第2章 第2节 电势与等势面-2021-2022学年新教材高中物理必修第三册【名师导航】同步Word教参(鲁科版)

第2节　电势与等势面 学习目标：1.[物理观念](1)知道电势的定义、定义式、单位。(2)理解等势面的概念。知道电场线始终垂直于等势面，了解几种典型电场的等势面的分布。2.[科学思维]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。3.[科学探究]会运用类比等高线来理解和探究等势面，与他人合作交流，实事求是，提高探究能力。4.[科学态度与责任]通过等势面探索，体会类比与创新在物理学研究中的重要性，体验形象思维与抽象思维的相互关联，感悟物理学内在之美，激发学习热情。 一、电势 1．定义：电荷在电场中某点的电势能与它的电荷量之比，称为该点的电势。 2．公式和单位：电势的定义公式为φA＝，国际单位是伏特，符号是V。 3．相对性：电势也是相对的，常取离场源电荷无穷远处的电势为零，也常选地球为零电势点。电势可以是正值，也可以是负值，没有方向，因此是标量。 4．与电场线关系：沿电场线的方向电势逐渐降低。 说明：电势是标量，有正、负，具有相对性，在同一电场中，正值高于负值。 二、等势面 1．定义：电场中电势相等的点构成的面。 2．性质 (1)在同一等势面上移动电荷，电场力不做功。 (2)电场线与等势面垂直，方向由电势高的等势面指向电势低的等势面。 (3)等差等势面密集处电场线密集，说明此处电场强度较大。 注意：我们常画的等势面一般是等差等势面，即相邻两等势面间的电势的差值相等。 1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (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)电荷在等势面上移动时不受电场力作用，所以不做功。 (×) (4)等势面上各点电势、场强均相同。 (×) 2．(多选)关于电势的高低，下列说法正确的是(　　) A．沿电场线方向电势逐渐降低 B．电势降低的方向一定是电场线的方向 C．正电荷在只受电场力的作用下，一定向电势低的地方运动 D．负电荷在只受电场力的作用下，由静止释放，一定向电势高的地方运动 AD　[电场线的方向一定是沿电势降低的方向，反之不一定成立，故A正确，B错误；若正电荷的初速度与电场线反向，则先向电势高的方向做减速运动，再向电势低的地方运动，故C错误；D正确。] 3．在静电场中，下列说法正确的是(　　) A．电场强度为零的地方，电势一定为零；电势为零的地方，电场强度也一定为零 B．电场线密集的地方，电势一定高；电场线稀疏的地方，电势一定低 C．电场线与等势面可以垂直，也可以不垂直 D．电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面 D　[电场强度与电势间大小没有必然的关系，选项A错误；电场线密集的地方，电场强度一定大，但电势不一定高，选项B错误；电场线与等势面一定垂直，选项C错误；根据“沿着电场线方向电势逐渐降低”可知，电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面，选项D正确。] 电势的理解及电势高低的判断 电场线分布如图所示，电场中有a、b两点试比较电场强度Ea和Eb的大小？电势φa与φb的高低？ 提示：Ea＜Eb，φa＞φb。 1．电势的理解 (1)电势的相对性：电场中某点的电势跟零电势位置的选取有关，常选取无限远处或大地的电势为零。 (2)电势的固有性：电势φ＝是定义式，φ的大小由电场本身决定，与试探电荷、电荷的电性及电荷量均无关。 (3)电势是标量：一般选无穷远处或大地处电势为零。正值表示该点电势高于零电势点，负值表示该点电势低于零电势点。正、负只表示大小，不表示方向。 2．电势高低的判断方法 判断角度 判断方法 场源电荷 正负法 取无穷远处电势为零，正电荷周围电势为正值，负电荷周围电势为负值；靠近正电荷处电势高，靠近负电荷处电势低 电场线 方向法 沿着电场线方向电势逐渐降低；逆着电场线方向电势逐渐升高 电场力 做功法 电场力做正功，电势能减少，若为正电荷，电势降低；若为负电荷，电势升高。电场力做负功，电势能增加，若为正电荷，电势升高；若为负电荷，电势降低 电势能 高低法 正电荷的电势能大处电势高，负电荷的电势能大处电势低 【例1】　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，试判定a、b两点电势的高低。 思路点拨：(1)沿电场线方向电势逐渐降低。 (2)电场力做负功，电势能增加。 (3)正电荷受力方向与电场线的切线方向相同，负电荷则相反。 [解析]　解法一：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，由b指向a，而负电荷所受电场力的方向和场强方向相反，场强方向应是由a指向b，因此电场线的方向是由a指向b。 沿着电场线的方向电势越来越低，a点电势比b点电势高。 解法二：利用电势能判断 正电荷在电势越高的地方电势能越