2.2 电势与等势面 课件-2026-2027学年高二上学期物理鲁科版必修第三册

2.2电势与等势面 学习目标、重难点 1 新课讲解 3 新课导入 2 课堂练习 4 教考衔接 5 课堂小结 6 目录 【学习目标】 物理观念：理解电势是描述电场能的性质的物理量；掌握等势面的定义、特点及其与电场线的关系。 科学思维：运用比值定义法建构电势概念；通过类比等高线理解等势面的空间分布规律。 科学探究：利用模拟实验或软件描绘等势面；经历从电势能到电势的概念抽象与可视化过程。 科学态度与责任：体会用标量场描述自然现象的简洁美；培养严谨作图、尊重实验事实的科学态度。 【学习重难点】 重点： 电势的定义式 及物理意义；等势面与电场线垂直、沿电场线方向电势降低的规律。 难点： 理解电势的相对性与零势点选取；区分电势高低与电势能大小的判断依据（需结合电荷正负）。 【新课导入】 【思考】同一物体在不同的位置，重力势能有什么变化呢？这说明重力势能与重力场中的什么因素有关呢？ 【提示】同一初始高度的小球A、B，在连接不同长度的摆线的情况下自由下落，重力势能的变化不同。 又如小球P在同一高度，逐次沿不同的轨迹下落，重力势能变化量相同。 说明重力势能与高度（地势）有关 那么电势能是不是也与某个因素有关，这个因素是什么呢？ 【新课讲解】 一、电势 如图，匀强电场的场强大小100 V，OA、AB距离L均为1 m，完成下列练习，并小组讨论以下问题： ①分别求出将+1C、+2C、+3C点电荷从A点移到O点电场力做功； ②若规定O点为零势能面，分别求出三个点电荷在A点的电势能； 由知： 、、 由知： 、、 由 知三个电荷在该处电势能与电荷的比值均是-100 V 探索电势能与什么因素有关 【新课讲解】 电势：描述电场的能的性质的物理量。 如图所示，设想把一试探电荷+q 放在电场中某处A或B。它们在电场力F的作用下均移至无限远处。则有： WA>WB 那么怎样去衡量电场的能的性质、怎样去定义“电势”呢？ EpA-0>EpB-0 结论：比值EpA/q的大小与试探电荷的正负及电量q均无关，只与电场中该点在电场中的位置有关，故其可衡量电场的性质。 + ·A ·B E↑ 同理可知：若试探电荷为-q，也有： 【新课讲解】 在静电场中相对于同一个零势能面，不同的电荷在某个点的电势能与电荷量的比值是一个定值，我们把这个比值定义为电势。 定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值 电势具有相对性，确定电势，应先规定电场中某处的电势为零 通常规定离场源电荷无限远处或大地的电势为零 单位：伏特（ V ） 1 V = 1 J/C 【新课讲解】 如何比较电场中不同位置电势的高低？ A B E 电荷沿电场线由A点运动到B点 正电荷 负电荷 电场力做功 电势能变化 电势变化 结论：沿电场线方向电势逐渐降低 比较电势的高低常用方法一 正功 负功 减少 增加 降低 降低 【新课讲解】 比较电势的高低常用方法二 根据电势计算公式: 说明：由公式进行计算，q、EP带正负号计算 可得：正电荷在电势能大的地方电势高， 负电荷在电势能大的地方电势低 【新课讲解】 比较电势的高低常用方法三 根据离场源电荷的远近来比较 离正电荷越近的地方电势越高、 离负电荷越近的地方电势越低 取无穷远处的电势为零 正点电荷电场中各点的电势大于零 负点电荷电场中各点的电势小于零 【新课讲解】 二、等势面 【新课讲解】 等势线：电场中电势相等的各点构成的线。 等势面：电场中电势相等的各点构成的面。 【新课讲解】 (1)匀强电场的等势面： 垂直于电场线的一组平面 E (2)点电荷的等势面： 不等间距的同心球面 类比地图中的等高线： 【新课讲解】 (3)等量异号电荷的等势面 类比地图中的等高线： (4)等量同号电荷的等势面 【新课讲解】 2.同一等势面上任意两点间的电势差为零。 3.沿同一等势面移动电荷时，电场力不做功。 4.电场线跟等势面垂直。 5.电场线由高电势的等势面指向低电势的等势面。 6.