河南省焦作市沁阳一中高中物理 第一章第六节 电势差与场强的关系导学案 新人教版选修31(1).doc

河南省焦作市沁阳一中高中物理 第一章第六节 电势差与场强的关系导学案 新人教版选修3-1课前自主学习一、电势差1电场中任意两点间的电势之差叫做_，也叫做电压，它与电势零点的选取无关2电场中a点的电势记作a，b点的电势记作b，则a、b两点间的电势差表示成uab_，b、a两点间的电势差表示成uba_.3电荷q在电场中从a点移动到b点，a、b两点间的电势差为uab，则静电力做的功wabquab，该公式不仅适用于_，而且对_(或任何电场)也成立答案1.电势差2.abba3.匀强电场非匀强电场 二、电势差与电场强度的关系1匀强电场中两点间的电势差等于_与这两点沿_的乘积公式表示为_2在匀强电场中，电场强度的大小等于两点间的_与沿电场方向距离的比值，公式表示为_也就是说，电场强度在数值上等于沿电场方向每单位距离上降低的_3由公式eu/d得出的场强单位是_，以前学习的场强单位是_答案1.电场强度电场方向的距离ued2电势差eu/d电势3.伏/米牛/库核心知识探究一、电势差问题情境物体有高低之分，物体间存在高度差，电场中各点的电势也有高低之分，因此也会存在“电势差”高度差与起点(零点)选择无关，那么，电场中两点间的“电势差”与零电势的选择又有什么关系呢？1电势差的定义是怎样的？跟电压有区别吗？2电势差与静电力做功的关系是怎样的？答案无关1.电势差是电场中两点间电势的差值，又叫电压因此电势差跟电压是一回事2静电力做的功wab等于电荷在a、b两点的电势能之差，即wabepaepbqaqbq(ab)quab，所以uab要点提炼1电势差：电场中两点间_的差值，又叫_，其单位是_2电势差是_，但有正负，uab0，表示a点电势比b点电势_3静电力做功与电势差的关系：wab_或uab_.答案1.电势电压伏特2.标量高 3quab问题延伸1公式wabquab中各物理量的符号处理方法：(1)带正、负号进行运算：把电荷q的电性和两点间的电势差u的正、负代入，算出的功为正，则说明电场力做正功，电荷的电势能减小；算出的功为负，则说明电场力做负功，电荷的电势能增加(2)只将绝对值代入公式运算：即在计算时，q、u都取绝对值，算出的功也是绝对值，至于电场力做的是正功还是负功，可以根据电荷的正、负及电荷移动的方向与电场线方向的关系判断 2用关系式wabquab进行相关计算时要注意w与u的角标要对应，不要造成混乱，因为uabuba，wabwba.二、电势差与电场强度的关系问题情境为了描述电场力的性质，我们引入了电场强度(e)的概念；为了描述电场能的性质，我们引入了电势差(uab)的概念，如图1所示，而力f和功wab又是密切联系的，那么电场强度和电势差的关系如何呢？ 图1 1请同学们根据所学知识自己推导一下场强e和电势差u的关系2公式uabed有适用条件吗？3我们学过几个与场强e有关的表达式？答案1.静电力做功与电势差的关系：wquab；静电力做功可由功的公式表示为：wfd；由场强的定义式可得：fqe；联立以上三式得：ued4公式uabed仅适用于匀强电场5三个公式它们的区别如下表区别公式物理含义引入过程适用范围e是电场强度大小的定义式fq，e与f、q无关，用来描述某点电场的力的性质适用于一切电场ek是真空中点电荷场强的决定式由e和库仑定律导出在真空中，场源电荷q是点电荷e是匀强电场的场强决定式由fqe和wqu导出匀强电场要点提炼1公式ued，只适用于_，d必须是沿场强方向的距离，如果在电场中两点连线不沿场强方向，d的取值应为在场强方向的投影，即为电场中这两点所在的等势面的垂直距离2方向关系：电场强度的方向就是电势_最快的方向答案1.匀强电场2.降落解题方法探究【例1】下列说法正确的是 （ ）aa、b两点的电势差等于将正电荷从a点移到b点时电场力所做的功b电势差是一个标量，但有正负值之分c由于电场力做功跟移动电荷的路径无关，所以电势差也跟移动电荷的路径无关，只跟这两点的位置有关da、b两点的电势差是恒定的，不随零电势面的不同而改变，所以uabuba变式训练1对于电场中的a、b两点，下列说法正确的是() a电势差的定义式uab，说明两点间的电势差uab与静电力做功wab成正比，与移动电荷的电荷量q成反比ba、b两点间的电势差等于将正电荷从a点移到b点静电力所做的功c若将1 c正电荷从a点移到b点，静电力做1 j的功，则两点间的电势差为1 