第六节 等势面

第六节等势面1．关于场强的三个公式①FEq=②2QE kr=③UEd=的适用范围，下列说法正确的是A．三个公式都只能在真空中适用。

B．公式②能在真空中适用，公式①和③在真空中和介质中都适用。

C．公式②和③能在真空中适用，公式①在真空中和介质中都适用。

D．公式①适用于任何电场，公式②只适用于点电荷形成的电场，公式③只适用于匀强电场。

（三个场强公式的区别 BD）2．在静电场中，关于场强和电势的说法正确的是 [ ]A．电场强度大的地方电势一定高B．电势为零的地方场强也一定为零C．场强为零的地方电势也一定为零D．场强大小相同的点电势不一定相同（场强和电势的关系 D）3．下列关于等势面的说法正确的是A．电荷在等势面上移动时不受电场力作用，所以不做功。

B．等势面上各点的场强相等。

C．点电荷在真空中形成的电场的等势面是以点电荷为圆心的一簇球面。

D．匀强电场中的等势面是相互平行的垂直于电场线的一簇平面。

（等势面的特点 CD）4．一个点电荷，从静电场中的a点移到b点，其电势能的变化为零，则 [ ]A．a、b两点场强一定相等B．该点电荷一定沿等势面移动C．作用于该点的电场力与其移动方向总是垂直的D．a、b两点的电势一定相等（等势面的特点——应用 D）5．如图，a、b、c是由正点电荷形成的电场中一条电场线上的三个点，已知ab=bc，a、b两点间电压为10v ，则b 、c 两点间电压：A 、等于10VB 、大于10V ；C 、小于10VD 、条件不足，无法判断（等势面——点电荷的等势面 C ）6．如图所示，实线表示电场线，虚线表示等势线，a 、b 两点的电势分别为V 20,V 50-=-=b a U U ，则a 、b 连线的中点c 的电势c U 应为（ ）A 、35-=c U VB 、35->c U VC 、35-<c U VD 、无法判断c U 的高低（等势面的特点 B ）7.一带电粒子射入一固定在O 点的点电荷的电场中，粒子运动轨迹如图中虚线abc 所示。

六、等势面从容说课本节介绍等势面．等势面虽然不是本章的重点内容。

但它可以直观形象地对电势、电势差进行描述，对学生理解电势、电势差有很好的帮助作用．这一点类似于用电场线来形象描述电场,帮助学生理解电场强度的概念一样．本节教材的主要特点是1．顾名思义，概念很好懂；2．直观形象,要求空间思维能力较强，因为课本的图实际上看起来都是等势线（平面图）．所以要求在了解常见等势面时．要从平面到空间转换过来．结合本节教材的特点和地位．把本节的教学目标定位如下:1．知道什么是等势面,理解在同一等势面上移动电荷时电场力不做功．2．翎道电场线跟等势面垂直，并且由电势高的等势面指向电势低的等势面．3．知道处于静电平衡的导体是等势体．导体表面是等势面．4．知道实际中常取地球或与地球相连的导体作为零电势参考点．.本节的教学重点定位于对等势面的特点的认识和理解上．本节的教学难点定位于对等势面形状的空间想象上．为了在教学中突出重点、突破难点．教学时采用学生互动探究、多媒体强化、教师适当点拨的方式来进行，要充分发挥学生的主体作用,以学生为主，教师为辅（起引导作用）本节的教学程序设计如下:复习导人课题一类比引出概念一多媒体强化认识一互动探究等势面的特点一教师点拨归纳拓展一实例分析应用一小结归纳．教学目标一、知识目标1．知道什么是等势面．理解在同一等势面上移动电荷时电场力不做功．2．知道等势面的其他特点．3．知道电场线跟等势面垂直．并且由电势高的等势面指向电势低的等势面．4．知道处于静电平衡状态的导体是等势体．导体表面是等势面．5．知道实际中常取地球或与地球相连的导体作为零电势参考点．二、能力目标培养学生逻辑思维、类比分析的能力．三、德育目标培养学生形成积极思维、善于推理的思维品质．教学重点等势面的特点．教学难点等势面的空间性的理解．教学方法对比分析法、推理归纳法．教学用具直流电源一个。

