高一物理电势差 电场强度与电势差的关系人教实验版知识精讲.doc

用心爱心专心高一物理电势差电场强度与电势差的关系人教实验版【本讲教育信息】一.教学内容：电势差电场强度与电势差的关系知识要点：1.掌握电势差的概念2.掌握电势差与电场力做功的关系3.掌握电势差与场强关系及使用条件4.掌握电势差与场强的关系的应用题二.重点、难点解析（一）电势差电势差的定义：电场中两点电势的差值。讨论：①由于电势是标量，所以电势差也是标量，没有方向性。=2\*GB3②电势差是标量，但有正负，若为正表示。若为负表示，若=0表示＝。③注意，与的区别因为=－，=－，所以=－。=4\*GB3④虽然选择不同的零势能面，某点的电势能值可以是不同的，但两点间的电势之差是相同的，与零势能面选取无关。=5\*GB3⑤注意电势差与电压的不同，若说明是求AB两点间的电势差，则=—，有正负之分。若说明是求AB两点间的电势差=—，也有正负之分。若说明是AB两点间的电势差，未说明是还是时，则表示求电压，只求绝对值即可。（二）电势差与电场力做功的关系由前面讲过的知识可知，若电量为q的试探电荷在电场中A点具有的电势能为，在B点具有的电势能为，则把电荷由A位置移到B位置电场力做的功为，由电场力做功与电势能变化的关系可得=EPA-EPB，又因为，所以=q（—）=q。注意：①=q。在任何电场中都可以用该式求电场力做功，解决了在非匀强电场中电场力做功的计算问题。②在应用公式，时应注意各物理量都有符号，进行计算时应代入符号进行运算，结果的正负就说明所求物理量的大小、高低或正负。例如：将一个电荷量为的电荷从电场中的A点移到B点，静电力做功为，则A、B两点间的电势差。表示A点电势比B点电势高20V。计算时，也可将各物理量均取绝对值代入，然后再由题意分析判断两点间的电势高低关系或其他问题。③在匀强电场中，由于电场力是恒力，所以我们还可以用功的计算公式处理。④电场力做功的单位在国际单位制中是J。练习：若把一个电子（带电量为－e）由，若且=－1V，则从，电场力对电子做的功为（正功还是负功），大小为，，此换算关系要熟记。（三）电场强度与电势差的关系1.①的使用条件：匀强电场。②表示：两点沿场强方向的距离。③利用求电势差时，是没有正负的，但是在用时需要讨论初末位置间电势之差的正负。2.单位：证明在国际单位制中3.由U=Ed，将得U/d的大小在数值上等于沿场强方向单位长度的电势差（在匀强电场中）。讨论如图：在匀强电场中，沿电场线方向，、与电场线方向有一定夹角：在同一等势面上。则沿方向电势逐渐降低，因而电势降落的方向不是唯一的，而是有很多方向，且＝＝，但由于、、间的距离不同，可以说沿方向电势降落的最快，即电场强度方向是电势降落的最快的方向。4.区分电场强度的三个公式：、、。三个公式意义不同，引入过程不同，适用范围不同，现列表比较如下：区别公式物理含义引入过程适用范围电场强度的定义式为反映电场的性质而引入适用于任意电场真空中点电荷场强的计算式由和库仑定律导出真空中点电荷匀强电场中场强的计算式由和导出匀强电场5.公式或只适用于匀强电场的计算，但对一些非匀强电场的问题，也可由公式进行定性的判断，例如，如图所示，点电荷Q的电场中有A、B、C三点，=，要求比较UAB与UBc的大小，我们知道，AB段中各点的场强要比BC段中各点的场强大，因此AB段的平均场强要比BC段的平均场强大，由可知UAB>UBC，同理，我们也可以分析出为什么在同一等势面分布图中，等势面越密处场强就越大，因为同一等势图上相邻等势面的电势差是定值，等势面密对应d小，所以场强必然大。【典型例题】例1.如图所示，一负点电荷产生的电场中有A、B两点，两点间电势差为200V，电荷量为的电荷从B移到A，它的电势能改变多少？是增加还是减少？该电荷在A、B两点的电势能哪个大?哪点场强大?哪点电势高?解析：B移到A，电势能的改变量电势能是增加还是减少可分三步判定：（1）静电力是什么方向——由于移动的是负电荷，它受静电力的方向跟场强方向相反（图示向右）（2）电荷移动方向和静电力方向的关系——电荷由B向A移动，与受静电力方向相反。（3）静电力做正功还是做负功——静电力做负功，因而电势能增加。所以本题中电荷的电势能增加，电荷在A点的电势能较大，由点电荷场强公式，电场中，则，A点场强大，由沿电场线方向电势越来越低，可知，B点电势高，或由负电荷克服电场力做功，一定是由从高电势点移向低电势点，亦可知，B点电势高，显然，本题用电场力方向来比较电势高低更简单。小结：通过本例介绍了判断电势能的增减、比较电势的高低的基本方法，望认真体会，熟练掌握。例2.下图是一匀强电场，场强E＝2×102N／C，现让一个电荷量q＝4×10-8C的负电荷沿电场方向从M点移到N点，MN间的距离x＝30cm，试求：（1）电荷从M点移到N点电势能的变化。（2