2017-2018学年沪科版高中物理选修3-1第2章电场与示波器2.3研究电场的能的性质二学案

2.3　研究电场的能的性质(二) 学 习 目 标 知 识 脉 络 1.知道电势的概念，进一步巩固比值定义法的应用，知道电势具有相对性．(重点) 2．了解电势与电势差的区别与联系． 3．理解电场的等势面的意义、特点，等势面与电场线的关系．知道几种典型的等势面．(难点、重点) 电 势 1．定义：把电荷在电场中某一点的电势能与其所带电荷量的比值，叫做这一点的电势． 2．电势的表达式：φM＝，单位：伏特(V)． 3．标量：只有大小，没有方向，但有正、负，表示比零电势点高或比零电势点低． 4．电势的相对性：电场中某点电势的大小，跟零电势位置的选择有关，通常取无限远或大地的电势为零． 5．电势差与电势之间的关系：UAB＝φA－φB. 1．电荷在电场中某点的电势能越大，该点的电势就越高．(×) 2．电势是相对的，常取无穷远处或大地的电势为零．(√) 3．电势是标量，没有方向，但有大小及正、负之分．(√) 电场强度越大的地方电势一定越高吗？ 电势越高的地方电势能一定越大吗？ 【提示】　因为电场强度大小与电势高低没有直接关系，所以电场强度大的地方电势不一定高，电势高的地方电势能也不一定大． 如图2­3­1所示的匀强电场，场强为E，取O点为零电势能点，A点距O点为l，AO连线与电场线的夹角为θ. 探讨1： 电荷量为q的正电荷在A点的电势能Ep为多少？电势能与电荷量的比值是多少？ 图2­3­1 【提示】　Ep＝Eqlcos θ，＝Elcos θ. 探讨2：电荷量为2q的正电荷在A点的电势能Ep′为多少？电势能与电荷量的比值是多少？ 【提示】　E′p＝2Eqlcos θ，＝Elcos θ. 1．电势和电势差的区别 电势φ 电势差U 定义 电势能与电量的比值φ＝ 电场力做功与电量的比值U＝ 决定因素 由电场和在电场中的位置决定 由电场和场内两点位置决定 相对性 有，与零电势点的选取有关 无，与零电势点的选取无关 2.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． 1．(多选)下列关于电势和电势能的说法中正确的是(　　) A．克服电场力做功时，电荷的电势能减少 B．电荷在电场中某点的电势能与其电荷量的比值，叫做这一点的电势 C．沿着电场线的方向，电势逐渐降低 D．电场中电势为正值的地方，电荷的电势能必为正值 【解析】　克服电场力做功时，电势能增加，A错误．根据电势的定义知B正确．沿电场线方向，电势逐渐降低，C正确．电势为正，电势能的正、负与电荷的正、负有关，D错误． 【答案】　BC 2．(多选)如图2­3­2所示，电场中有A、B两点，则下列说法正确的是(　　) 【导学号：29682011】 图2­3­2 A．电势φA>φB，场强EA>EB B．电势φA>φB，场强EA<EB C．将＋q由A点移到B点，电场力做正功 D．将－q分别放在A、B两点时具有电势能EpA>EpB 【解析】　B处电场线密，场强大；沿电场线方向电势降低，A点电势大于B点电势．正电荷由A运动到B，电场力做正功，电势能减小；负电荷由A运动到B，电场力做负功，电势能增加，EpB>EpA. 【答案】　BC 3．(多选)将一电荷量为＋Q的小球放在不带电的金属球附近，所形成的电场线分布如图2­3­3所示，金属球表面的电势处处相等．a、b为电场中的两点，则(　　) 图2­3­3 A．a点的电场强度比b点的大 B．a点的电势比b点的高 C．检验电荷－q在a点的电势能比在b点的大 D．将检验电荷－q从a点移到b点的过程中，电场力做负功 【解析】　由题图可知，a处电场线比b处密，所以Ea>Eb，选项A正确；沿着电场线的方向电势不断降落，a点电势高于金属球的电势，金属球的电势高于b点电势，所以φa>φb，选项B正确；负电荷在高电势点的电势能小，选项C错误；检验电荷－q从a点移到b点时，电势能增大，故电场力做负功，选项D正确． 【答案】　ABD 1．沿着电场强度的方向电势不断降低，也可认为沿着电场线的方向电势不断降低． 2．根据定义式φ＝判定电势大小，但应注意电势能Ep和试探电荷q的正负与电势高低的关系． 电 场 的 等 势 面 1．定义 电场中电势相等的点构成的线(面)叫等势线(面)． 2．等势面的特点 (1)在同一等势线(面)上的任意两点间移动电荷，电场力做功为零． (2)等势面跟电场线垂直． (3)电场线总是从电势较高的等势面指向电势较低的等势面． (4)等势面密集处电场线密集，说明此处电场强度较大． 3．几种常见的等势面 图2­3