2.2 电势与等势面—山东省济南外国语学校鲁科版（2019）高中物理必修三学案

物理新鲁科版必修三第2章导学案002 第2节 电势与等势面 【学习目标】 1.理解电势的含义，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。 【自主学习】 知识点一 电势 1.物理意义：表示电场能的特性 2.定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值。 3.公式：φ＝。 4.单位：伏特，符号是V。 3.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。 6.与电场线的关系：沿电场线方向电势逐渐降低。 [判断正误] (1)电场线密集处场强大，电势不一定高。(√) (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，其场强不一定为零。(√) 知识点二　等势面 1.定义：电场中电势相同的各点构成的面。 2.等势面的特点 (1)在同一等势面上移动电荷时静电力不做功(选填“做功”或“不做功”)。 (2)等势面一定跟电场线垂直，即跟电场强度的方向垂直。 (3)电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面。 (4)两不同等势面不相交。 [判断正误] (1)电荷在等势面上移动时，因电场力不做功，电势能不变(√) (2)点电荷的电场中，在同一等势面上各点的场强相等。(×) (3)同一等势面上各点电场强度大小都相等(×) (4)电场线和等势面处处垂直 。(√) 核心探究1 电势的决定因素 [探究思考] 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] 1.电势具有相对性，与零电势点的选择有关。 2.φ＝是电势的定义式。电场中某点处φ的大小是由电场本身决定的，与在该点处是否放入试探电荷、电荷的电性、电荷量均无关。所以“不能说φ与Ep成正比，与q成反比”. 3.由φ＝求电势时，因是标量式，最好将各物理量的“＋”“－”直接代入计算。 核心探究2 等势面的特点 [探究思考] 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？ [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。 [探究归纳] (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。 [例题分析] [例题1]一个带电粒子在匀强电场中运动的轨迹如图中曲线AB所示，平行的虚线a、b、c、d表示该电场中的四个等势面。不计粒子重力，下列说法中正确的是(　　) A.该粒子一定带正电 B.四个等势面中a等势面的电势一定最低 C.该粒子由A到B过程中动能一定逐渐减小 D.该粒子由A到B过程中电势能一定逐渐减小 [例题2].如果把电荷量q＝1.0×10－8 C的正电荷从无穷远移至电场中的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移入电场前A点的电势是多少？ [课堂训练] 1.如图所示，实线为某电场的电场线，虚线表示该电场的等势面，A、B、C是电场中的三点，下列说法正确的是(　　) A．三点中，B点的场强最大 B．三点中，A点的电势最高 C．将一带负电的检验电荷从A移动到B，电势能增大 D．将一带正电的检验电荷从A移动到B和从A移动到C，电势能的变化相同 2.(多选)如图所示，M、N为电场中两个等势面，GH直线是其中的一条电场线，则下列说法中正确的是(　　) A．EG＜EH B．正电荷置于G点时电势能大于置于H点时的电势能 C．φG＜φH D．负电荷由H点移动到G点时电场力做正功 3.如图所示，一圆环上均匀分布着负电荷，x轴垂直于环面且过圆心O。下列关于x轴上的电场强度和电势的说法正确的是(　　) A．从O点沿x轴正方向，电场强度先增大后减小，电势一直降低 B．从O点沿x轴正方向，电场强度先增大后减小，电势先降低后升高 C．O点的电场强度为零，电势最低 D．O点的电场强度不为零，电势最高 4.如图所示，