率,反映了電勢隨空間變化的快慢.電場強(qiáng)度的大小等于沿勻強(qiáng)電場方向每單位長度上降落的電勢.,2.在非勻強(qiáng)電場中的應(yīng)用(1)等差等勢面越密的地方電場強(qiáng)度就越大,如圖(甲)所示.(2)如圖(乙)所示,距離ab=bc,由于電場線越密的地方電場強(qiáng)度越大,即ab段的平均電場強(qiáng)度小于bc段的平均電場強(qiáng)度,故Uab8V/mB.W=610-6JE>6V/mC.W=810-6JE≤8V/mD.W=610-6JE≤6V/m,A,,要點(diǎn)三,“等分法”在勻強(qiáng)電場中的應(yīng)用,1.等分法?:采用等分間距求電勢的方法,即在勻強(qiáng)電場中把某段距離等分為n小段,則每小段的電勢差等于原電勢差的.2.應(yīng)用(1)求解電勢或電勢差:在勻強(qiáng)電場中,相互平行、相等長度的線段兩端電勢差相等,用這一點(diǎn)可求解電勢或電勢差.(2)找等勢點(diǎn)(線):已知某幾個(gè)點(diǎn)的電勢,則可以采用“等分法”找出與待求點(diǎn)的等勢點(diǎn)(線),就能求解出待求點(diǎn)的電勢.(3)畫電場線或計(jì)算電場強(qiáng)度.,?1)原理依據(jù):在勻強(qiáng)電場中沿任意一條直線電勢降落都是均勻的.2)兩條結(jié)論:①在同一直線上的等長線段的電勢差相等;②不在同一直線上,但相互平行且等長線段的電勢差相等.3)適用條件:必須是勻強(qiáng)電場.,,狀元心得,,?思路探究?(1)怎樣尋找勻強(qiáng)電場中的等勢線?(2)求電場強(qiáng)度的思路是什么?答案:(1)在勻強(qiáng)電場中找出電勢相等的兩點(diǎn),其連線即為勻強(qiáng)電場中的一條等勢線.(2)從電場中某點(diǎn)(電勢已知)作出等勢線的垂線,獲得該兩點(diǎn)之間的電勢差U的大小,并利用幾何關(guān)系求出d,通過E=求出勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度.,,答案:A,,規(guī)律方法,等分法解決勻強(qiáng)電場中電場強(qiáng)度的步驟(1)確定電場中電勢的最高和最低點(diǎn),用直線將兩點(diǎn)連接.(2)結(jié)合題目中第3點(diǎn)的電勢值,將(1)中的直線平分為等距離的n段(獲得與第3點(diǎn)電勢值相等的最小分割).(3)找到直線上與第3點(diǎn)電勢相同的第4點(diǎn),連接第3,4點(diǎn)所得的直線即為等勢線.(4)作出垂直于等勢線的直線,并根據(jù)電勢降低的方向在直線上加上箭頭,該有向線段就是電場線,再根據(jù)E=求解電場強(qiáng)度E的大小.,B,,學(xué)習(xí)效果檢測,D,,,2.如圖所示,a,b,c,d是勻強(qiáng)電場中的四個(gè)點(diǎn),它們正好是一個(gè)矩形的四個(gè)頂點(diǎn).電場線與矩形所在平面平行.已知a點(diǎn)的電勢為20V,b點(diǎn)的電勢為24V,d點(diǎn)的電勢為4V,由此可知c點(diǎn)的電勢為()A.4VB.8VC.12VD.24V,B,BD,,,4.如圖所示,A,B兩點(diǎn)相距10cm,E=100V/m,AB與電場線方向的夾角θ=120,求A,B兩點(diǎn)間的電勢差.,答案:-5V,核心素養(yǎng)提升,(教師備用),學(xué)長經(jīng)驗(yàn)分享,【方法拓展】——作圖法確定電場方向已知電勢的具體值的點(diǎn)要有三個(gè)以上,可以采用“作圖法”確定電場的方向.例如A,B和C三個(gè)點(diǎn)的電勢是已知的,由以下步驟可以確定電場的方向.1.畫等勢線(1)從三個(gè)點(diǎn)中找出電勢最高的點(diǎn)A與電勢最低的點(diǎn)B,并連成線段AB.(2)應(yīng)用“等分法”在線段AB上找出一個(gè)位置C′點(diǎn),這個(gè)C′點(diǎn)的電勢要與C點(diǎn)的電勢相同.,(3)作直線C′C,則直線C′C為等勢線.2.畫電場線(1)作出垂直于等勢線C′C的直線,該直線為電場線.(2)根據(jù)電勢的降低方向在新作的電場線上加上箭頭,這樣電場的方向確定完畢.,,解析:連接A,C,將線AC三等分,等分點(diǎn)為D,E,則D=6V,連接BD即為電場中的一個(gè)等勢面,過A,E,C三點(diǎn)分別作BD的平行線得到另外三個(gè)等勢面,過A,B,C三點(diǎn)分別作和等勢面垂直的垂線,即為三條電場線,方向由高電勢指向低電勢,如圖所示.,答案:見解析,【科學(xué)技術(shù)社會(huì)環(huán)境】,高壓靜電球高壓靜電球是一種具有奇特觀感的裝飾品及實(shí)驗(yàn)電子工藝品.在高壓靜電球中,皮帶在馬達(dá)的帶動(dòng)下與金屬刷摩擦,使位于玻璃球中部的放電電極得到高電壓,從而向玻璃球內(nèi)部的真空放電.在玻璃球內(nèi)沖入少量的惰性氣體,放電過程中,會(huì)在真空球內(nèi)產(chǎn)生變化莫測的光波電暈,很富有奇幻色彩.,