高二物理總復(fù)習(xí)課件 1.5 電場強(qiáng)度與電勢差的關(guān)系 （粵教選修3-1）

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歡迎進(jìn)入物理課堂 電場強(qiáng)度與電勢差的關(guān)系 第五節(jié) 電場的兩大性質(zhì) 力的性質(zhì) 能的性質(zhì) 由電場強(qiáng)度E描述 可用等勢面形象表示 物質(zhì)存在的兩種方式 實(shí)物和場物理學(xué)的兩條主線 力和能 由電勢描述 電勢差 可用電場線形象表示 復(fù)習(xí)鞏固 電勢和電勢差是描述電場的能的性質(zhì)物理量 電場強(qiáng)度是描述電場的力的性質(zhì)的物理量 1 電場強(qiáng)度和電勢分別是描述電場什么性質(zhì)的物理量 定義式分別是什么 WAB q 引入 完成課本P17的 討論與交流 電場強(qiáng)度和電勢是從不同角度描述電場的兩個物理量 而電場力做功與力有關(guān) 而力與電場強(qiáng)度有關(guān) 功也與電勢差有關(guān) 那么 電場強(qiáng)度和電勢差是否也存在一定的關(guān)系呢 以勻強(qiáng)電場為例 一 探究場強(qiáng)與電勢差的關(guān)系如圖所示 勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度為E A B兩點(diǎn)在同一條電場線上 但在兩個不同的等勢面上 它們之間的距離為d 電勢差為UAB 結(jié)論 場強(qiáng)與電勢差的關(guān)系為 A B L B dE 解析 把正電荷q不是沿場強(qiáng)方向由A點(diǎn)移動到B點(diǎn) 則電場力所做的功 從力的角度 AB FLcos qELcos 從能的角度 AB qUAB由上兩式得 UAB ELcos Lcos 為沿場強(qiáng)方向上的距離 用dE表示 說明 dE就是AB兩點(diǎn)沿電場線的投影 如何作出呢 如果不是沿場強(qiáng)方向移動電荷 則有 UAB ELcos EdE或E UAB dE 電場強(qiáng)度與電勢差的關(guān)系 1 公式U Ed和E U d只適用于勻強(qiáng)電場 或 說明 2 U Ed中d必須是沿場強(qiáng)方向的距離 3 在勻強(qiáng)電場中 場強(qiáng)在數(shù)值上等于沿場強(qiáng)方向單位距離上的電勢差 4 電場強(qiáng)度方向 是電勢降落最快的方向 5 場強(qiáng)E和電勢沒有直接的關(guān)系 場強(qiáng)E是絕對的 而電勢是相對的 其值與零勢點(diǎn)選擇有關(guān) 電場強(qiáng)度與電勢差的關(guān)系 或 說明 6 各物理量意義 U 表示兩點(diǎn)電勢差 取絕對值 E 表示勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)d 表示兩點(diǎn)間沿電場線方向的距離本式不帶正負(fù)號 兩點(diǎn)電勢的高低按沿電場線電勢降低判斷 7 場強(qiáng)的單位 1V m 1N C 注意 在非勻強(qiáng)電場中 E和U也有一定的關(guān)系 但不像在勻強(qiáng)電場中的關(guān)系式那么簡單 課本P18的例題 例題一 例 有兩塊平行金屬板A B相隔6cm 接在36V的直流電源上 電源的正極接地 C點(diǎn)在兩板間且到A板的距離為2cm 1 求A B兩板間的場強(qiáng)大小和方向 2 以地為參考點(diǎn) 問 C點(diǎn)的電勢多高 解 1 求A B兩板間的場強(qiáng)大小E UAB d 6 102V m方向由A板指向B板 2 UAC EdAC 12V由UAC jA jC 得jC jA UAC 0 12V 12V 二 電場線與等勢面的關(guān)系1 電場線跟等勢面垂直 沿等勢面移動電荷電場力不做功 2 沿著電場線的方向電勢減小 逆著電場線的方向電勢增加 3 電場線密的區(qū)域等勢面密 等勢面密的區(qū)域場強(qiáng)大 電場線疏的區(qū)域等勢面疏 等勢面疏的區(qū)域場強(qiáng)小 特別注意 電場強(qiáng)度大處電勢不一定高 電勢差不一定大 電場中某點(diǎn)電勢的高低與該點(diǎn)的場強(qiáng)無直接關(guān)系 