鲁科版（2019）高中物理必修第三册2.2电势与等势面-课件

电势与等势面
核心素养
物理观念
科学思维
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，了解几种典型电场的等势面的分布。
通过电势的定义，了解类比推理的方法，能在熟悉的情境中运用等势线模型解决问题。
知识点一　电　势
[观图助学]
1.定义：电荷在电场中某一点的_________与它的电荷量的比值。
2.公式：φ＝_________。
3.单位：_____，符号是V。
4.特点
(1)相对性：电场中各点电势的高低，与所选取的零电势点的位置有关。
(2)标量性：电势是标量，只有大小，没有方向，但有正、负。
5.与电场线的关系：沿电场线方向电势逐渐_____。
电势能
伏特
降低
[思考判断]
(1)电场线密集处场强大，电势高。( )
(2)某点的电势为零，电荷在该点的电势能一定为零。( )
(3)某一点的电势为零，其场强一定为零。( )
×
√
×
知识点二　等势面
[观图助学]
类比左右两图共同点有哪些？
1.定义：电场中__________的各点构成的面。
2.等势面的特点
(1)在同一等势面上移动电荷时静电力________ (选填“做功”或“不做功”)。
(2)等势面一定跟电场线_______，即跟电场强度的方向_____。
(3)电场线总是由________的等势面指向_________的等势面。
(4)两不同等势面不相交。
电势相同
不做功
垂直
垂直
电势高
电势低
[思考判断]
(1)电荷在等势面上移动时，由于不受电场力的作用，所以电场力不做功。( )
(2)点电荷的电场中，在同一等势面上各点的场强大小相等。( )
(3)等势面是实际存在的面。( )
(4)电场线一定垂直于等势面。( )
×
√
×
√
核心要点
电　势
[观察探究]
如图所示的匀强电场，电场强度为E，取O点为零势能点，A点距O点为L，AO连线与电场强度反方向的夹角为θ。
(1)电荷量分别为q和2q的试探电荷在A点的电势能为多少？
(2)电势能与电荷量的比值是否相同？
(3)电势能与电荷量的比值与试探电荷的电荷量是否有关系？
[探究归纳]
[试题案例]
[例1] 将一个正电荷从无穷远移入电场中的M点，电势能减少8.0×10－9 J；若将另一个等量的负电荷从无穷远移入电场中的N点，电场力做负功为9.0×10－9 J，则下列选项正确的是(　　)
A.φM<φN<0 B.φM>φN>0
C.φN<φM<0 D.φN>φM>0
答案　C
方法总结　电势高低的判断方法
判断角度
判断方法
依据电场线方向
顺着电场线的方向电势越来越低
依据静电力做功
在两点间移动正电荷，如果静电力做正功，则电势降低；如果静电力做负功，则电势升高。在两点间移动负电荷，如果静电力做正功，则电势升高；如果静电力做负功，则电势降低
依据场源电荷的正负
取无限远处电势为0，正(负)电荷周围电势为正(负)，靠近正(负)电荷处电势高(低)
依据电势能的大小
正电荷在电势较高处电势能较大，负电荷在电势较低处电势能较大
[针对训练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EA C.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 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
[观察探究]
如图所示是某电场的电场线和等势面，请问：
1.图中实线表示什么？虚线表示什么？
2.A、B、C中哪点电势高？
3.A、B、C中哪点场强大？
核心要点
等势面
[探究归纳]
等势面的应用
(1)由等势面可以判断电场中各点电势的高低。
(2)由等势面可以判断电荷在电场中移动时静电力做功的情况。
(3)由于等势面和电场线垂直，已知等势面的形状分布，可以绘制电场线，从而确定电场大体分布。
(4)由等差等势面的疏密，可以定性地比较其中两点场强的大小。
A.A、B两点的电场强度方向与x轴同向
B.A、B两点的电场强度方向与x轴反向
C.A点的电场强度EA大于B点的电场强度EB
D.A点的电场强度EA小于B点的电场强度EB
[试题案例]
[例2] (多选)如图所示，实线表示一簇关于x轴对称的等势面，在x轴上有A、B两点，则(　　)
解析　由电场线与等势面的关系可知，电场线一定与等势面垂直，且由电势较高的等势面指向电势较低的等势面，作出相对应的电场线的分布，如图所示。则可知A、B两点处的场强方向与x轴同向。由电场线的疏密可知，A点处的电场强度EA小于B点处的电场强度EB，所以A、D正确，B、C错误。
答案　AD
方法总结　等势面和电场线的应用
(1)已知等势面的情况，可作等势面的垂线来确定电场线，并由“电势降低”的方向确定电场线方向。
(2)已知电场线时，可作电场线的垂线来确定等势面，并由“沿电场线方向电势降低”确定等势面的电势高低。
[针对训练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
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
谢 谢