§1.6电势差与电场强度的关系
第11课时
教学目的:
1、理解匀强电场中电势差与电场强度的关系u=ed,并且能够推导出这个关系式。
2、会用关系式u=ed进行有关的计算。
3、理解电势与场强无直接的关系。
过程与方法:
通过推导电场强度与电势差的关系,使学生的分析能力和推理能力得到进一步培养
情感态度与价值观:
通过从不同角度认识电场强度与电势、电势差的关系,使学生在遇到具体问题时要注意分析,不要武断地下结论,使学生养成多角度多方面看问题的学习品质。
教学重点:
u=ed及其成立条件。
教学难点:
电势与场强无直接的关系;会用关系式u=ed进行有关的计算。
教学过程
一.课前导学
复习引入:
1、你学过哪些描述电场性质的物理量?
答:电场的两大性质:①力的性质,由电场强度描述,可用电场线形象表示;②能的性质:由电势、电势差描述,可用等势面形象表示。
2、等势面有哪些特点?
答:等势面的特点:①沿等势面移动电荷电场力不做功;②等势面与电场线垂直,且电场线从高电势指向低电势;③任两个等势面不相交。
3、既然场强、电势、电势差都描述电场的性质,它们之间一定存在关系、什么关系呢?下面我们就来推导它们间的关系。
二、质疑讨论
质疑讨论1:场强与电势差有何定量关系?
引导学生讨论在匀强电场中它们间的关系.
右图是一个匀强电场,场强大小为e,a、b是沿电场方向上的两点,其电势差为u,a、b之间相距为d。现将一个电量为q的电荷由a移到b,你可以用几种方法计算电场力所做的功?
(1)w=fd=qed
(2)w=qu
即得:u=ed 或 e=u/d
质疑讨论2:a、b不在同一条电场线上:
如右图根据电势差的定义式,得
uab=
用d表示a、b在场强方向上的距离ab′,则上式可写为:uab=ed
总结结论:匀强电场中两点间 的电势差等于电场强度与这两点沿电场方向的距离的乘积。
质疑讨论3:上式是在匀强电场中推出的,它适用于非匀强电场吗?
学生:思考、讨论后回答:不适用。因为在非匀强电场中,电荷从a移至b的过程中,受的电场力为变力,w电场不能写成fs.
电场强度与电势差的关系:uab=ed
注意:①只适用于匀强电场
②d:沿电场方向的距离
质疑讨论4:由uab=ed,得到:,这个式子表示什么含义?从式子中可看出e的单位是什么?
学生:在匀强电场中,电场强度在数值上等于沿电场方向每单位距离上的电势差。
由,可得e的单位为v/m,即1v/m=1n/c。
三、反馈矫正
例1.在电场中,a、b两点的电势差uab>0,那么将一负电荷从a移到b的过程中
( b).
(a)电场力做正功,电势能增加 (b)电场力做负功,电势能增加
(c)电场力做正功,电势能减少 (d)电场力做负功,电势能减少
例2:将一电量为l.6×10-8c的负电荷在电场中从a点移动到b点,克服电场力做功为6.4×10-6j,则ab两点间电势差为___400___v.
例3:如图,在匀强电场中的m、n两点距离为2cm,两
点间的电势差为5v,m、n连线与场强方向成60°角,则
此电场的电场强度多大?答案:500v/m.
例4:图中,a、b、c三点都在匀强电场中,已知ac⊥bc,
∠abc=60°,bc=20cm.把一个电量q=10-5c的正电荷从a移到b,静电力做功为零;从b移到c,静电力做功为j,则该匀强电场的场强大小和方向是( d)共
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
四、巩固迁移
1、关于电势差与场强的关系,下列说法中正确的是(cd ).
(a)u=ed关系式适用于任何电场
(b)在匀强电场中,两点间的电势差正比于两点间的距离
(c)u=ed公式中的d是指两点所在等势面间的距离
(d)v/m和n/c两单位相等
2、如图所示是一匀强电场的等势面,每两个相邻等势面相距2cm,由此可确定电场强度大小是__100____n/c.
3、如图所示,在场强为e=4.0×103n/c的匀强电场中有相距5.cm的a、b两点,两点连线与电场强度成30°角。求a、b两点间的电势差。
答案:1.7×102n/c
4、如图所示电路中,电源两端电压u=10v,a、b两板间距离为2cm,c点离a板5mm,d点离b板4mm,则ec=______v/m,ed=______v/m,uc=______v,ud=______v.
答案:500,500,-7.5,-2
5、如图所示,l1、l2、l3为等势面,两相邻等势面间电势差相同,取l2的电势为零,有一负电荷在l1处动能为30j,运动到l3处动能为10j,则电荷的电势能为4j时,它的动能是(不汁重力和空气阻力)( ).
(a)6j (b)4j (c)16j (d)14j
答案:c
五、课堂总结:
一、电势差与电场强度的关系:u=ed
①只适用于匀强电场
②d:沿场强方向的距离
二、有关于计算场强的三个公式:
(适用于任何电场)
(只适用于点电荷)
(只适用于匀强电场)
共