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第一章6.电势差与电场强度的关系
【学习任务与素养目标】1.经历探究在匀强电场中电势差与电场强度的关系过程,理解U=Ed,并了解其适用条件。(科学探究)2.会用U=Ed或解决有关问题。(科学思维)3.知道电场强度的另一个单位“伏每米”的意义。(物理观念)
基础知识梳理与落实重点难点探究与突破目录索引即学即用检测与提升
基础知识梳理与落实
一、匀强电场中电势差与电场强度的关系1.匀强电场中电势差与电场强度的关系(1)关系式:E=。?(2)物理意义:在匀强电场中,两点间的电势差等于与这两点间的乘积。?(3)适用条件①电场②d为两点沿电场方向的距离。场强场强方向匀强
(1)物理意义:在匀强电场中,场强的大小在数值上等于沿方向单位距离上的电势差。?(2)场强的另一个单位:由可导出场强的另一个单位,即伏特每米,符号为。1=1N/C。?可以理解为电场强度的另一种定义电场强度V/mV/m
二、等势面的疏密与电场强度大小的关系1.等势面越密的地方电场强度越。?2.“等势面越密的地方电场强度越”的结论适用于电场。?大大各种
教材拓展阅读教材第34页“理性探究”,证明电场强度的单位1V/m=1N/C。
易错辨析(1)公式UAB=Ed适用于计算任何电场中A、B两点间的电势差。()(2)根据公式UAB=Ed,在匀强电场中A点和B点间距离越大,则这两点的电势差越大。()(3)在匀强电场中,沿电场线方向,相同距离上降低的电势必相等。()(4)由公式得,电场强度E与电势差U成正比,与两点间的距离d成反比。()×提示此公式只适用于匀强电场中计算电势差。×提示公式中的d是A、B两个等势面间的垂直距离,A点和B点间距离大,等势面间的垂直距离不一定大。√提示电场强度是电场本身的性质,与两点间的距离及电势差无关。
重点难点探究与突破
学习任务一匀强电场中电势差与电场强度的关系情境导学如图所示,每个台阶一样高,所以10×0.2m=2m,就是两人所在位置的高度差。在匀强电场中能否用电场强度乘以距离得到两点间的电势差?提示能,电场强度在数值上等于沿电场线方向经过单位距离的电势差。
规律总结1.UAB=Ed的推导如图所示的匀强电场中有A、B两点,A、B两点连线与电场线平行,B、C两点的连线垂直于电场线,已知电场强度大小为E,A、B两点间的电势差为UAB,A、B两点间距离为d,电荷q从A点移动到B点,电荷所受电场力是qE,从力和位移的角度计算电场力所做功的大小WAB=Fd=qEd,通过A、B两点间的电势差计算电场力做功的大小WAB=qUAB,两种计算方法不同,但做功相同,联立可得UAB=Ed。
①大小:电场强度在数值上等于沿电场方向单位距离上降低的电势,电场强度是电势差对空间位置的变化率,电势随空间变化的快慢,反映了电场强度的大小。②方向:电场中电场强度的方向就是电势降低最快的方向。如图所示,沿ab、ac、ad三个方向电势都降低相同数值ΔU,沿ac方向经过的距离最小,最大,ac方向就是电势降低最快的方向。
(2)公式UAB=Ed或只能适用于计算匀强电场的电势差,不能计算非匀强电场的电势差,但在非匀强电场中,电场强度整体较强的地方,沿电场线相同的距离上的电势差必然更大,电势变化更快,所以根据这个公式可以比较非匀强电场中电势差的大小。特别提示UAB=Ed在匀强电场中可用于定量计算,在非匀强电场中可用于定性判断。
3.电场强度与电势差的关系物理量电势差U电场强度E定义电荷在电场中两点间移动时,电场力所做的功跟电荷量的比值放入电场中某一点的电荷受到的电场力跟它的电荷量的比值定义式??大小数值上等于单位正电荷从一点移到另一点时,电场力所做的功数值上等于单位电荷受到的力方向标量、无方向矢量,规定与正电荷在该点所受电场力的方向相同
物理量电势差U电场强度E联系(1)电场强度的方向是电势降低最快的方向,但电势降低的方向不一定是电场强度的方向(2)在匀强电场中电场强度在数值上等于沿电场强度方向单位长度上降低的电势,即或UAB=EdAB
典例剖析【例题1】(多选)如图所示,在匀强电场中有一虚线圆,ab和cd是圆的两条直径,其中ab与电场方向的夹角为60°,ab=0.2m,cd与电场方向平行,a、b两点的电势差Uab=20V。则()A.电场强度的大小E=200V/mB.b点的电势比d点的低5VC.将电子从c点移到d点,电场力做正功D.电子在a点的电势能大于在c点的电势能AD
V/m=200V/m,A正确。沿电
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