高中物理人教必修三10.3 電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系學(xué)案

1、電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1理解勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系U=Ed，并且能夠推導(dǎo)出這個(gè)關(guān)系式。2會(huì)用關(guān)系式U=Ed進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算。3理解電勢(shì)與場(chǎng)強(qiáng)無直接的關(guān)系?！緦W(xué)習(xí)重難點(diǎn)】電勢(shì)與場(chǎng)強(qiáng)無直接的關(guān)系；會(huì)用關(guān)系式U=Ed進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算。【學(xué)習(xí)過程】一、新課學(xué)習(xí)【思考】如圖所示的一個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)大小為E，A、B是沿電場(chǎng)方向上的兩點(diǎn)，其電勢(shì)差為U，A、B之間相距為D現(xiàn)將一個(gè)電荷量為q的電荷由A移到B。（1）從力和位移的角度計(jì)算靜電力所做功的大??；通過A、B間的電勢(shì)差計(jì)算靜電力做功的大小。（2）比較兩次計(jì)算的功的大小，說明電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度有何關(guān)系。（3）B、C在同一等勢(shì)面上，UAC與電場(chǎng)

2、強(qiáng)度有何關(guān)系？1電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系（1）關(guān)系式：UAB_或EUAB/d（2）物理意義：勻強(qiáng)電場(chǎng)中兩點(diǎn)間的電勢(shì)差等于_與這兩點(diǎn)_的乘積。（3）適用條件：_電場(chǎng)；d為兩點(diǎn)沿_的距離。2公式EUAB/d的意義（1）意義：在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，電場(chǎng)強(qiáng)度的大小等于兩點(diǎn)間的_與這兩點(diǎn)_的比值（2）電場(chǎng)強(qiáng)度的另一種表述：電場(chǎng)強(qiáng)度在數(shù)值上等于沿_方向每單位距離上降低的_。（3）電場(chǎng)強(qiáng)度的另一個(gè)單位：由EUAB/d可導(dǎo)出電場(chǎng)強(qiáng)度的另一個(gè)單位，即_，符號(hào)為_；1_1 N/C【即學(xué)即用】判斷下列說法的正誤（1）公式UEd適用于所有電場(chǎng)。( )（2）由UEd可知，勻強(qiáng)電場(chǎng)中兩點(diǎn)的電勢(shì)差與這兩點(diǎn)的距離成正比。( )（3）勻

3、強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)值等于沿電場(chǎng)線方向每單位長(zhǎng)度上的電勢(shì)差值。( )（4）沿電場(chǎng)線方向任意相同距離上的電勢(shì)差必相等。( )（5）在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，任意兩點(diǎn)間的電勢(shì)差等于場(chǎng)強(qiáng)與這兩點(diǎn)間距離的乘積。( )3探究電勢(shì)與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系【思考】電場(chǎng)強(qiáng)度大電勢(shì)是否一定高？反之又如何？總結(jié)： 【思考】電場(chǎng)強(qiáng)度為零的點(diǎn)電勢(shì)一定為零嗎？反之又如何呢？總結(jié)： 4三個(gè)場(chǎng)強(qiáng)公式的區(qū)別5場(chǎng)強(qiáng)與電勢(shì)的比較【達(dá)標(biāo)檢測(cè)】一、選擇題1萬有引力可以理解為：任何有質(zhì)量的物體都要在其周圍空間產(chǎn)生一個(gè)引力場(chǎng)，而一個(gè)有質(zhì)量的物體在其他有質(zhì)量的物體所產(chǎn)生的引力場(chǎng)中都要受到該場(chǎng)的引力作用。這種情況可以與電場(chǎng)相類比，那么在地球產(chǎn)生的引力場(chǎng)中的重力加速度，

4、可以與電場(chǎng)中下列哪種物理量相類比（）A電勢(shì)B電勢(shì)能C電場(chǎng)強(qiáng)度D靜電力答案C解析在地球產(chǎn)生的引力場(chǎng)中的重力加速度geq f(G,m)，與電場(chǎng)類比知Eeq f(F,q)，選項(xiàng)C正確。2在電場(chǎng)中，一個(gè)電子由a點(diǎn)移到b點(diǎn)時(shí)靜電力做功為5 eV，則以下說法中正確的是（）A電場(chǎng)強(qiáng)度的方向一定由b沿直線指向aBA、B兩點(diǎn)間電勢(shì)差Uab5 VC電子的電勢(shì)能減少5 eVD電子的電勢(shì)能減少5 J答案C3關(guān)于電勢(shì)差的說法中正確的是（）A兩點(diǎn)間的電勢(shì)差等于電荷從其中一點(diǎn)移到另一點(diǎn)時(shí)靜電力所做的功B1 C電荷從電場(chǎng)中一點(diǎn)移動(dòng)到另一點(diǎn)，如果靜電力做了1 J的功，這兩點(diǎn)間的電勢(shì)差就是1 VC在兩點(diǎn)間移動(dòng)電荷時(shí)，靜電力做功的

