1.4.3 等势面（导）—教科版高中物理选修3-1学案

1.4.3
等势面
【学习目标】1、理解等势面的概念。2、了解常见电场的等场面分布，了解等势面的意义及与电场线的关系。
【重点难点】重点：常见电场的等场面分布，等势面的意义及与电场线的关系
难点：等势面的应用
【自主学习】
1、等势面：电场中电势
的各点构成的面。等势面也可像电场线一样
电场。
2、等势面的特点
①由于在同一等势面上各点电势相等，电荷在同一个等势面上的电势能是
的，电荷在等势面上移动时静电力做功为
，故等势面一定与电场线（电场强度）
。
②沿电场线方向电势逐渐降氏，故电场线总是由电势
等势面指向电势
等势面。
③在同一幅图中，两个相邻等势面间的电势之差是
。
④试依据等势面与电场线间的关系画出单个点电荷、等量同、异电荷电场的等势面。
3．相邻两等势面越密的地方，电场强度
4.
任意两个等势面不
。
【交流讨论】
【成果展示】展示学生交流讨论成果
【教师执导】教师引导、点拨、辨析、梳理，阐释内涵与外延等（略）
【学以致用】
类型一、等势面的特点
例1
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
举一反三
【变式1】关于电场中的等势面，下列说法中正确的有(　　)
A．等势面不一定跟电场线垂直
B．沿场强方向电势降低最快
C．在同一等势面上两点间移动电荷，电场力一定不做功
D．在同一电场中，等势面可以相交
类型二、等势面的应用
例2、
如图所示，实线为电场线，虚线为等势面，且AB=BC，电场中的A、B、C三点的场强分别为，电势分别为，AB、BC间的电势差分别为，则下列关系中正确的有(
)
A、
B、
C、
D、
举一反三
【变式1】如图所示，虚线a、b和c是某静电场中的三个等势面，它们的电势分别为φa、φb和φc，φa>φb>φc，一带正电粒子射入电场中，其运动轨迹如实线KLMN所示．由图可知(　　)
A．粒子从K到L的过程中，电场力做负功
B．粒子从L到M的过程中，电场力做负功
C．粒子从K到L的过程中，电势能增加
D．粒子从L到M的过程中，动能减少
【变式2】某同学研究电子在匀强电场中的运动时，得到了电子由a点运动到b点的轨迹(虚线所示)，图中一组平行实线可能是电场线，也可能是等势面，则下列说法正确的是(　　)
A、不论图中实线是电场线还是等势面，a点的电势都比b点的电势低
B、不论图中实线是电场线还是等势面，a点的场强都比b点的场强小
C、如果图中实线是电场线，电子在a点动能较大
D、如果图中实线是等势面，电子在b点动能较小
类型三、等势面的相关计算
例3、如图所示，三条曲线表示三条等势线，其电势φC＝0，φA＝φB＝10
V，φD＝－30
V，将电荷量q＝1.2×10－6
C的电荷在该电场中移动．
(1)把这个电荷从C移到D，静电力做功多少？
(2)把这个电荷从D移到B再移到A，电势能变化多少？
【变式1】如图8所示，实线为电场线，虚线为等势线，且相邻两等势间的电势
差相等，一正电荷在等势线U3上时，具有动能20J，它运动到等势线
U1时速度为零，令U2＝0，那么该电荷的电势能为4J时，其动能为
_______J．
【变式2】如图所示，光滑绝缘细杆竖直放置，它与以正点电荷Q为圆心的某一圆周交于B、C两点，质量为m、带电荷量为－q的有孔小球从杆上的A点无初速度下滑，已知q?Q，AB＝h，小球滑到B点时速度大小为，则小球从A运动到B的过程中，电场力做多少功？若取A点电势为零，C点电势是多大？
参考答案
【自主学习】
相等、描述
2、①相等、零、垂直
②高、低
③恒定
④略
大
相交
例1
D
【变式1】B
例2、ABC
【变式1】AC
【变式2】D
例3、
3.6×10-5
J
4.8×10-5
J
【变式1】
6J．
【变式2】