2018-2019學年高中物理 第一章 靜電場 第6節(jié) 電勢差與電場強度的關系課件 新人教版選修3-1.ppt

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第6節(jié)電勢差與電場強度的關系,基礎知識,核心要點,學習效果,核心素養(yǎng),基礎知識探究,教材探究,知識點一,勻強電場中電勢差與電場強度的關系,【問題導學】如圖所示的勻強電場中有A,B兩點,A,B兩點位于同一條電場線上,B,C連線垂直電場線,已知電場強度大小為E,A,B兩點間的電勢差為UAB,A,B間距離為d,電荷q從A點移動到B點,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)綜合這兩種途徑計算的功的大小,得出電勢差與電場強度有何關系?(3)在圖中,AB與AC的夾角為θ,如果將電荷從A點移動到C點,再利用(1)問的兩種途徑,來計算靜電力所做功的大小,能獲得什么結論?,【知識梳理】1.關系式:UAB=或E=.2.物理意義:勻強電場中兩點間的電勢差等于與這兩點沿的距離的乘積.3.適用條件(1)E為的電場強度.(2)d為沿的距離.,Ed,電場方向,電場強度,勻強電場,電場方向,知識點二,電場強度E的另一種表述,【問題導學】勻強電場中電勢差與電場強度關系式為UAB=Ed,從這個關系式中,你能得到電場強度的單位是什么?而電場強度的定義式為E=,單位是N/C,這兩個單位相同嗎?,,【知識梳理】1.表達式:E=.2.物理意義:勻強電場中,電場強度的大小等于兩點間的與兩點間沿方向距離的比值.即電場強度在數(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,電勢差大的其電場強度也必定大.()3.在勻強電場中,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度的方向.()5.在勻強電場中沿電場線方向,電勢降得最快.(),,,√,,√,核心要點突破,要點一,電場強度的三個表達式的比較,【例1】(2018江西南昌二中高二月考)如圖所示為一個水平的勻強電場,在電場內某水平面上做一個半徑為10cm的圓,在圓周上取如圖所示的A,B,C三點,已知A,B兩點間電勢差為1350V,,(1)求勻強電場的電場強度大小;(2)若在圓心O處放置電荷量為10-8C的正點電荷,求C點電場強度的大小和方向.(結果保留三位有效數(shù)字),,?思維導圖?,,答案:(1)9000V/m(2)1.27104N/C,方向與水平方向成45角斜向右上,正確應用公式E=求電場強度E(1)UAB可能是負值,但是必須將絕對值|UAB|代入到公式中.(2)“d”不是兩點連線的長度,而是這兩點沿電場強度方向的距離.,,誤區(qū)警示,【針對訓練1】(2018黑龍江大慶鐵人中學高二月考)如圖所示,A,B,C為一等邊三角形的三個頂點,某勻強電場的電場線平行于該三角形平面.現(xiàn)將電荷量為10-8C的正點電荷從A點移到B點,靜電力做功為310-6J,將另一電荷量為10-8C的負點電荷從A點移到C點,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,則電場強度為多大?,,答案:(1)300V300V(2)1104V/m,要點二,UAB=Ed和E=的理解?,1.電勢差U與電場強度E的關系(1)內在聯(lián)系:電場強度描述的是電場力的性質,電勢差描述的是電場能的性質.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物理量,必然存在一定的關系.(2)UAB=Ed表明:電場中A,B兩點的電勢差UAB跟電荷移動的路徑無關,由電場強度E及A,B兩點沿電場方向的距離d決定.在勻強電場中沿任意方向,相等間距對應的電勢差相同.(3)E=表明:電場強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.電場強度的大小等于沿勻強電場方向每單位長度上降落的電勢.,2.在非勻強電場中的應用(1)等差等勢面越密的地方電場強度就越大,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度越大,即ab段的平均電場強度小于bc段的平均電場強度,故Uab8V/mB.W=610-6JE>6V/mC.W=810-6JE≤8V/mD.W=610-6JE≤6V/m,A,,要點三,“等分法”在勻強電場中的應用,1.等分法?:采用等分間距求電勢的方法,即在勻強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.應用(1)求解電勢或電勢差:在勻強電場中,相互平行、相等長度的線段兩端電勢差相等,用這一點可求解電勢或電勢差.(2)找等勢點(線):已知某幾個點的電勢,則可以采用“等分法”找出與待求點的等勢點(線),就能求解出待求點的電勢.(3)畫電場線或計算電場強度.,?1)原理依據:在勻強電場中沿任意一條直線電勢降落都是均勻的.2)兩條結論: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:必須是勻強電場.,,狀元心得,,?思路探究?(1)怎樣尋找勻強電場中的等勢線?(2)求電場強度的思路是什么?答案:(1)在勻強電場中找出電勢相等的兩點,其連線即為勻強電場中的一條等勢線.(2)從電場中某點(電勢已知)作出等勢線的垂線,獲得該兩點之間的電勢差U的大小,并利用幾何關系求出d,通過E=求出勻強電場的電場強度.,,答案:A,,規(guī)律方法,等分法解決勻強電場中電場強度的步驟(1)確定電場中電勢的最高和最低點,用直線將兩點連接.(2)結合題目中第3點的電勢值,將(1)中的直線平分為等距離的n段(獲得與第3點電勢值相等的最小分割).(3)找到直線上與第3點電勢相同的第4點,連接第3,4點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E=求解電場強度E的大小.,B,,學習效果檢測,D,,,2.如圖所示,a,b,c,d是勻強電場中的四個點,它們正好是一個矩形的四個頂點.電場線與矩形所在平面平行.已知a點的電勢為20V,b點的電勢為24V,d點的電勢為4V,由此可知c點的電勢為()A.4VB.8VC.12VD.24V,B,BD,,,4.如圖所示,A,B兩點相距10cm,E=100V/m,AB與電場線方向的夾角θ=120,求A,B兩點間的電勢差.,答案:-5V,核心素養(yǎng)提升,(教師備用),學長經驗分享,【方法拓展】——作圖法確定電場方向已知電勢的具體值的點要有三個以上,可以采用“作圖法”確定電場的方向.例如A,B和C三個點的電勢是已知的,由以下步驟可以確定電場的方向.1.畫等勢線(1)從三個點中找出電勢最高的點A與電勢最低的點B,并連成線段AB.(2)應用“等分法”在線段AB上找出一個位置C′點,這個C′點的電勢要與C點的電勢相同.,(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,等分點為D,E,則D=6V,連接BD即為電場中的一個等勢面,過A,E,C三點分別作BD的平行線得到另外三個等勢面,過A,B,C三點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,【科學技術社會環(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驗電子工藝品.在高壓靜電球中,皮帶在馬達的帶動下與金屬刷摩擦,使位于玻璃球中部的放電電極得到高電壓,從而向玻璃球內部的真空放電.在玻璃球內沖入少量的惰性氣體,放電過程中,會在真空球內產生變化莫測的光波電暈,很富有奇幻色彩.,