物理必修 第三冊3 電勢差與電場強度的關(guān)系導(dǎo)學(xué)案

這是一份物理必修 第三冊3 電勢差與電場強度的關(guān)系導(dǎo)學(xué)案，共6頁。學(xué)案主要包含了學(xué)習(xí)目標(biāo)，學(xué)習(xí)重難點，學(xué)習(xí)過程，即學(xué)即用，達標(biāo)檢測等內(nèi)容，歡迎下載使用。
電勢差與電場強度的關(guān)系 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1．理解勻強電場中電勢差與電場強度的關(guān)系U=Ed，并且能夠推導(dǎo)出這個關(guān)系式。2．會用關(guān)系式U=Ed進行有關(guān)的計算。3．理解電勢與場強無直接的關(guān)系。【學(xué)習(xí)重難點】電勢與場強無直接的關(guān)系；會用關(guān)系式U=Ed進行有關(guān)的計算。【學(xué)習(xí)過程】一、新課學(xué)習(xí)【思考】如圖所示的一個勻強電場，場強大小為E，A、B是沿電場方向上的兩點，其電勢差為U，A、B之間相距為D．現(xiàn)將一個電荷量為q的電荷由A移到B。（1）從力和位移的角度計算靜電力所做功的大??；通過A、B間的電勢差計算靜電力做功的大小。（2）比較兩次計算的功的大小，說明電勢差與電場強度有何關(guān)系。（3）B、C在同一等勢面上，UAC與電場強度有何關(guān)系？1．電勢差與電場強度的關(guān)系（1）關(guān)系式：UAB＝________或E＝UAB/d（2）物理意義：勻強電場中兩點間的電勢差等于________與這兩點__________的乘積。（3）適用條件：①________電場；②d為兩點沿____________的距離。2．公式E＝UAB/d的意義（1）意義：在勻強電場中，電場強度的大小等于兩點間的________與這兩點____________________的比值（2）電場強度的另一種表述：電場強度在數(shù)值上等于沿________方向每單位距離上降低的________。（3）電場強度的另一個單位：由E＝UAB/d可導(dǎo)出電場強度的另一個單位，即____________，符號為________；1________＝1 N/C【即學(xué)即用】判斷下列說法的正誤（1）公式U＝Ed適用于所有電場。(    )（2）由U＝Ed可知，勻強電場中兩點的電勢差與這兩點的距離成正比。(    )（3）勻強電場的場強值等于沿電場線方向每單位長度上的電勢差值。(    )（4）沿電場線方向任意相同距離上的電勢差必相等。(    )（5）在勻強電場中，任意兩點間的電勢差等于場強與這兩點間距離的乘積。(    )3．探究電勢與電場強度的關(guān)系【思考】電場強度大電勢是否一定高？反之又如何？總結(jié)：                                            【思考】電場強度為零的點電勢一定為零嗎？反之又如何呢？總結(jié)：                                            4．三個場強公式的區(qū)別5．場強與電勢的比較 【達標(biāo)檢測】一、選擇題1．萬有引力可以理解為：任何有質(zhì)量的物體都要在其周圍空間產(chǎn)生一個引力場，而一個有質(zhì)量的物體在其他有質(zhì)量的物體所產(chǎn)生的引力場中都要受到該場的引力作用。這種情況可以與電場相類比，那么在地球產(chǎn)生的引力場中的重力加速度，可以與電場中下列哪種物理量相類比（　?。?/span>A．電勢　　B．電勢能　　C．電場強度　　D．靜電力答案　C解析　在地球產(chǎn)生的引力場中的重力加速度g＝，與電場類比知E＝，選項C正確。2．在電場中，一個電子由a點移到b點時靜電力做功為5 eV，則以下說法中正確的是（　　）A．電場強度的方向一定由b沿直線指向aB．A、B兩點間電勢差Uab＝5 VC．電子的電勢能減少5 eVD．電子的電勢能減少5 J答案　C3．關(guān)于電勢差的說法中正確的是（　?。?