高中物理 电势差与电场强度的关系教案 人教版第二册.doc

13．7电势差与电场强度的关系一、教学目标1．定性掌握电势差与场强的关系。2．定量掌握匀强场中电势差与场强的关系。二、教学重点、难点1．场强方向——电势降低最快的方向。2．U=E·d——d为沿场强方向两点所在等势面间距离。三、教学方法：讲授法四、教具：投影仪、幻灯片五、教学过程：（一）引入新课场强是跟电场对电荷的作用力相联系的电势差是跟电场力移动电荷做功相联系的。那么场强与电势差有什么关系呢？我们以匀强场为例来研究。（二）进行新课前面讲过沿着电场线方向也就是沿着场强的方向电势越来越低从图中可以看出沿AB、AD、AC方向电势都在降低但沿AB方向距离最短即降低得最快而AB方向即为场强方向可见场强的方向是指向电势降低最快的方向。1．场强方向是指向电势降低最快的方向。我们再来研究场强和电势差的数量关系。设AB间距离为d电势差为U1场强为E。把正电荷q从A点移到B时电场力qE所做的功为W=qEd。利用电势差和功的关系这个功又可求得为W=qU比较这两个式子可得W=qEd=Uq即U=Ed。这就是说在匀强电场中沿场强方向的两点间的电势差等于场强和这两点间距离的乘积。如果不是沿场强方向的呢？例如AD两点间电势差仍为U设AD间距离s与AB夹角α将正电荷从A移动到D受电场力方向水平向右与位移夹角α故电场力做功为W=Eqscosαscosα=d所以W=Eqscosα=Eqd。利用电势差和功的关系W=qU比较这两个式子可得U=Escosα=Ed。d为AB两点间距离也是AB所在等势面间距离或者可以说是AD两点间距离s在场强方向的投影。2．U=Ed。U为两点间电压E为场强d为两点间距离在场强方向的投影。3．由U=Ed得E=U/d可得场强的另一个单位：V/m。1伏/米＝＝1牛/库所以场强的两个单位伏/米牛/库是相等的。注意：此公式只适用于匀强场。（三）例题精讲【例1】匀强电场E=200N/CUAC=5VAB间距离多少？UAC＝Ed＝m=2.5×m＝5×m【例2】匀强电场电场线与AC平行把10C的负电荷从A移至B的电场力做功6×10JAB长6cm求：（1）场强方向；（2）设B处电势为1V则A处电势为多少？（3）场强为多少？电子在A点电势能为多少？解（1）将负电荷从A移至B电场力做正功所以所受电场力方向沿A至C又因为是负电荷场强方向与负电荷受力方向相反所以场强方向应为C至A方向。（2）由W=qUU=W/q=6×10J/10C=6V即AB两点间电势差为6V。沿电场线方向电势降低B点电势高于A点电势。U=UB-UAUB=1VUA=UB-UUA=1V-6V=-5V即A点的电势-5V。（3）由B向AC做垂线交于DD与B在同一等势面上。＝＝U＝6V沿场强方向AD两点间距离为＝6×cm＝3cm＝0.03m所以E＝＝200V/m。（4）电子在A点的电势能E=qU=（-e）×（-5V）=5eV（注：计算电势能时要带号运算。）【例3】一个10-5C的电荷从电场外移到电场内一点A外力克服电场力做功0.006J则A点电势为多少？如果此电荷从电场外移到电场内另一点B时电场力做功是0.002J则AB两点间电势差UAB为多少？如果有另一个电量是0.2C的负电荷从A移到B则电场力做正功还是负功大小是多少？解（1）正电荷在场外时电势能、电势均为零从场外移至A点电场力做负功所以电势能增加即在A点正电荷具有的电势能为正A点的电势也为正又因为W=qUA∞所以UA∞＝W/q＝0.006J/10-5C＝6×102VU∞＝0UA∞＝UA-U∞UA＝6×102V（2）W＝qUABUAB＝W/q＝0.002J/10-5C＝2×102V。（3）将10－5C的正电荷从A移至B时电场力做正功如果将负电荷从A移到B负电荷所受电场力方向与正电荷所受电场力方向相反电场力对正电荷做正功对负电荷做功为负大小为W=qUAB=0.2C×2×102V=40J（四）课堂练习见教材133页练习六（1）、（2）、（3）题。（五）布置作业133页练习六（4）、（5）、题做在作业本上。说明：1．学习本节课学生易犯的一个错误是把电势高低与场强大小直接联系起来认为电场中某点电势高（低）电场强度就大（小）。因此我们在引入课题时要正确强调讨论电势差和场强的关系并且在一开始先指出这两个概念的不同之处。2．在引导学生推导关系的过程中要注意让学生仔细体会推导思路物理意义：从力的角度计算功是W=qEd从能的角度来计算是W==qU。3．要使学生明确公式U=Ed的使用条件是：匀强电场且沿着场强方向。