1、成才之路 物理路漫漫其修远兮 吾将上下而求索人教版 选修3-1 第一章 静电场成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1 静电场 第一章 第一章 6成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1 6 电势差与电场强度的关系第一章 第一章 6成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1 学习目标定位 1课堂情景切入 2知识自主梳理 3重点难点突破 4考点题型设计 5课 时 作 业 8易错案例剖析 6课堂知识构建 7第一章 6成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1 学习目标定位第一章 6成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1
2、理解匀强电场中电势差与电场强度的关系UEd，并且能够推导出这个关系式。会用关系式UEd进行有关的计算。第一章 6成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1 课堂情景切入第一章 6成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1 如图所示是等量异种点电荷的等势面与地理等高线的对比示意图。请从山坡的陡峭程度与等高线的关系，体会电场强度与电势差的关系。第一章 6成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1 知识自主梳理第一章 6成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1 匀强电场中电势差与电场强度的关系1关系式UAB_或E_。2物理意义匀强电场中两点间
3、的电势差等于_与这两点_的乘积。3适用条件只适用于_电场。EdUABd电场强度沿电场方向的距离匀强第一章 6成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1 电场强度与电势差关系的另一种表述1表达式_。2物理意义在匀强电场中，电场强度的大小等于两点间的_与两点沿_距离的比值。EUd电势差电场强度方向第一章 6成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1 3单位由EUd得电场强度的另一个单位：_。4适用范围只适用于_。伏每米(V/m)匀强电场第一章 6成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1 重点难点突破第一章 6成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理
4、选修3-1 一、对关系式UEd及EUd的进一步理解1关系式表明了电场强度与电势差的关系(1)大小关系：由E Ud 可知，电场强度在数值上等于沿电场方向每单位距离上降低的电势。(2)方向关系：电场中电场强度的方向就是电势降低最快的方向。(3)物理意义：电场强度是电势差对空间位置的变化率，反映了电势随空间变化的快慢。第一章 6成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1 2UEd的两个推论(1)在匀强电场中，沿任意一个方向，电势下降都是均匀的，故在同一直线上相同间距的两点间电势差相等。如果把某两点间的距离平均分成n段，则每段两端点间的电势差等于原电势差的1/n。(2)在匀强电场中，沿任
5、意方向相互平行且相等的线段两端点的电势差相等。3适用范围关系式UEd及E Ud 均仅适用于匀强电场，但对于非匀强电场中的问题，可以用它们进行定性讨论。第一章 6成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1 (诸城一中20142015学年高二上学期期中)如图所示，实线为电场线，虚线为等势线，且ABBC，电场中的A、B、C三点的场强分别为EA、EB、EC，电势分别为A、B、C，AB、BC间的电势差分别为UAB、UBC，则下列关系中正确的有()AAB C BECEBEACUABUBCDUABUBC答案：ABC第一章 6成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1 解析：电势沿
6、电场线方向降低，所以A对；由电场线的疏密程度，可判定B项正确；由等势线的疏密程度根据UEd可判断C项正确。第一章 6成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1 二、电场强度E与电势差U的比较物理量比较内容电场强度E电势差U定义放入电场中某一点的电荷受到的电场力跟它的电量的比值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定义式EFqUWq引入意义描述电场力的性质描述电场能的性质正负或方向是矢量，正电荷受力方向为E的方向虽有正负，但是标量，正负表示两点电势高低联系(1)对于匀强电场EU/d(2)U和E是描述电场性质的物理量，大小取决于电场本身，与F、q、W无关第一章 6成才