/span>A．兩點間的電勢差等于電荷從其中一點移到另一點時靜電力所做的功B．1 C電荷從電場中一點移動到另一點，如果靜電力做了1 J的功，這兩點間的電勢差就是1 VC．在兩點間移動電荷時，靜電力做功的多少跟這兩點間的電勢差無關(guān)D．兩點間電勢差的大小跟放入這兩點的電荷的電荷量成反比答案　B4．如圖所示，虛線A、B、C代表電場中三個等勢面，相鄰等勢面之間的電勢差相等，即Uab＝Ubc，實線為一帶正電的質(zhì)點，僅在靜電力作用下通過該區(qū)域時的運動軌跡，P、Q是這條軌跡上的兩點，據(jù)此可知（　　）A．三個等勢面中，a的電勢最高B．帶電質(zhì)點在P點具有的電勢能比在Q點具有的電勢能大C．帶電質(zhì)點通過P點時的動能比通過Q點時大D．帶電質(zhì)點通過P點時的加速度比通過Q點時大答案　ABD解析　由等勢面的特點及電荷運動的軌跡可判斷電荷所受靜電力的方向與等勢面垂直向下，即電場的方向垂直等勢面向下，則φa>φb>φc，故A正確；電荷在三個等勢面上的電勢能Epa>Epb>Epc，故B正確；因為動能與電勢能之和不變，所以動能Eka<Ekb<Ekc，故C錯；由等勢面的性質(zhì)知等勢面越密集，場強越大，D正確。5．如圖所示的勻強電場E的區(qū)域內(nèi)，由A、B、C、D、A′、B′、C′、D′作為頂點構(gòu)成正方體空間，電場方向與面ABCD垂直，下列說法正確的是（　?。?/span>A．A、D兩點間電勢差UAD與A、A′兩點間電勢差UAA′相等B．帶正電的粒子從A點沿路徑A→D→D′移到D′點，靜電力做正功C．帶負(fù)電的粒子從A點沿路徑A→D→D′移到D′點，電勢能減小D．帶電粒子從A點移到C′點，沿對角線A→C′與沿路徑A→B→B′→C′靜電力做功相同答案　BD解析　AD與電場方向垂直，則UAD＝0，AA′沿電場方向，則UAA′>0；帶正電的粒子從A到D靜電力不做功，從D到D′靜電力做正功，其電勢能是減小的，而帶負(fù)電的粒子從A到D靜電力不做功，從D到D′靜電力做負(fù)功，其電勢能是增大的；靜電力做功與路徑無關(guān)，與初、末狀態(tài)的位置有關(guān)，綜上所述，B、D選項正確二、計算論述題1．如圖所示，光滑絕緣細桿豎直放置，它與以正電荷Q為圓心的某圓交于B、C兩點，質(zhì)量為m、帶電荷量－q的有孔小球從桿上A點無初速度下滑，已知q?Q，AB＝h，小球滑到B點時的速度大小為。求：（1）小球由A到B的過程中靜電力做的功。（2）AC兩點的電勢差。答案?。?/span>1）mgh?。?/span>2）－解析?。?/span>1）因為桿是光滑的，所以小球從A到B過程中只有兩個力做功：靜電力做的功WE和重力做的功mgh，由動能定理得：WE＋mgh＝mv代入已知條件vB＝ 得靜電力做功WE＝m·3gh－mgh＝mgh。（2）因為B、C在同一等勢面上，所以φB＝φC，即UAC＝UAB由W＝qU得UAB＝UAC＝＝－2．為使帶負(fù)電的點電荷q在一勻強電場中沿直線勻速地由A運動到B，必須對該電荷施加一個恒力F，如圖所示。若AB＝0.4 m，α＝37°，q＝－3×10－7 C，F＝1．5×10－4 N，A點的電勢φ＝100 V。（不計負(fù)電荷受的重力）（1）在圖中用箭頭標(biāo)出電場線的方向，用虛線畫出通過A、B兩點的等勢線，并標(biāo)明它們的電勢。（2）求q在由A到B的過程中電勢能的變化量。答案?。?/span>1）見解析圖　（2）電勢能增加4.8×10－5 J解析?。?/span>1）電荷由A勻速運動到B，說明電荷受到的靜電力與恒力F是一對平衡力，等大反向，又因為是負(fù)電荷，所以靜電力跟場強的方向相反，可以判斷出場強與F同向。再根據(jù)電場線與等勢面垂直畫出過A、B兩點的等勢線，如右圖所示。要求B點的電勢和由A到B過程中電荷電勢能的變化量，就要先求出q在由A到B的過程中靜電力所做的功。電荷由A到B過程中靜電力做的功A、B兩點的電勢差所以φA-φB=160 V所以φB=φA-160 V=100 V-160 V=-60 V（2）q由A到B過程中，電勢能的變化量等于靜電力做的功。