金属小电极两个,白纸、复写纸、导电纸各一张，灵敏电流表，探针两个．课时安排l课时教学过程［投影本节学习目标与学法指导］（一）学习目标1．知道在电场中电势相同的点构成的面叫做等势面．2．理解在等势面上移动电荷电场力不做功．因此电场线与等势面垂直·并且由电势高的等势面指向电势低的等势面，任何两等势面不相交．3．理解静电平衡下的导体是个等势体．导体表面是个等势面．4．知道在实际中常用等势面来研究电场．（二)学法指导1．在等势面的特点学习时采用逻辑推理、分析归纳的方法来进行．2．其他知识点的学习通过阅读思考、小组讨论的学习方法．［学习目标完成过程]一、引入新课[复习］投影思考题1．电势类比于什么?（高度)2．电势的确定方法？（某点A）(首先选一零电势点,将一单位正电荷从A点移到零电势点．电场力做了多少功·则A点的电势就是多少伏)3．沿电场线方向电势如何变化?（沿电场线方向．电势越来越低）．[引入]电场中的电势有高有低．有些点的电势会相等,那么把这些电势相等的点连到一起会构成等势线或等势面，那么等势面(或线)有些什么样的特点呢?本节我们来学习这个问题．［板书］等势面二、新课教学（一)等势面［教师介绍］类比等高线等势面：电场中电势相同的各点构成的面叫做等势面．[投影]常见电场中的等势面及对比等高线[学生活动]观察各等势面的形状并口头表述．(说明）：各等势面问的电势差相等．[学生活动]口头描述各电场的特点，互相补充．[教师激励评价、拓展归纳]1．点电荷的等势面:以点电荷为球心的一簇球面．2．等量同（异）种电荷的等势面：都有对称环形曲面,对等量异种点电荷，两电荷连线的中垂线是一等势面；对等量同种点电荷,周围有环绕两电荷的环形曲面．[深入探究]［学生探究活动]继续观察上图，注意等势面的密疏与电场线的密疏关系，思考猜想．[学生汇报观察结果及自己的认识,教师激励评价]［教师点拨拓展］在等势面各相邻电势差相等的前提下:1．等势面密的地方，电场线密，等势面疏的地方,电场线疏．2．[结论］可以用等势面的密疏来表示电场的强弱．［实例分析］匀强电场的电场线与等势面的特点．[学生思考][抽查了解］匀强电场的电场线平行等距，密疏相同；匀强电场的等势面平行等距，密疏相同．[学生活动]动手画匀强电场的等势面．（二）等势面的特点[投影］讨论下列问题：1．在同一等势面上任意两点问移动电荷，电场力是否做功？2．由课本图可知,在同一位置上，电场线和等势面有什么关系? 3．某导体已处于静电平衡,该导体上各点电势关系如何?为什么？4．观察并讨论，两等势面能否相交？学生活动：阅读课本,并讨论上述问题，讨论后阐述自己的看法．［师生共同总结]等势面具有以下特点：特点一：在同一等势面上任两点间移动电荷，电场力不做功．证明：在同一等势面上取a、b两点因为ϕa=ϕb所以Uab=ϕa-ϕb=0特点二:电场线和等势面垂直，并且由电势高的等势面指向电势低的等势面．[分析］在同一等势面上移动电荷时，电场力不做功,所以电场力必始终和速度方向垂直，即场强方向垂直于等势面．又因为沿电场线方向电势降低，故电场线一定由电势高的等势面指向电势低的等势面．特点三：如果导体处于静电平衡状态，则该导体上各点电势相等．因为处于静电平衡状态的导体内部合场强处处为零,在导体的任意两点间移动电荷时电场力不做功．据W ab=qU ab，那么U ab=0，所以处于静电平衡的导体各点的电势相等．特点四：任意两个等势面都不相交．因为如果相交，则交点处有两个电势，这与电场中某点的电势是唯一的矛盾，所以任意两个等势面都不相交．[拓展]1．静电平衡状态下的地球及与之相连的导体是等势体，所以实际中常取地球或与之相连的导体电势为零．2.实际中电势的测定比场强容易，在了解电场时常先绘出等势面的分布，再由电场线分布与其关系绘出电场线的分布．［学生活动］结合课本“带电导体周围的等势面和电场线"图来理解等势面的特点．（四）拓展应用1．如图所示，虚线a、b、c代表电场中的三个等势面,实线为一带正电的质点仅在电场力的作用下通过该区域时的运动轨迹．P、Q为这轨迹上的两个点．由此可知（) A．三个等势面中，a电势最高B．质点在Q点时,加速度较大C．质点通过P点时动能较大D．质点通过Q点时电势能较小2．如图所示,实线为匀强电场的电场线,虚线代表等势面，且相邻等势面间的电势差相等．一负电荷在等势面A处动能为40J，运动到等势面C处动能为零．取B为零势面,则当电荷的电势能为5J时的动能是_______J．[参考答案]1。

