高二物理鲁科版选修31 第2章第2节 电势与等势面 课件(30张)
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[审题指导]解此题关键是正确理解“电势能增加”的条件．
[解析] 法一：利用电场线的方向来判断． 由于电势能增加，电场力一定做负功，即电场力方向和电荷 运动方向相反，从b指向a.而负电荷受电场力的方向和场强方 向相反，所以场强方向应是由a指向b.顺着电场线的方向电势 越来越低，所以a点电势比b点电势高． 法二：利用电场力做功公式来判断． 由于电势能增加，电场力一定做负功，即Wab为负值，而q是 负电荷，即q为负值． 由Wab＝q(φa－φb)得知φa－φb>0，故φa>φb.
3．物理意义：电势是描述__电__场__能____的性质的物理量． 4．单位：国际单位制中，电势的单位是__伏__特_____，符号为 V,1 V＝1 J/C.
5．相对性：电场中各点电势的高低，与所选取的__参__考__点___ 的位置有关，一般情况下取__地__球___或__无__穷__远__处____为零电势 位置． 6．矢标性：电势是标量，只有大小，没有___方__向____，但有 __正__、__负___． 二、等势面 1．定义：我们把电场中电势___相__等____的点构成的面叫做等 势面．
解析：由两个点电荷连线的中垂线左右电场线分布的对称性 知，A、B两点附近电场线的疏密程度相同，两点的场强大小 相等，方向都是沿连线指向负电荷，A点的电势高于B点． C、D两点的电势相等，场强不同，故选B.
电势高低的判断方法 1．电场线法：沿电场线方向，电势越来越低． 2．场源电荷判断法：离场源正电荷越近的点，电势越高；离 场源负电荷越近的点，电势越低． 3．电势能判断法：对于正电荷，电势能越大，所在位置的电 势越高；对于负电荷，电势能越小，所在位置的电势越高．
[解析] (1)电场力做负功，电势能增加，无穷远处的电势为零， 电荷在无穷远处的电势能也为零，电势能的变化量等于电场力 做的功，W＝EpA－Ep∞. 所以 EpA＝W＝1.2×10－4 J， φA＝EqpA＝11..02× ×1100－ －48 V＝1.2×104 V. (2)A 点的电势是由电场本身决定的，跟 A 点是否有电荷存在 无关，所以 q 移入电场前，A 点的电势仍为 1.2×104 V. [答案] (1)1.2×10－4 J 1.2×104 V (2)1.2×104 V
2．几种常见电场的等势面 (1)点电荷电场的等势面是一系列以__点__电__荷__为球心的 __同__心__球__面甲所示，过两点电荷 连线中点的__垂__线__是一个等势面．
(3)等量同种正电荷的电场的等势面，如图乙所示．
(4)匀强电场的等势面是与电场线垂直的，间隔__相__等___且相 互__平__行____的一簇平面，如图丙所示．
解析：无穷远处就是电势能为零的位置，克服电场力做功， 电势能增加，则电荷在A点具有的电势能EA＝1.0×10－6 J， 根据电势的概念，φA＝EA/q＝－0.2 V；又把电荷从A移到B， 电场力做了正功，则到B点时电场力做的总功W＝－1.0×10－ 6 J＋4×10－7 J＝－0.6×10－6 J，即电荷在B点具有EB＝ 0.6×10－6 J的电势能，同理，可得B点的电势φB＝EB/q＝－ 0.12 V.
