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《高中物理第一章静电场1.6电势差与电场强度的关系知识导航学案新人教版选修3_1》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、6电势差与电场强度的关系课标解读1.理解匀强电场中电势差与电场强度的关系式U=Ed,并能够导出这个关系式.2.会用关系式U=Ed进行有关计算.3.在非匀强电场中能够应用该关系式进行定性讨论.课前思考1.在安全用电常识中,有一个涉及“跨步电压”现象的问题.你知道什么是“跨步电压”吗?答案:地下电缆漏电、高压电线断裂后触地等情况,都会在地面上形成以漏电处为圆心的辐射状电场,沿电场方向任意两点之间就会有电势差.若有人处在其中,在人沿远离漏电处跨步逃离的情况下,两脚间就有一电压,即跨步电压,人就会触电.人若不动就不会触电,若要逃离的话,就要采用袋鼠式走动的方式,即跳跃的方式逃离,
2、就可以避免“跨步触电”.2.为什么说匀强电场的电场线是等间距的平行线?答案:可以用在电场中移动电荷一周静电力做功等于零的规律来证明.自主研学1.匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两点沿_______的距离的乘积.公式表示为_______.2.在匀强电场中,电场强度的大小等于两点间的_______与两点沿电场方向距离的比值,公式为_______.也就是说,电场强度在数值上等于沿电场方向每_______距离上降低的电势.三点剖析一、电场强度三个公式的对比区别公式物理含义引入过程适用范围E=是电场强度大小的定义式F∝q,与F、q无关,是反映某点电场的性质适用于一切电场E=
3、是真空中点电荷场强的决定式由E=和库仑定律导出在真空中,场源电荷Q是点电荷E=是匀强电场中场强的决定式由F=qE和W=qU导出匀强电场二、公式U=Ed的推导图1-6-1如图1-6-1所示,在匀强电场中,把电荷q从A移到B,电场力做功为WAB=qUAB,且与路径无关.设长为d,则WAB=F··cosθ=Eq·cosθ=Eq·d.因UAB=,故UAB=E·d或E=.这就是匀强电场中电势差与场强的关系式.三、如何才能将U=Ed应用在非匀强电场中图1-6-2前面讲到,公式U=Ed只适用于匀强电场,但在非匀强电场问题中,我们也可以用此式来比较电势差的大小.例如图1-6-2是一非匀强
4、电场,某一电场线上A、B、C三点=,比较UAB和UBC的大小.我们可以设想,AB段的场强要比BC段的场强大,因而,UAB=E1·AB,UBC=E2·BC,UAB>UBC,这里的E1、E2分别指AB段、BC段场强的平均值.由此我们可以得出一个重要结论:在同一幅等势面图中,等势面越密的地方场强越大.事实上,在同一幅等势面图中,我们往往把每个相邻等势面间的电势差取一个定值,如果等势面越密,即相邻等势面的间距越小,那么场强E=U/d就越大.这种分析方法就是在必修教材中学习的微元思想.在电场中沿电场线取一个很小的距离Δd,两端的电势差为ΔU,则有E=,或者ΔU=EΔd.精题精讲图1
5、-6-3例1图1-6-3中A、B、C三点都在匀强电场中,已知AC⊥BC,∠ABC=60°,BC=20cm.把一个电荷量q=10-5C的正电荷从A移到B,电场力的做功为零;从B移到C,电场力做功为-1.73×10-3J,则该匀强电场的场强大小和方向是（）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斜向下思路解析把电荷q从A移到B,电场力不做功,说明A、B两点在同一等势面上,因该电场为匀强电场,等势面应为平面,故图中直线AB即为等势线,场强方向应垂直于等势面,可见,选项A、B不正确.UBC==V=-
6、173V,B点电势比C点低173V,因电场线指向电势降低的方向,所以场强的方向必垂直于AB斜向下.场强大小E===V/m=1000V/m,因此选项D正确,C错误.答案:D绿色通道本题涉及到较多的知识点,如电场线、等势面、电场力的功、电势差、场强与电势差的关系等等.解题时要把握其特点,如等势面的特点:在等势面上移动电荷不做功、匀强电场的等势面是一簇平面、电场线与等势面垂直等;搞清楚关系,如电场线与等势面的关系、场强与电势差的关系、电场力的功与电势差的关系等.对这些知识及其内在联系的学习和理解,是解决复杂问题的基础.例2匀强电场中有A、B、C三点构成三角形,边长均为4cm,将
7、一带电荷量q=1.0×10-10C的正电荷(不计重力),从A点移到C点,电场力做功为-×10-9J,若把同一电荷从A点移到B点,电场力做功也为-×10-9J.那么该电场的场强是多大?思路解析图1-6-4如图1-6-4所示,把正电荷从电场中的A点分别移到C点或B点,电场力做的功相同,根据W=qU可知,B、C两点电势相同,在同一等势面上.由于电场中的等势面与电场线垂直,可见A点与BC等势面在场强方向的距离d=sin60°=4×10-2×m=2×10-2mA、B两点的电势差UAB===-10V.该电场的电场强度E==V/m=5×10
