高中物理-1.6电势差与电场强度的关系示范教案-新人教版选修3-1
第六节、电势差与电场强度的关系
教学目标：
（一）知识与技能
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。 （二）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 （三）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。 教学方法
分析归纳法。 教学用具：
多媒体辅助教学设备 教学过程
（一）引入新课
［提问］你学过哪些描述电场性质的物理量？
［学生答］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。
［提问］等势面有哪些特点？
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［学生答］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。
［过渡］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）进行新课
1、电场强度与电势的关系
教师：场强与电势差也无直接关系吗？如何进行讨论呢？ ［学生思考后分析］可仍从电场的等势面和电场线的分布图讨论：
等势面上，每相邻两个等势面间距表示它们间的电势差，故可用等势面的疏密来表示电势差.由图知，电场线密处，等势面也密，即场强大处，电势差也大.
教师：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 若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=
WABqE?AB???E?AB? qq用d表示A、B在场强方向上的距离AB′，则上式可写为：UAB =Ed
师生互动，得出总结结论：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。
教师：上式是在匀强电场中推出的，它适用于非匀强电场吗？
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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：①只适用于匀强电场 ②d：沿电场方向的距离 ［问题］由UAB=Ed，得到：E?单位是什么？
［学生答］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。
UAB，这个式子表示什么含义？从式子中可看出E的d由E?UAB，可得E的单位为V/m，即1 V/m=1 N/C。 d［引导学生推导］1 V/m=1 N/C 1 V/m=1 JJN?1 ?1
A?s?mC?mC（三）实例探究：
【例1】如图，在匀强电场中的M、N两点距离为2 cm，两点间的电势差为5 V，M、N连线与场强方向成60°角，则此电场的电场强度多大？
解：根据E?UMN，得 d52?10?2?0.5E?UMNMN?cos60??=500 V/m.
【例2】如图所示，在场强为E＝4.0×10 N/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
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A、B两点间的电势差。
解析：A、B连线不沿电场方向，不能直接用公式UAB＝Ed计算A、B两点间的电势差。根据匀强电场的等势面是与场强方向
垂直的平面这一性质，可过B点作一等势面，在等势面上找一点B?，使A、B?的连线沿场强方向，求UAB?即可.
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解：过B点作一垂直于电场线的平面即等势面，过A点作电场线的平行线，二者交于B??,UAB?UAB? 点，如图，显然?B??B32
N/C=1.7×10 N/C 2UAB?EAB??EABcos30??4.0?103?0.05?【例3】图中，A、B、C三点都在匀强电场中，已知AC⊥BC，∠ABC=60°，BC＝20 cm.把一个电量q=10C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
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?1.73?10?3J，则该匀强电场的场强大小和方向是
A.865 V/m，垂直AC向左 B.865 V/m，垂直AC向右 C.1000 V/m，垂直AB斜向上 D.1000 V/m，垂直AB斜向下
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，电场方向应垂直于等势面，可见，选项A、B不正确。
UBCWBC?1.73?10?3??V=-173 V，B点电势比C点低173 V，因电场线指向电势降
q10?5低的方向，所以场强方向必垂直于AB斜向下。场强大小
E?UCBUCB?=?dBCsin601730.2?32V/m=1000V/m。
故：选项D正确。 （四）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：
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E?Fq （适用于任何电场）
E?kUdQr2 （只适用于点电荷）
（只适用于匀强电场） 课余作业
E?书面完成P27“问题与练习”第1、2、3题；思考并回答第4题。
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