对电势的理解
1．电势的性质 (1)电势的相对性：某点电势的大小是相对于零电势位置而言 的，零电势位置选择的不同，则该点的电势就不同，零电势 位置的选择是任意的，但通常选择地面和无穷远处为零电势 位置． (2)电势的固有性：电场中某点的电势大小是由电场本身的条 件决定的，与在该点是否放有电荷和所放电荷的电性无关．
2．电势和电势能的区别和联系
电势φ
物理 反映电场的能的性质的物
意义
理量
相关 因素
电场中某一点的电势φ的大 小，只跟电场本身有关，
跟点电荷q无关
大小
电势沿电场线逐渐下降，取 定零电势点后，某点的电势 高于零者，为正值；某点的
电势低于零者，为负值
单位
伏特(V)
电势能Ep 电荷在电场中某点所
具有的电势能
(3)电势的标量性：规定了零电势点后，电场中各点的电势可 以是正值，也可以是负值，正值表示该点的电势高于零电势, 负值表示该点的电势低于零电势，在同一电场中，正电势一 定高于负电势，如果规定无穷远处为零电势，则正点电荷产 生的电场中各点的电势为正值，负点电荷产生的电场中各点 的电势为负值．正负只表示大小，不表示方向．
法三：利用电势能判断． 正电荷q为正值，在电势越高的地方电势能越大，而对负电 荷，q为负值，在电势越高的地方电势能越小，本题已知条件 是负电荷在a点电势能较小，所以a点电势高． [答案] φa>φb
本部分内容讲解结束
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名师点评 等势面越密的地方电场强度越大，即等差等势面分布的疏密 可以描述电场强弱．场强大的地方，两相邻等势面间的距离 小，场强小的地方，两相邻等势面间的距离大，本题可利用 等势线的密集情况直接判断A、B两点场强的大小．
2．(2014·德州高二检测)如图展示了等量异种点电荷的电场线 和等势面，关于场中的A、B、C、D四点，下列说法正确的 是( B ) A．A、B两点的电势和场强都相同 B．A、B两点的场强相同，电势不同 C．C、D两点的电势和场强都不同 D．C、D两点的电势和场强都相同
强大小
等势面的垂线方向为场 强方向，等差等势面的
疏密表示场强大小
电场线
做功 电荷沿电场线移动时电
情况
场力必做功
等势面
电荷在等势面上移动时 电场力不做功
联系
(1)沿电场线方向电势降低 (2)电场线与等势面垂直 (3)由一种图线可画出另一种图线
如图所示，在点电荷Q产生的电场中，将两个带正电 的试探电荷q1、q2分别置于A、B两点，虚线为等势线．取无 穷远处为零电势点，若将q1、q2移动到无穷远的过程中外力 克服电场力做的功相等，则下列说法正确的是( C ) A．A点电势大于B点电势 B．A、B两点的电场强度相等 C．q1的电荷量小于q2的电荷量 D．q1在A点的电势能小于q2在 B点的电势能 [思路探究] (1)等势线有哪些特点？ (2)移动q1、q2“电场力做功相等”说明什么？
第2章 电势能与电势差
第2节 电势与等势面
第2章 电势能与电势差
学习目标 1.知道电势的概念． 2．知道等势面的概念．知道常见电场的等势面的分布情况． 3．了解尖端放电现象．知道避雷针的原理，培养运用物理知 识解决实际问题的能力．
一、电势 1．定义：电荷在电场中某点的__电__势__能___跟_电__荷__量__的比值， 叫做该点的电势． 2．公式：__φ_A_＝__E_qp_.______.
4．电场力做功判断法 (1)在两点间移动正电荷，如果电场力做正功，则电势能减少, 电势降低；如果电场力做负功，则电势能增加，电势升高． (2)在两点间移动负电荷，如果电场力做正功，则电势能减少, 电势升高；如果电场力做负功，则电势能增加，电势降低．
[范例] 如图所示，电子在一条电场线上从a点运动到b点， 电势能增加，试判断a、b两点电势的高低．
第2章 电势能与电势差
•1、所有高尚教育的课程表里都不能没有各种形式的跳舞：用脚跳舞，用思想跳舞，用言语跳舞，不用说，还需用笔跳舞。 •2、一切真理要由学生自己获得，或由他们重新发现，至少由他们重建。 •3、教育始于母亲膝下，孩童耳听一言一语，均影响其性格的形成。 •4、好的教师是让学生发现真理，而不只是传授知识。 •5、数学教学要“淡化形式，注重实质.
