新高中物理 1.5电场强度与电势差的关系 第1课时学案（含解析）粤教版选修31.doc

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ued，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ued.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，a、c间的距离为l)答案(1)fqewabfdqedwabquab(2)uabed(3)wacqelcos qed，wacquac，uaced要点提炼1公式ued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ued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d10 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q0，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ued可求出各点与q板间的电势差，即各点的电势(1)场强e vm15102 vm1q、a间电势差uqaed5102(104)102 v30 v所以a点电势a30 v，p点电势pupq50 v(2)当q板向左平移5 cm时，两板间距离d(105) cm5 cmq板与a点间距离变为d(104) cm5 cm1 cm电场强度e vm11.0103 vm1q、a间电势差uqaed1.01031.0102 v10 v所以a点电势a10 v.答案(1)50 v30 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ba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()aa点场强小