5、多少跟這兩點(diǎn)間的電勢(shì)差無關(guān)D兩點(diǎn)間電勢(shì)差的大小跟放入這兩點(diǎn)的電荷的電荷量成反比答案B4如圖所示，虛線A、B、C代表電場(chǎng)中三個(gè)等勢(shì)面，相鄰等勢(shì)面之間的電勢(shì)差相等，即UabUbc，實(shí)線為一帶正電的質(zhì)點(diǎn)，僅在靜電力作用下通過該區(qū)域時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡，P、Q是這條軌跡上的兩點(diǎn)，據(jù)此可知（）A三個(gè)等勢(shì)面中，a的電勢(shì)最高B帶電質(zhì)點(diǎn)在P點(diǎn)具有的電勢(shì)能比在Q點(diǎn)具有的電勢(shì)能大C帶電質(zhì)點(diǎn)通過P點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能比通過Q點(diǎn)時(shí)大D帶電質(zhì)點(diǎn)通過P點(diǎn)時(shí)的加速度比通過Q點(diǎn)時(shí)大答案ABD解析由等勢(shì)面的特點(diǎn)及電荷運(yùn)動(dòng)的軌跡可判斷電荷所受靜電力的方向與等勢(shì)面垂直向下，即電場(chǎng)的方向垂直等勢(shì)面向下，則abc，故A正確；電荷在三個(gè)等勢(shì)面上的電勢(shì)能E

6、paEpbEpc，故B正確；因?yàn)閯?dòng)能與電勢(shì)能之和不變，所以動(dòng)能EkaEkb0；帶正電的粒子從A到D靜電力不做功，從D到D靜電力做正功，其電勢(shì)能是減小的，而帶負(fù)電的粒子從A到D靜電力不做功，從D到D靜電力做負(fù)功，其電勢(shì)能是增大的；靜電力做功與路徑無關(guān)，與初、末狀態(tài)的位置有關(guān)，綜上所述，B、D選項(xiàng)正確二、計(jì)算論述題1如圖所示，光滑絕緣細(xì)桿豎直放置，它與以正電荷Q為圓心的某圓交于B、C兩點(diǎn)，質(zhì)量為m、帶電荷量q的有孔小球從桿上A點(diǎn)無初速度下滑，已知qQ，ABh，小球滑到B點(diǎn)時(shí)的速度大小為eq r(3gh)。求：（1）小球由A到B的過程中靜電力做的功。（2）AC兩點(diǎn)的電勢(shì)差。答案（1）eq f(1,2

7、)mgh（2）eq f(mgh,2q)解析（1）因?yàn)闂U是光滑的，所以小球從A到B過程中只有兩個(gè)力做功：靜電力做的功WE和重力做的功mgh，由動(dòng)能定理得：WEmgheq f(1,2)mveq oal(2,B)代入已知條件vB eq r(3gh)得靜電力做功WEeq f(1,2)m3ghmgheq f(1,2)mgh。（2）因?yàn)锽、C在同一等勢(shì)面上，所以BC，即UACUAB由WqU得UABUACeq f(WE,q)eq f(mgh,2q)2為使帶負(fù)電的點(diǎn)電荷q在一勻強(qiáng)電場(chǎng)中沿直線勻速地由A運(yùn)動(dòng)到B，必須對(duì)該電荷施加一個(gè)恒力F，如圖所示。若AB0.4 m，37，q3107 C，F(xiàn)15104 N，A點(diǎn)的電勢(shì)100 V。（不計(jì)負(fù)電荷受的重力）（1）在圖中用箭頭標(biāo)出電場(chǎng)線的方向，用虛線畫出通過A、B兩點(diǎn)的等勢(shì)線，并標(biāo)明它們的電勢(shì)。（2）求q在由A到B的過程中電勢(shì)能的變化量。答案（1）見解析圖（2）電勢(shì)能增加4.8105 J解析（1）電荷由A勻速運(yùn)動(dòng)到B，說明電荷受到的靜電力與恒力F是一對(duì)平衡力，等大反向，又因?yàn)槭秦?fù)電荷，所以靜電力跟場(chǎng)強(qiáng)的方向相反，可以判斷出場(chǎng)強(qiáng)與F同向。再根據(jù)電場(chǎng)線與等勢(shì)面垂直畫出過A、B兩點(diǎn)的等勢(shì)線，如右圖所示。要求B點(diǎn)的電勢(shì)和由A到B過程中電荷電