7、之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1 三、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EFq是电场强度大小的定义式Fq，E与F、q无关，是反映某点电场的性质适用于一切电场EkQr2是真空中点电荷场强的决定式由EFq和库仑定律导出在真空中，场源电荷Q是点电荷EUd是匀强电场中场强的定义式由FqE和WqU导出匀强电场第一章 6成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1 特别提醒(1)在选取物理公式时，首先要注意公式的适用条件，然后判断题目中物理情境是否满足公式的适用条件。(2)据UEd可以得出结论：匀强电场中电势差与d成正比，但不能由EUd而说E与d成反比
8、。第一章 6成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1 (宿迁市20132014学年高二上学期期中)下列物理量与检验电荷有关的是()A电场强度E B电势C电势差UD电势能Ep答案：D第一章 6成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1 解析：电场强度EFq和电势Epq 分别从力和能量的角度来描述电场，均是采用比值定义法定义的，它们的大小均与检验电荷无关，由电场本身决定，所以电势差也与检验电荷无关；而电势能Epq与电荷有关，故A、B、C错误；D正确。第一章 6成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1 考点题型设计第一章 6成才之路 高中新课程 学习指导
9、 人教版 物理 选修3-1 如图所示的匀强电场中，有a、b、c三点，ab5cm，bc12cm，其中ab沿电场线方向，bc和电场线方向成60角，一个电荷量为q4108C的正电荷从a移到b电场力做功为W11.2107J。求：(1)匀强电场的电场强度E。(2)电荷从b移到c，电场力做的功W2。(3)a、c两点间的电势差Uac。匀强电场中电势差与电场强度的关系第一章 6成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1 解析：(1)设a、b两点间的距离为d，由题意有W1qUab，E Uabd，由以上两式得E W1qd 1.210741085102 V/m60V/m。(2)设b、c两点沿场强方向的
10、距离为d1，UbcEd1，d1bccos60，W2qUbc，得W2qEbccos60410860121020.5J1.44107J。第一章 6成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1 (3)设电荷从a移到c电场力做功为W，则WW1W2，得UacW1W2q1.21071.441074108V6.6V。答案：(1)60V/m(2)1.44107J(3)6.6V点评：利用公式E Ud 计算时，应注意d为沿电场线方向上两点间的距离，这也是解题中容易忽视的问题。第一章 6成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1 (北京市朝阳区20142015学年高二下学期期末)某匀强电场
11、的等势面分布如图所示，已知相邻等势面的间距均为1cm，则以下说法中正确的是()A电场强度的方向竖直向下B电场强度的方向竖直向上C电场强度的大小为E1V/mD电场强度的大小为E100V/m答案：D第一章 6成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1 解析：根据电场线总是与等势面垂直，而且由高电势指向低电势，可知，电场强度方向水平向左。两个相邻等势面相距d1cm，电势差U1V，则电场强度EUd100V/m，故选项D正确。第一章 6成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1 如图所示，ABCD是匀强电场中一正方形的四个顶点，已知A、B、C三点的电势分别是A15V，B3V，
12、C3V，由此可以推断D点电势D是多少伏？匀强电场中UEd两个推论的应用第一章 6成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1 解析：解法一：由匀强电场的特点知，在匀强电场中，相互平行且相等的线段两端点的电势差相等故有UABUDCABDC，所以D9V。解法二：因为等势面跟电场线垂直，匀强电场的等势面和电场线都是等间距的平行的直线，所以可以先选取一条直线，在直线上找出与A、B、C、D四点电势相等的对应点，由此确定与D点等势的点，从而确定D点的电势。第一章 6成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1 根据A、B、C三点电势的特点，连接AC并在AC连线上取M、N两点，使AM
13、MNNC，如图甲所示。尽管AC不一定是场强方向，但可以肯定AM、MN、NC在场强方向上的投影长度相等。由UEd可知，UAMUMNUNCAC31533V6V。由此可知，N3V，M9V，B、N两点在同一等势线上，根据几何知识不难证明MD平行于BN，即MD也为等势线，所以DM9V。第一章 6成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1 解法三：在匀强电场中，任何一条直线上两点间(等势面除外)的电势差一定与这两点间的距离成正比。第一章 6成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1 如图乙所示，连接AC、BD交于O点，则有：UAOUOC，UBOUOD，即A0 AC2 1532V
