2022年人教版高中選修3-1 第1章第6節(jié) 電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系（教案）

2022年人教版高中選修3-1 第1章第6節(jié) 電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系（教案）【知識與技能】1、理解勻強(qiáng)電場中電勢差與電場強(qiáng)度的定性、定量關(guān)系對于公式U=Ed要知道推導(dǎo)過程2、能夠熟練應(yīng)用U=Ed解決有關(guān)問題【過程與方法】通過對勻強(qiáng)電場中電勢差和電場強(qiáng)度的定性、定量關(guān)系的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的分析、解決問題的能力【情感態(tài)度與價值觀】從不同角度認(rèn)識電場、分析尋找物理量之間的內(nèi)在聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生對科學(xué)的探究精神，體會自然科學(xué)探究中的邏輯美【教學(xué)過程】重難點(diǎn)一、電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系式推導(dǎo)如圖所示，在勻強(qiáng)電場中把電荷q從A移動到B，靜電力做功WABqUAB靜電力是恒力，所以靜電力做的功也可以這樣求：WABqElcosqEd由以上兩式得qUABqEd，UABED勻強(qiáng)電場中電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系(1)勻強(qiáng)電場中兩點(diǎn)間的電勢差等于電場強(qiáng)度與這兩點(diǎn)沿電場方向的距離的乘積(2)公式：UABED(3)應(yīng)用此公式注意兩點(diǎn)：公式只適用于勻強(qiáng)電場，但可對非勻強(qiáng)電場進(jìn)行定性分析；公式中的“d”一定是“沿電場方向的距離”3UEd的兩個推論(1)在勻強(qiáng)電場中，沿任意一個方向，電勢下降都是均勻的，故在同一直線上相同間距的兩點(diǎn)間電勢差相等如果把某兩點(diǎn)間的距離平均分為n段，則每段兩端點(diǎn)間的電勢差等于原電勢差的1/n.(2)在勻強(qiáng)電場中，沿任意方向相互平行且相等的線段兩端點(diǎn)的電勢差相等4在非勻強(qiáng)電場中，公式E可用來定性分析問題，由E可以得出結(jié)論：在等差等勢面中等勢面越密的地方場強(qiáng)就越大，如圖甲所示再如圖乙所示，a、b、c為某條電場線上的三個點(diǎn)，且距離abbc，由于電場線越密的地方電場強(qiáng)度越大，故UabUbC【特別提醒】應(yīng)用UABE·d時注意d必須是沿電場強(qiáng)度方向的距離，如果A、B兩點(diǎn)間距為L，兩點(diǎn)連線不沿電場強(qiáng)度方向，計算電勢差時，d的取值應(yīng)為L在電場強(qiáng)度方向上的投影，即為A、B兩點(diǎn)所在的等勢面的垂直距離【典型例題】如圖所示，兩個平行金屬板AB中間為一勻強(qiáng)電場，AB相距10cm,CD為電場中的兩點(diǎn)，CD=8cm,CD連線和電場方向成60°角，C點(diǎn)到A板的距離為2cm.，已知質(zhì)子從C點(diǎn)移到D點(diǎn),電場力做功為 3.2×10-17J。ABCD60°）求：(1)勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度; (2)AB兩點(diǎn)間的電勢差. (3)若將A板接地,則C、D兩點(diǎn)的電勢各為多大?【答案】（1）5000V/m （2）500V（3）-100V；-300V【解析】 (1)由W=qU得UCD=200V由幾何關(guān)系得d=CDcos600=8cm×cos600=4cmE=5000V/m(2)UAB=E·AB=5000V/m×0.1v=500V(3) UAC=E·AC=5000V/m×0.02m=100VUAC=A-cA=0 c=-100VUAD=E·AD=5000V/m×0.06m=300VUAD=A-DA=0 D=-300V重難點(diǎn)二、電場強(qiáng)度三個公式的對比電場強(qiáng)度的另一種表述1內(nèi)容：在勻強(qiáng)電場中，電場強(qiáng)度的大小等于兩點(diǎn)間的電勢差與兩點(diǎn)沿電場強(qiáng)度方向距離的比值2公式：E.3數(shù)值：電場強(qiáng)度在數(shù)值上等于沿電場方向每單位距離上降低的電勢4單位：V/m，根據(jù)電場強(qiáng)度的兩個定義式知，1 V/m1 N/C5.電場強(qiáng)度的方向是電勢降落最快的方向，只有沿電場強(qiáng)度方向，單位長度上的電勢差才最大如圖所示，AC方向電勢降落最快電場強(qiáng)度三個公式的對比區(qū)別公式物理含義引入過程適用范圍E是電場強(qiáng)度大小的定義式Fq，E與F、q無關(guān)，是反映某點(diǎn)電場的性質(zhì)適用于一切電場Ek是真空中點(diǎn)電荷場強(qiáng)的決定式由E和庫侖定律導(dǎo)出在真空中，場源電荷Q是點(diǎn)電荷E是勻強(qiáng)電場中場強(qiáng)的定義式由FqE和WqU導(dǎo)出勻強(qiáng)電場【特別提醒】(1)在選取物理公式時，首先要注意公式的適用條件，然后判斷題目中物理情境是否滿足公式的適用條件。(2)據(jù)UEd可以得出結(jié)論：勻強(qiáng)電場中電勢差與d成正比，但不能由E而說E與d成反比?！镜湫屠}】如圖所示，在水平向右的勻強(qiáng)電場中，有一電荷量為-4×10-7C的負(fù)點(diǎn)電荷從A點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn)，電場力做功為3.2×10-6J，AB間距離4m，與水平方向夾角為600；求：（1）AB間電勢是多少？（2）勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度多大？（3）如果A點(diǎn)的電勢為-4V，求B點(diǎn)的電勢為多大？【答案】（1）-8V（2）4N/C（3）4V【解析】（1）AB間電勢（2）勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度（3）因UAB=A-B =-8V；A=-4V，則B=4V