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=Eqscosα，scosα=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/C，UAC=5V，AB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6×10J，AB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=qU
U=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-UA，UB=1V，UA=UB-U，UA=1V-6V=-5V，即A点的电势-5V。
（3）由B向AC做垂线交于D，D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＝6×102V，U∞＝0，UA∞＝UA-U∞，UA＝6×102V
（2）W＝qUAB，UAB＝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。