对等势面的认识
1．等势面的特点 (1)在等势面内任意两点间移动电荷，电场力不做功． (2)在空间中两等势面不相交． (3)电场线总是和等势面垂直，且从电势较高的等势面指向电 势较低的等势面． (4)在电场线密集的地方，等差等势面密集；在电场线稀疏的 地方，等差等势面稀疏． (5)等势面是为描述电场的性质而假想的面． (6)等势面的分布与零电势点的选取无关．
[解析] 由于正电荷向无穷远处移动时，电场力做负功，故可 知点电荷 Q 带负电，所以有 φA<φB<0，得|UA∞|>|UB∞|，移动两 试探电荷克服电场 力做功相等， 有 q1|UA∞|＝q2|UB∞|，所 以 q1<q2，A 错误，C 正确．因为 E＝kQr2，A 点比 B 点离 Q 近， 所以 EA>EB，B 错误．根据电场力做功与电势能变化的关系， q1 在 A 点的电势能等于 q2 在 B 点的电势能，D 错误．故选 C.
2．电场线与等势面的比较 电场线
等势面
物理 意义
形象描述电场强度的分布
形象描述电场中各点电 势的分布
来源
始于正电荷，终止于 负电荷
电场中电势相同的各点 构成的面
图线 带箭头的不闭合的曲线， 可以闭合，也可以不闭合，
特点
两电场线不相交
不同等势面不相交
描述 电场
曲线上某一点的切线方向 为场强方向，疏密表示场
名师点评 (1)电势和电势能都具有相对性，与零势面的选择有关． (2)利用公式φ＝Ep/q求电势时，要注意各物理量的正、负．
1．把电荷q＝－5×10－6 C从无穷远处移到电场中的A点，克服 电场力做了1.0×10－6 J的功，再把q从A点移到B点，电场力对 电荷做了4×10－7 J的功，A点电势为__－__0_._2__V，B点电势为 _－__0_._1_2__V.
电势能大小是由点电 荷q和该点电势φ共同
决定的
正点电荷电势能的正负 跟电势的正负相同；负 点电荷电势能的正负跟
电势的正负相反
焦耳(J)
如果把q＝1.0×10－8 C的电荷从无穷远移到电场中的 A点，需要克服电场力做功W＝1.2×10－4 J，那么： (1)q在A点的电势能和A点的电势各是多少？ (2)q在未移入电场前A点的电势是多少？ [思路探究] 怎样计算某点的电势？电势的大小在电场中某 点是固定不变的吗？
6、“教学的艺术不在于传授本领，而在于激励、唤醒、鼓舞”。2021年11月2021/11/232021/11/232021/11/2311/23/2021 •7、不能把小孩子的精神世界变成单纯学习知识。如果我们力求使儿童的全部精神力量都专注到功课上去，他的生活就会变得不堪忍 受。他不仅应该是一个学生，而且首先应该是一个有多方面兴趣、要求和愿望的人。2021/11/232021/11/23November 23, 2021 •8、教育技巧的全部诀窍就在于抓住儿童的这种上进心，这种道德上的自勉。要是儿童自己不求上进，不知自勉，任何教育者就都不 能在他的身上培养出好的品质。可是只有在集体和教师首先看到儿童优点的那些地方，儿童才会产生上进心。 2021/11/232021/11/232021/11/232021/11/23
栏目 导引
三、尖端放电 1．定义：带电较多的导体，在__尖__端____部位，场强可以大到 使周围的空气发生__电__离___而引起___放__电___的程度，这就是尖 端放电现象． 2．应用：避雷针就是应用__尖__端__放__电____的原理来防止雷击造 成危害的，它所放出的电荷就可以___中__和___云层中的部分电 荷，更主要的是云层中的大量___电__荷____可以通过避雷针直接 引入地下，从而达到保护建筑物的目的．
[解析] 法一：利用电场线的方向来判断． 由于电势能增加，电场力一定做负功，即电场力方向和电荷 运动方向相反，从b指向a.而负电荷受电场力的方向和场强方 向相反，所以场强方向应是由a指向b.顺着电场线的方向电势 越来越低，所以a点电势比b点电势高． 法二：利用电场力做功公式来判断． 由于电势能增加，电场力一定做负功，即Wab为负值，而q是 负电荷，即q为负值． 由Wab＝q(φa－φb)得知φa－φb>0，故φa>φb.