等势面密集的地方场强大，稀疏的地方场强小。 1.等势面：在电场中，电势相同的各点构成的面叫作等势面。 【新课讲解】 等势面的特点： 1、等势面一定跟电场线垂直，在同一等势面上的任意两点间移动电荷，电场力不做功； 2、电场线总是从电势高的等势面指向电势低的等势面，任意两个等势面都不会相交； 【课堂检测】 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 D 【课堂检测】 答案：D 解析：电场线的疏密表示电场强度的大小，所以三点中，A点场强最大，A错误；沿电场线方向，电势逐渐降低，A点电势最低，B错误；将一带负电的检验电荷从A移动到B，电场力做正功，电势能减小，C错误；因为B、C两点在同一等势面上，所以将一带正电的检验电荷从A移动到B和从A移动到C，电场力做的功相同，电势能变化相同，D正确。 【课堂检测】 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 C 【课堂检测】 答案：C 解析：圆环上均匀分布着负电荷，根据对称性可知，圆环上各电荷在O点产生的场强相互抵消，合场强为零。圆环上各电荷在x轴产生的电场强度有水平向左的分量，根据电场的叠加原理可知，x轴上电场强度方向向左，根据顺着电场线方向电势降低，可知，从O点沿x轴正方向，电势升高。O点的场强为零，无穷远处场强也为零，所以从O点沿x轴正方向，场强应先增大后减小。综上分析可知C正确，A、B、D错误。 【课堂检测】 如图所示，真空中有等量异种点电荷＋q、－q分别放置在M、N两点，在MN的连线上有对称点a、c，MN连线的中垂线上有对称点b、d，下列说法正确的是(　　) A.在MN连线的中垂线上，O点电势最高 B．正电荷＋q从b点沿MN连线的中垂线移到d点的过程中，受到的电场力先减小后增大 C．正电荷＋q在c点电势能大于在a点电势能 D．正电荷＋q在c点电势能小于在a点电势能 D 【课堂检测】 答案：D 解析：在MN连线的中垂线上各点的电势均为零，选项A错误；沿两电荷连线的中垂线从b点到d点，场强先增大后减小，故正电荷＋q受到的电场力先增大后减小，选项B错误；因a点的电势高于c点，故正电荷＋q在c点电势能小于在a点电势能，选项D正确，C错误。 【教考衔接】 1．如图，在与纸面平行的匀强电场中有 三点，其电势分别为6 V、4 V、2 V； 分别位于纸面内一等边三角形的顶点上。下列图中箭头表示a点电场的方向，则正确的是(      ) A. B. C. D. 【教考衔接】 1．答案：C 解析：取ac边的中点d，则在匀强电场中有 ，所以bd连线为该电场的等势线，又电场方向垂直于等势线，且由高电势指向低电势，可知a点的电场方向从a指向c，C正确。 【教考衔接】 2．《汉书》记载“姑句家矛端生火”，表明古人很早就发现了尖端放电现象.若带电长矛尖端附近某条电场线如图，则 四点中电势最高的是(   ) A.a点 B.b点 C.c点 D.d点 2．答案：D 解析：沿电场线方向电势逐渐降低，由题图可知 ，D正确. 【课堂总结】 ①电势 （1）定义式： ，单位：伏特（V）.电势是标量，只有大小，没有方向，但有正负（正负表示该点电势相对零电势位置的高低）. （2）电势与电场线的关系：沿着电场线方向电势降低. （3）零电势位置的规定：电场中某一点的电势的数值与零电势位置的选择有关，即电势的数值取决于零电势的选择.一般默认为大地或无穷远处电势为零. 与试探电荷本身无关 势能是相对的，谈到势能的大小，总要规定零势能点 27 【课堂总结】 ②等势面 （1）在同一个等势面上，任何两点的电势都相等.所以，在同一个等势面上移动电荷时，静电力不做功； （2）电场线跟等势面一定垂直，并且由电势高的等势面指向电势低的等势面； （3）等势面越密，电场强度越大（前提是两个相邻的等势面间的电势差是相等的）； （4）等势面不相交，不相切. 各点电势相同 沿着电场线方向电势降低 电场线越密，等势面越密 匀强电场的等差等势面平行、等距 谢谢观看 $