嗦夺市安培阳光实验学校高二物理等势面；电势差与场强关系；电容器电容人教版【同步教育信息】 一. 本周教学内容：第六节 等势面第七节 电势差与场强关系 第八节 电容器电容 二. 知识要点：知道什么是等势面，理解在同一等势面上移动电荷电场力不做功。

知道电场线与等势面垂直，指向低电势面方向，知道处于静电平衡的导体是等势体，表面为等势面，理解匀强场中电势差与场强关系Ed U =，并会推导和运算。

知道什么是电容器，知道电容器充放电时电场能量的变化，理解电容的定义UQ C /=及其物理意义，知道电容大小的决定条件公式)4/(kd S C πε=。

三. 重点、难点解析 1. 等势面及其特性电场中电势相等的点构成的面叫等势面，它是为了描述电场性质假想的。

等势面描述了电场的分布情况，由等势面可知场强。

等势面是空间形状曲面，在一个平面内表示为等势线。

在一个平面内的等势线也代表等势面。

等势面的特性（1）在同一等势面上移动电荷不做功（2）电场线一定与等势面垂直由高电势面指向低电势面 （3）任意两个等势面不相交（4）等差等势面越密的地方场强越大 常见电场的等势面： （1）点电荷特征以点电荷为圆心的同心球面等差等势面的半径差是向外增大的。

等量异号点电荷特征：连线的中垂面为平面，电势为零其余等势面对称分布为双曲面。

（2）匀强场的等势面为平行平面，等差等势面间距离相等。

2. 静电平衡中的导体（1）整个导体为等势体，表面是等势面。

（2）离导体越近处，等势面形状越接近导体形状。

3. 电势差与场强的关系在电场中，场强的方向就是电势降低的方向，场强越大的地方电势变化越快。

匀强场中d E U ⋅=，E 为场强大小，d 为沿场强方向的距离，E 单位为m V /。

场强方向就是电势降低最快的方向。

4. 电容器及其电容电容器就是可以储存电荷的容器，一般是由彼此绝缘互相靠近的导体组成，每一个导体叫电容器的一个电极。

电容器电极靠近，充电时两极带等量异号电荷，电荷间有相互作用。

《等势面》讲义一、什么是等势面在物理学中，等势面是一个非常重要的概念。

简单来说，等势面就是电场中电势相等的点所组成的面。

为了更好地理解等势面，我们可以先回顾一下电势的概念。

电势是描述电场中某点电势能与电荷量比值的物理量。

在电场中，不同位置的电势可能不同。

而等势面就是将那些电势相同的点连接起来所形成的面。

想象一下，在一个地图上，等高线将海拔相同的点连接起来，形成了等高线图。

类似地，等势面就像是电场中的“等高线”，只不过它表示的是电势的相等。

二、等势面的特点1、等势面与电场线垂直这是等势面的一个重要特点。

因为如果等势面不与电场线垂直，那么沿着等势面移动电荷时，电场力就会做功，这与等势面的定义（在等势面上移动电荷，电场力不做功）相矛盾。

2、等势面永不相交如果两个等势面相交，那么在交点处就会出现两个不同的电势值，这显然是不可能的。

3、等势面的疏密程度表示电场强度的大小等势面越密集的地方，电场强度越大；等势面越稀疏的地方，电场强度越小。

这就好像在等高线图中，等高线越密集的地方，地势越陡峭；等高线越稀疏的地方，地势越平缓。

4、不同等势面之间的电势差不等在电场中，相邻等势面之间的电势差通常是不相等的。

这取决于电场的分布情况。

三、等势面的应用1、描绘电场的分布通过绘制等势面，可以直观地了解电场的分布情况。

这对于研究电场的性质和解决相关问题非常有帮助。

2、分析电荷的运动知道了等势面的分布，我们可以判断电荷在电场中的运动趋势。

例如，正电荷总是从电势高的地方向电势低的地方运动，负电荷则相反。

3、计算电场力做功当电荷在等势面上移动时，电场力不做功。

但如果电荷在不同的等势面之间移动，我们可以通过电势差来计算电场力所做的功。

四、等势面的实例1、点电荷产生的电场中的等势面对于一个正点电荷，其电场中的等势面是以点电荷为球心的一系列同心球面；对于一个负点电荷，等势面则是以点电荷为球心的一系列同心球面，但电势值是负的。

2、匀强电场中的等势面匀强电场中的等势面是一系列相互平行且间距相等的平面。