2.2 电势与等势面（教学课件）——高中物理鲁科版（2019）必修第三册（共31张ppt）

(共29张PPT)
第一章 静电力与电场强度
2.2 电势与等势面
鲁科版（2019）高中物理必修第三册
PART.1
PART.2
PART.2
PART.4
新课导入
新课讲解
学习目标
经典例题
目录
CONTENTS
PART.2
PART.4
课堂练习
课堂小结
新课导入
我们知道，试探电荷的电势能不仅与电场有关，还与试探电荷的种类和电荷量多少有关。我们曾经用试探电荷所受静电力与其电荷量之比定义了描述电场性质的一个物理量——电场强度，本节将用试探电荷的电势能与其电荷量之比来定义描述电场性质的另一个物理量——电势.
学习目标
1.了解电势的含义，知道其定义式、单位。
2. 理解等势面的概念，知道电场线一定垂直等势面。
3. 了解几种典型电场的等势面的分布。
重力加速度也可称“重力场强度”
“电场强度”
问题：比值定义法描述了电场中力的性质，电场中有没有能的性质？
如果有，该如何描述呢？
重力场
电场
地球附近的重力场跟负电荷的电场相似
重力势
A
B
A
B
类比推理
—Q
如何探究描述电场能的性质？
重力场
电场
过程 电荷
A到B
A
B
如图，在场强的匀强电场中，点电荷沿电场线从A移动到B，AB相距d=1m。规定A点的电势能为零。
（1）电场力做功？电荷在B点具有的电势能？
（2）若电荷为，电荷在B点的电势能？
（3）若电荷为，电荷在B点的电势能？
（4）若电荷为，电荷在B点的电势能？
与电荷正负及电量均无关，是由电场本身决定的。
—Q
电场
一、电势
1.定义：电荷在电场中某点的电势能与它的电荷量的比值，叫作这一点的电势。
2.公式： = (标量方程，严格带正负号)
3.性质：标量
4.单位：伏特 V (1 V = 1 J/C)
5.相对性：电势是相对的，与参考点选取有关。
通常选距离场源电荷无穷远处为零电势点。在实际问题中，也常常选地球为零电势点。
沿电场线方向电势如何变化？
6.电势 沿电场线方向降低
设B点为零势能点
A=Eqd/q=Ed
如何比较电场中不同位置电势的高低？
A
B
E
电荷沿电场线由A点运动到B点
正电荷 负电荷
电场力做功
电势能变化
电势变化
结论：沿电场线方向电势逐渐降低。
比较电势的高低常用方法一
正功
负功
减少
增加
降低
降低
如何比较电场中不同位置电势的高低？
比较电势的高低常用方法二
根据电势计算公式:
说明：由公式进行计算，q、EP带正负号计算
可得：正电荷在电势能大的地方电势高，
负电荷在电势能大的地方电势低
如何比较电场中不同位置电势的高低？
比较电势的高低常用方法三
根据离场源电荷的远近来比较
离正电荷越近的地方电势越高、
离负电荷越近的地方电势越低
取无穷远处的电势为零
正点电荷电场中各点的电势大于零
负点电荷电场中各点的电势小于零
二、等势面
等势线：电场中电势相等的各点构成的线。
等势面：电场中电势相等的各点构成的面。
(1)匀强电场的等势面：
垂直于电场线的一组平面
E
(2)点电荷的等势面：
不等间距的同心球面
类比地图中的等高线：
(3)等量异号电荷的等势面
类比地图中的等高线：
(4)等量同号电荷的等势面
2.同一等势面上任意两点间的电势差为零。
3.沿同一等势面移动电荷时，电场力不做功。
4.电场线跟等势面垂直。
5.电场线由高电势的等势面指向低电势的等势面。
6.等势面密集的地方场强大，稀疏的地方场强小。
1.等势面：在电场中，电势相同的各点构成的面叫作等势面。
等势面的特点：
1、等势面一定跟电场线垂直，在同一等势面上的任意两点间移动电荷，电场力不做功；
2、电场线总是从电势高的等势面指向电势低的等势面，任意两个等势面都不会相交；
典例分析
(1)沿一条电场线方向上的各点,电势不可能相同。 ( )
(2)电场中某点的电势与Ep成正比,与q成反比。 ( )
(3)电势与电场强度无任何关系。 ( )
(4)电荷在等势面上移动时不受电场力作用,所以不做功。 ( )
(5)等势面上各点电势、场强均相同。 ( )
(6)电场线与等势面垂直。 ( )
×
√
×
×
√
√
典例分析
1.(多选)下列关于电势高低的判断,正确的是 (　　)
A.负电荷从A点移到B点时,外力做正功,A点的电势一定较高
B.负电荷从A点移到B点时,电势能增加,A点的电势一定较低
C.正电荷从A点移到B点时,其电势能增加,A点电势一定较低
D.正电荷只在电场力作用下从静止开始,由A点移到B点,A点的电势一定较高
典例分析
【解析】选C、D。根据电场力做功和电势能变化的关系,不管是对正电荷做功还是对负电荷做功,只要电场力做正功电势能就减少,只要电场力做负功电势能就增加。但是正、负电荷在电势高低不同的位置具有的电势能不同,正电荷在电势高处具有的电势能多,负电荷在电势低处具有的电势能多。所以选项C、D正确。
典例分析
2.(多选)如图所示,电场中有A、B两点,则下列说法中正确的是 (　　)
A.电势φA>φB,场强EA>EB
B.电势φA>φB,场强EAC.将+q从A点移到B点,电场力做了正功
D.将-q分别放在A、B两点时具有电势能EpA>EpB
典例分析
【解析】选B、C。
B处电场线较密,故场强EAφB,A错,B正确;对正电荷,由于φA>φB,故EpA>EpB,从A到B,电势能减小,电场力做正功,C正确;对负电荷,φA>φB,EpA课堂练习
1.如图所示的电场中有A、B两点，下列判断正确的是(　　)
A.电势关系为φA>φB，电场强度大小关系为EA>EB
B.电势关系为φA<φB，电场强度大小关系为EAC.将电荷量为q的正电荷从A点移到B点，电场力做负功，电势能增大
D.将电荷量为q的负电荷分别放在A、B两点，电荷具有的电势能关系为EpA课堂练习
解析　由题图可知，B点的电场线密，A点的电场线疏，因此B点的电场强度大，即EAEpA，故D正确。
答案　D
课堂练习
2.下列关于等势面的说法正确的是(　　)
A.电荷在等势面上移动时，由于不受电场力作用，所以说电场力不做功
B.在同一个等势面上各点的场强大小相等
C.两个不等电势的等势面可能相交
D.若相邻两等势面的电势差相等，则等势面的疏密程度能反映场强的大小
课堂练习
解析　等势面由电势相等的点组成，等势面处的电场线跟等势面垂直，因此电荷在等势面上移动时，电场力不做功，但并不是不受电场力的作用，A错误；等势面上各点场强大小不一定相等，不等电势的等势面不可能相交，B、C错误；等差等势面的疏密反映场强的大小，D正确。
答案　D
课堂练习
3.把q1 = 4×10-9 C的试探电荷放在电场中的A点，q1具有电势能6×10-8 J；求：
(1)A点的电势？
(2)若把电荷q2 = - 2×10-10 C的试探电荷放在电场中的A点，q2具有电势能多少焦耳？
解: A= Ep /q1 = 6 ×10-8 J/4×10-9 C = 15 V
EpA = A q2 = 15×（-2×10-10 ）J = - 3 ×10-9 J
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