3．物理意义：电势是描述__电__场__能____的性质的物理量． 4．单位：国际单位制中，电势的单位是__伏__特_____，符号为 V,1 V＝1 J/C.
5．相对性：电场中各点电势的高低，与所选取的__参__考__点___ 的位置有关，一般情况下取__地__球___或__无__穷__远__处____为零电势 位置． 6．矢标性：电势是标量，只有大小，没有___方__向____，但有 __正__、__负___． 二、等势面 1．定义：我们把电场中电势___相__等____的点构成的面叫做等 势面．
解析：由两个点电荷连线的中垂线左右电场线分布的对称性 知，A、B两点附近电场线的疏密程度相同，两点的场强大小 相等，方向都是沿连线指向负电荷，A点的电势高于B点． C、D两点的电势相等，场强不同，故选B.
电势高低的判断方法 1．电场线法：沿电场线方向，电势越来越低． 2．场源电荷判断法：离场源正电荷越近的点，电势越高；离 场源负电荷越近的点，电势越低． 3．电势能判断法：对于正电荷，电势能越大，所在位置的电 势越高；对于负电荷，电势能越小，所在位置的电势越高．
[解析] (1)电场力做负功，电势能增加，无穷远处的电势为零， 电荷在无穷远处的电势能也为零，电势能的变化量等于电场力 做的功，W＝EpA－Ep∞. 所以 EpA＝W＝1.2×10－4 J， φA＝EqpA＝11..02× ×1100－ －48 V＝1.2×104 V. (2)A 点的电势是由电场本身决定的，跟 A 点是否有电荷存在 无关，所以 q 移入电场前，A 点的电势仍为 1.2×104 V. [答案] (1)1.2×10－4 J 1.2×104 V (2)1.2×104 V
2．几种常见电场的等势面 (1)点电荷电场的等势面是一系列以__点__电__荷__为球心的 __同__心__球__面甲所示，过两点电荷 连线中点的__垂__线__是一个等势面．
(3)等量同种正电荷的电场的等势面，如图乙所示．
(4)匀强电场的等势面是与电场线垂直的，间隔__相__等___且相 互__平__行____的一簇平面，如图丙所示．
解析：无穷远处就是电势能为零的位置，克服电场力做功， 电势能增加，则电荷在A点具有的电势能EA＝1.0×10－6 J， 根据电势的概念，φA＝EA/q＝－0.2 V；又把电荷从A移到B， 电场力做了正功，则到B点时电场力做的总功W＝－1.0×10－ 6 J＋4×10－7 J＝－0.6×10－6 J，即电荷在B点具有EB＝ 0.6×10－6 J的电势能，同理，可得B点的电势φB＝EB/q＝－ 0.12 V.