14、9V，0A9V15V9V6V，B00D，所以D2OB26V3V9V。答案：9V第一章 6成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1 (安徽阜阳市一中20132014学年高二上学期期中)如图所示，A、B、C、D、E、F为匀强电场中一个正六边形的六个顶点，已知A、B、C三点的电势分别为1V、6V和9V。则D、E、F三点的电势分别为()A7V、2V和1VB7V、2V和1VC7V、2V和1VD7V、2V和1V答案：B第一章 6成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1 解析：根据题意，有：A1V，B6V，C9V，由于匀强电场中沿着任意平行的方向前进相同距离，电势的降落必定相
15、等，故E(D5)，F(D8)，F(E3)，解得D7V，E2V。F1V，故选B。第一章 6成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1 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？如果遇到地面有漏电，应该如何避免“跨步电压”？开放探究第一章 6成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1 解析：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
16、要采用袋鼠式走动的方式，即用跳跃的方式逃离，就可以避免“跨步电压”。第一章 6成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1 在水深超过200m的深海，光线极少，能见度极小。有一种电鳗具有特殊的适应性，能通过自身发出生物电，获得食物，威胁敌害，保护自己。若该电鳗的头尾相当于两个电极，它在海水中产生的电场强度达104V/m，可击昏敌害，电鳗在某次捕食时头尾间距为50cm(如图)，则电鳗在放电时产生的瞬间电压为()A10V B500VC5000V D10000V第一章 6成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1 答案：C解析：瞬间电压即瞬间电势差，求电势差有两个公式：一是
17、匀强电场中电势差与电场强度的关系式UEd；二是电势差的定义式U Wq。本题显然不能用U Wq 求解，因为不存在移动电荷做功的问题。题目中也没有说明电鳗的头尾间产生的电场是不是匀强电场，但告诉了该电场惟一确定的场强值，这意味着我们可以把它当匀强电场处理，因此，可以用UEd求解了。由UEd可知，电鳗在放电时产生的瞬间电压为UEd1040.5V5000V第一章 6成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1 易错案例剖析第一章 6成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1 易错点：对匀强电场中场强与电势差的关系不明确案例：如图所示，在一个匀强电场中有一个三角形ABC，其中，
18、AC的中点为M，BC的中点为N。将一个带正电的粒子从A点移动到B点，电场力做功为WAB8.0109J。则以下分析正确的是()第一章 6成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1 A若将该粒于从M点移动到N点，电场力做功为WMN4.0109JB若将该粒子从M点移动到N点，电场力做功WMN有可能大于4.0109JC若A、B之间的距离为2cm，粒子的电荷量为2.0107C，该电场的场强一定是E2V/mD若粒子的电荷量为2.0109C，则A、B之间的电势差为4V第一章 6成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1 易错分析：错解1 对匀强电场的特点认识不足，以为只有沿场强方
19、向相同距离的两点间电势差相等，因此不能确定MN间电势差为AB间电势差的一半，认为MN间电势差可能大于、也可能小于AB间电势差的一半，则将该粒子从M点移动到N点，电场力做功WMN有可能大于4.0109J，也可能小于或等于4.0109J，由此而错选B项；错解2 以为A、M在同一等势面上，故判断场强方向沿AB方向，由EUdWqd2V/m而错选C项；错解3 以为只有沿场强方向关系WqU才成立而漏选D项。第一章 6成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1 正确解答：在匀强电场中沿相同方向移动同种电荷，电场力做功的正、负相同，将该粒子从M点移到N点与从A点移到B点方向相同，因此电场力都做正功，A错；M、N分别为AC、BC的中点，因此MN长为AB长的一半，无论电场强度方向如何，MN间电势差为AB间电势差的一半，所以WMN4.0109J，B错；由于电场强度方向未知，当电场强度沿AB方向时，电场强度最小，由WqEd可知最小场强Emin2V/m，所以匀强电场的场强E2V/m，C错；由WqU可知D项正确。正确答案：D第一章 6成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1 课堂知识构建第一章 6成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1 第一章 6成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1 课 时 作 业（点此链接）