為什么 為什么 為什么 公式E F q E KQ r E U q的比較 定義式 適合任何電場 q為試探電荷 E與q無關(guān) 決定式 只適合點(diǎn)電荷電場 Q為場源電荷 E由Q所產(chǎn)生 關(guān)系式 只適合勻強(qiáng)電場 d為沿場強(qiáng)方向的距離 拓展 當(dāng)A不動 B板向上平移時 板間的電場強(qiáng)度E怎樣變化 C點(diǎn)的電勢又怎樣變化 課本P18的例題 1 如圖所示 A B C D是勻強(qiáng)電場中一正方形的四個頂點(diǎn) 已知A B C三點(diǎn)的電勢分別為 A 15V B 3V C 3V 由此可得D點(diǎn)電勢 D V 9 例題四 解析 如圖所示 連接A C兩點(diǎn) 取D B 為AC的三等分點(diǎn) UAC 18V D 點(diǎn)電勢為9V B 電勢為3V B 點(diǎn)與B點(diǎn)等勢 將等勢的兩點(diǎn)連起成一等勢面BB 連接D D 可以證明D D BB 所以DD 也是一個等勢面 所以D點(diǎn)電勢 D D 9V 解題回顧 根據(jù)已知幾個點(diǎn)電勢值 利用等分法在電場中找等勢點(diǎn) 是解決此類問題的最基本也是最有效的方法 但不是惟一方法 根據(jù)勻強(qiáng)電場沿任何同一方向在空間上是均勻變化的 所以有UAB UDC 也可求得UD 9V 可見只要對所學(xué)知識靈活運(yùn)用 方法是很多的 由本題條件可知該電場方向?yàn)樾毕蛳?設(shè)場強(qiáng)E與AB成 角 正方形邊長為d 如圖9 2 4所示 則UBC Edsin 3 3 6V UAD Edsin 15 UD 由兩式可解得UD 9V 1 一個點(diǎn)電荷 從靜電場中的a點(diǎn)移到b點(diǎn) 其電勢能的變化為零 則 A a b兩點(diǎn)的場強(qiáng)一定相等B 該點(diǎn)電荷一定沿等勢面移動C 作用于該點(diǎn)電荷的電場力與其移動方向總是垂直的D a b兩點(diǎn)的電勢一定相等 D 練習(xí) 2 兩平行金屬板A B相距d 3cm 接在電壓U 12V的電池組上 電池組的中點(diǎn)接地 圖10 14 1 計算兩板間場強(qiáng) 2 在距A板d 1cm處平行板面插入一塊薄金屬片C 計算AC CB兩區(qū)域的場強(qiáng)及AC CB間電勢差 3 把C板接地后 AC CB兩區(qū)域的場強(qiáng)有何變化 1 400V m 2 400V m 400V m 4v 8v E與Q S成正比 3 600V m 300V m 3 圖中A B C三點(diǎn)都在勻強(qiáng)電場中 已知AC BC ABC 60 BC 20cm 把一個電量q 10 5C的正電荷從A移到B 電場力做功為零 從B移到C 電場力做功為 1 73 10 3J 則該勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)大小和方向是 A 865V m 垂直AC向左B 865V m 垂直AC向右C 1000V m 垂直AB斜向上D 1000V m 垂直AB斜向下 D 4一端固定的長為L的絕緣線 另一端栓住質(zhì)量為m帶電量為q的小球 放在水平向右的勻強(qiáng)電場中 如圖所示 把細(xì)線拉至水平 將小球從A點(diǎn)由靜止釋放 當(dāng)小球向下擺過60 角到達(dá)B位置時 速度恰好為零 求 1 A B兩點(diǎn)間的電勢差 2 勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)大小 5 一個10 5C的電荷從電場外移到電場內(nèi)一點(diǎn)A 外力克服電場力做功0 006J 則A點(diǎn)電勢為多少 如果此電荷從電場外移到電場內(nèi)另一點(diǎn)B時 電場力做功是0 002J 則AB兩點(diǎn)間電勢差UAB為多少 如果有另一個電量是0 2C的負(fù)電荷從A移到B 則電場力做正功還是負(fù)功 大小是多少 600V 200V 800V 負(fù)功 160J 作業(yè) 課本P20 練習(xí)的第3題 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全