对电势的理解
1．电势的性质 (1)电势的相对性：某点电势的大小是相对于零电势位置而言 的，零电势位置选择的不同，则该点的电势就不同，零电势 位置的选择是任意的，但通常选择地面和无穷远处为零电势 位置． (2)电势的固有性：电场中某点的电势大小是由电场本身的条 件决定的，与在该点是否放有电荷和所放电荷的电性无关．
2．电势和电势能的区别和联系
电势φ
物理 反映电场的能的性质的物
意义
理量
相关 因素
电场中某一点的电势φ的大 小，只跟电场本身有关，
跟点电荷q无关
大小
电势沿电场线逐渐下降，取 定零电势点后，某点的电势 高于零者，为正值；某点的
电势低于零者，为负值
单位
伏特(V)
电势能Ep 电荷在电场中某点所
具有的电势能
(3)电势的标量性：规定了零电势点后，电场中各点的电势可 以是正值，也可以是负值，正值表示该点的电势高于零电势, 负值表示该点的电势低于零电势，在同一电场中，正电势一 定高于负电势，如果规定无穷远处为零电势，则正点电荷产 生的电场中各点的电势为正值，负点电荷产生的电场中各点 的电势为负值．正负只表示大小，不表示方向．
法三：利用电势能判断． 正电荷q为正值，在电势越高的地方电势能越大，而对负电 荷，q为负值，在电势越高的地方电势能越小，本题已知条件 是负电荷在a点电势能较小，所以a点电势高． [答案] φa>φb
本部分内容讲解结束
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名师点评 等势面越密的地方电场强度越大，即等差等势面分布的疏密 可以描述电场强弱．场强大的地方，两相邻等势面间的距离 小，场强小的地方，两相邻等势面间的距离大，本题可利用 等势线的密集情况直接判断A、B两点场强的大小．
2．(2014·德州高二检测)如图展示了等量异种点电荷的电场线 和等势面，关于场中的A、B、C、D四点，下列说法正确的 是( B ) A．A、B两点的电势和场强都相同 B．A、B两点的场强相同，电势不同 C．C、D两点的电势和场强都不同 D．C、D两点的电势和场强都相同
强大小
等势面的垂线方向为场 强方向，等差等势面的
疏密表示场强大小
电场线
做功 电荷沿电场线移动时电
情况
场力必做功
等势面
电荷在等势面上移动时 电场力不做功
联系
(1)沿电场线方向电势降低 (2)电场线与等势面垂直 (3)由一种图线可画出另一种图线
如图所示，在点电荷Q产生的电场中，将两个带正电 的试探电荷q1、q2分别置于A、B两点，虚线为等势线．取无 穷远处为零电势点，若将q1、q2移动到无穷远的过程中外力 克服电场力做的功相等，则下列说法正确的是( C ) A．A点电势大于B点电势 B．A、B两点的电场强度相等 C．q1的电荷量小于q2的电荷量 D．q1在A点的电势能小于q2在 B点的电势能 [思路探究] (1)等势线有哪些特点？ (2)移动q1、q2“电场力做功相等”说明什么？
第2章 电势能与电势差
第2节 电势与等势面
第2章 电势能与电势差
学习目标 1.知道电势的概念． 2．知道等势面的概念．知道常见电场的等势面的分布情况． 3．了解尖端放电现象．知道避雷针的原理，培养运用物理知 识解决实际问题的能力．
一、电势 1．定义：电荷在电场中某点的__电__势__能___跟_电__荷__量__的比值， 叫做该点的电势． 2．公式：__φ_A_＝__E_qp_.______.
4．电场力做功判断法 (1)在两点间移动正电荷，如果电场力做正功，则电势能减少, 电势降低；如果电场力做负功，则电势能增加，电势升高． (2)在两点间移动负电荷，如果电场力做正功，则电势能减少, 电势升高；如果电场力做负功，则电势能增加，电势降低．
[范例] 如图所示，电子在一条电场线上从a点运动到b点， 电势能增加，试判断a、b两点电势的高低．
第2章 电势能与电势差
•1、所有高尚教育的课程表里都不能没有各种形式的跳舞：用脚跳舞，用思想跳舞，用言语跳舞，不用说，还需用笔跳舞。 •2、一切真理要由学生自己获得，或由他们重新发现，至少由他们重建。 •3、教育始于母亲膝下，孩童耳听一言一语，均影响其性格的形成。 •4、好的教师是让学生发现真理，而不只是传授知识。 •5、数学教学要“淡化形式，注重实质.