vd若电荷由a点移到b点的过程中，除受静电力外，还受其他力的作用，则电荷电势能的变化就不再等于静电力所做的功例2关于匀强电场中的场强和电势差的关系，下列说法正确的是 ()a任意两点间的电势差等于电场强度的大小和这两点间距离的乘积b沿电场线方向，任意相等距离上电势降落必定相等c电势降低的方向必是场强方向 d在不同的匀强电场中取相同距离的两点，电势差大的其场强也大 图3变式训练2如图3所示，匀强电场场强e100 v/m，a、b两点相距10 cm，a、b连线与电场线夹角为60，则b、a两点之间的电势差为()a10 v b10 vc5 v d5 v【即学即练】1如图4所示，是一个点电荷电场的电场线(箭头线)和等势面(虚线)，两等势面之间的电势差大小为2 v，有一个带电荷量为q1.0108 c的电荷，从a点沿不规则曲线路径移到b点，电场力做功为()图4a2.0108 j b2.0108 jc1.60107 j d4.0108 j2如图5所示是匀强电场中的一组等势面，每两个相邻等势面的距离是25 cm，由此可确定电场强度的方向及大小为() a竖直向下，e0.4 n/cb水平向右，e0.4 n/cc水平向左，e40 n/cd水平向右，e40 v/m 图53下列静电学公式中，f、q、e、u、r和d分别表示电场力、电荷量、场强、电势差及距离，fk，ek，e，ued，有关四个公式的下列说法中正确的是()a它们都只对点电荷或点电荷的电场成立b只对点电荷或点电荷电场成立，对任何电场都成立 c只对点电荷成立，对任何电场都成立，只对匀强电场成立 d只对点电荷成立，对任何电场都成立4. 如图所示的电场中，将2 c的正电荷分别由a、c两点移动到b点时，静电力所做的功分别是30 j、6 j，如果取b点为零电势点，a、c两点的电势分别是a_，c_，ac间的电势差uac_，如果取a为零电势点，那么b_，c_，uac_概念规律演练知识点一对公式ued的理解1下列关于匀强电场中场强和电势差的关系，正确的说法是()a任意两点之间的电势差，等于场强和这两点间距离的乘积b在任何方向上，若两点间距离相等，则它们之间电势差就相等c沿着电场线方向，任何相同距离上的电势降落必定相等d电势降落的方向必定是电场强度的方向2. 如图实线为某电场的电场线，虚线为等势线，已知c为线段ab的中点，过a、b的等势线的电势分别为30 v和10 v则c点的电势()ac20 vbc20 vcc8 v/mbw6106 je6 v/mcw8106 je8 v/mdw6106 je6 v/m9. 如图所示，a、b、c三点都在匀强电场中，已知acbc，abc60，b20 cm，把一个电荷量q105 c的正电荷从a移到b，电场力做功为零；从b移到c，电场力做功为1.73103 j，则该匀强电场的场强大小和方向是()a865 v/m，垂直ac向左b865 v/m，垂直ac向右c1 000 v/m，垂直ab斜向上d1 000 v/m，垂直ab斜向下10. a、b、c为匀强电场中的三点，如图，a6 v，b2 v，c2 v，试画出匀强电场过a点的一条电场线(作图过程要体现依据痕迹)11. 如图所示为一组未知方向的匀强电场的电场线，将1106 c的负电荷由a点沿水平线移至b点，静电力做了2106 j的功，a、b间的距离为2 cm.问：(1)匀强电场场强多大？方向如何？(2)a、b两点间的电势差多大？若b点电势为1 v，a点电势为多少？12. 如图所示平行金属带电极板a、b间可看成匀强电场，场强e1.2102 v/m，极板间距离d5 cm，电场中c和d点分别到a、b两板的距离均为0.5 cm，b板接地，则：(1)c和d两点的电势、两点间电势差各为多少？(2)将点电荷q2102 c从c点匀速移到d点时外力做多少功？参考答案：解题方法探究 例1bc解析解答本题的关键是要全面地理解电势差这个概念，从电势差的定义可知a项错误从电势差的特性可知电势差是标量，但有正、负值之分，b项正确从电场力做功的特性及电势差的定义可知两点间电势差只与两点间位置有关，c项正确电势差可以反映出两点电势的高低，uabuba，故d项错误变式训练1c解析两点间的电势差由电场本身决定，与移动电荷及静电力做功无关，故a错；电荷在电场中运动时，不管受几个力作用，其电势能变化总等于静电力做功，故d错；由公式uab，可知b错，c对例2b解析本题的关键是理解匀强电场中场强与电势差的关系，公式e中，d是沿场强方向上两点的距离，由此很容易判断出a、d错，b项正确；场强的方向是电势降低“最快的”方向，而不是指电势降低的方向，故c项错误变式训练2答案c解