对等势面的认识
1．等势面的特点 (1)在等势面内任意两点间移动电荷，电场力不做功． (2)在空间中两等势面不相交． (3)电场线总是和等势面垂直，且从电势较高的等势面指向电 势较低的等势面． (4)在电场线密集的地方，等差等势面密集；在电场线稀疏的 地方，等差等势面稀疏． (5)等势面是为描述电场的性质而假想的面． (6)等势面的分布与零电势点的选取无关．
[解析] 由于正电荷向无穷远处移动时，电场力做负功，故可 知点电荷 Q 带负电，所以有 φA<φB<0，得|UA∞|>|UB∞|，移动两 试探电荷克服电场 力做功相等， 有 q1|UA∞|＝q2|UB∞|，所 以 q1<q2，A 错误，C 正确．因为 E＝kQr2，A 点比 B 点离 Q 近， 所以 EA>EB，B 错误．根据电场力做功与电势能变化的关系， q1 在 A 点的电势能等于 q2 在 B 点的电势能，D 错误．故选 C.
2．电场线与等势面的比较 电场线
等势面
物理 意义
形象描述电场强度的分布
形象描述电场中各点电 势的分布
来源
始于正电荷，终止于 负电荷
电场中电势相同的各点 构成的面
图线 带箭头的不闭合的曲线， 可以闭合，也可以不闭合，
特点
两电场线不相交
不同等势面不相交
描述 电场
曲线上某一点的切线方向 为场强方向，疏密表示场
名师点评 (1)电势和电势能都具有相对性，与零势面的选择有关． (2)利用公式φ＝Ep/q求电势时，要注意各物理量的正、负．
1．把电荷q＝－5×10－6 C从无穷远处移到电场中的A点，克服 电场力做了1.0×10－6 J的功，再把q从A点移到B点，电场力对 电荷做了4×10－7 J的功，A点电势为__－__0_._2__V，B点电势为 _－__0_._1_2__V.
电势能大小是由点电 荷q和该点电势φ共同
决定的
正点电荷电势能的正负 跟电势的正负相同；负 点电荷电势能的正负跟
电势的正负相反
焦耳(J)
如果把q＝1.0×10－8 C的电荷从无穷远移到电场中的 A点，需要克服电场力做功W＝1.2×10－4 J，那么： (1)q在A点的电势能和A点的电势各是多少？ (2)q在未移入电场前A点的电势是多少？ [思路探究] 怎样计算某点的电势？电势的大小在电场中某 点是固定不变的吗？
6、“教学的艺术不在于传授本领，而在于激励、唤醒、鼓舞”。2021年11月2021/11/232021/11/232021/11/2311/23/2021 •7、不能把小孩子的精神世界变成单纯学习知识。如果我们力求使儿童的全部精神力量都专注到功课上去，他的生活就会变得不堪忍 受。他不仅应该是一个学生，而且首先应该是一个有多方面兴趣、要求和愿望的人。2021/11/232021/11/23November 23, 2021 •8、教育技巧的全部诀窍就在于抓住儿童的这种上进心，这种道德上的自勉。要是儿童自己不求上进，不知自勉，任何教育者就都不 能在他的身上培养出好的品质。可是只有在集体和教师首先看到儿童优点的那些地方，儿童才会产生上进心。 2021/11/232021/11/232021/11/232021/11/23
栏目 导引
三、尖端放电 1．定义：带电较多的导体，在__尖__端____部位，场强可以大到 使周围的空气发生__电__离___而引起___放__电___的程度，这就是尖 端放电现象． 2．应用：避雷针就是应用__尖__端__放__电____的原理来防止雷击造 成危害的，它所放出的电荷就可以___中__和___云层中的部分电 荷，更主要的是云层中的大量___电__荷____可以通过避雷针直接 引入地下，从而达到保护建筑物的目的．