高中物理第2章电势能与电势差第2节电势与等势面等势面的特点素材鲁科版选修3_1

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高二物理鲁科版选修31 第2章第2节电势与等势面课件(30张)

[审题指导]解此题关键是正确理解“电势能增加”的条件．
[解析] 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，从b指向a.而负电荷受电场力的方向和场强方向相反，所以场强方向应是由a指向b.顺着电场线的方向电势越来越低，所以a点电势比b点电势高．法二：利用电场力做功公式来判断．由于电势能增加，电场力一定做负功，即Wab为负值，而q是负电荷，即q为负值．由Wab＝q(φa－φb)得知φa－φb>0，故φa>φb.
3．物理意义：电势是描述__电__场__能____的性质的物理量． 4．单位：国际单位制中，电势的单位是__伏__特_____，符号为 V,1 V＝1 J/C.
5．相对性：电场中各点电势的高低，与所选取的__参__考__点___ 的位置有关，一般情况下取__地__球___或__无__穷__远__处____为零电势位置． 6．矢标性：电势是标量，只有大小，没有___方__向____，但有 __正__、__负___．二、等势面 1．定义：我们把电场中电势___相__等____的点构成的面叫做等势面．
解析：由两个点电荷连线的中垂线左右电场线分布的对称性知，A、B两点附近电场线的疏密程度相同，两点的场强大小相等，方向都是沿连线指向负电荷，A点的电势高于B点． C、D两点的电势相等，场强不同，故选B.
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．
[解析] (1)电场力做负功，电势能增加，无穷远处的电势为零，电荷在无穷远处的电势能也为零，电势能的变化量等于电场力做的功，W＝EpA－Ep∞. 所以 EpA＝W＝1.2×10－4 J， φA＝EqpA＝11..02× ×1100－－48 V＝1.2×104 V. (2)A 点的电势是由电场本身决定的，跟 A 点是否有电荷存在无关，所以 q 移入电场前，A 点的电势仍为 1.2×104 V. [答案] (1)1.2×10－4 J 1.2×104 V (2)1.2×104 V

高中物理第2章第2节电势与等势面课件鲁科版选修3-1

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(2)计算法：由公式 φ＝Eqp计算各点电势的大小，计算时要代入 Ep 与 q 的正负号．注意 φ 的正负表示大小．
温馨提示：电场中某点电势的高低与电场强度的大小无关，即电势高处电场强度不一定大．
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1．将一正电荷从无穷远处移入电场中M点，电势
能减少了8.0×10－9 J，若将另一等量的负电荷从无穷远
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(4)由等差等势面的疏密，可以比较不同点场强的大小．
电场线
等势面
物理意义
形象描述电场强度的分布
形象描述电场中各点电势的分布
来源
从正电荷发出，终止于负电场中电势相同的各点构成的
电荷
面
图线特点
带箭头的不闭合的曲线，可以闭合，也可以不闭合，不
两电场线不相交
同等势面不相交
描述电场
曲线上某一点的切线方向为场强方向，疏密表示场强大小
分布，M、N为对称线上的两点．下列说法正确的
是
()
图2-2-3
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曲线上某一点指向低电势，等势面的垂线方向为场强方向，等差等势面的疏密表示场强大小
做功情况
电荷沿电场线移动时电场电荷沿等势面移动时电场力不
力必做功
做功
(1)沿电场线方向电势降低
联系 (2)电场线与等势面垂直
(3)由一种图线可画出另一种图线
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2．如图2－2－3所示，某区域电场线左右对称
答案：不是，它是一根避雷针，起到尖端放电防止建筑物被雷击的作用．
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新知梳理
一、电势 1．概念：电荷在电场中某点的电势能与它的电荷量的2．__比公__值式__和，单叫位做：该电点势的的电定势义．公式为_φ_＝__E_q_p_，国际单位是_伏__特__，符号是_V_.

2[1].2 电势与等势面课件(鲁科版选修3-13)

栏目导引
第 2章
电势能与电势差
想一想
2 ．电荷在同一等势面上移动时电势能如何变化？提示：由于在同一等势面上移动电荷时，电场力方向与等势面垂直，所以电场力不做功，因此电荷的电势能不变．
栏目导引
第 2章
电势能与电势差
三、尖端放电尖端部位，场 1．定义：带电较多的导体，在_____
电离而引起_____ 放电强可以大到使周围空气发生 _____ 的程度，这就是尖端放电现象．尖端放电的原理来 2．应用：避雷针就是应用_________ 防止雷击造成危害的，它所放出的电荷就可以
的面叫做等势面． 2．由于在等势面上电荷受到的电场力与等垂直，电荷在任何一个等势面上运动势面______
不做功．时电场力都________
栏目导引
第 2章
电势能与电势差
3．几种常见电场的等势面点电荷为 (1)点电荷电场的等势面是一系列以_______ 同心球面：如图中虚线所示．球心的_________
(3)电势是标量．电势是只有大小、没有方向
的物理量，在规定了零电势后，电场中各点的电势可以是正值，也可以是负值．正值表示该点电势高于零电势；负值表示该点电势低于零电势．所以在同一电场中正电势一定
高于负电势．显然 , 电势的符号只表示大小 ,
不表示方向．
栏目导引
第 2章
电势能与电势差
2．电势高低的判断方法
栏目导引
第 2章
电势能与电势差
电场线
等势面
做功电荷沿电场线移动电荷在等势面上移情况时电场力必做功动时电场力不做功沿电场线方向电势降低；电场线与等势联系面垂直；由一种图线可画出另一种图线

鲁科版高中物理必修第三册精品课件第2章电势能与电势差第2节电势与等势面

5.与电场线的关系:沿电场线方向电势逐渐降低。
二、等势面
1.定义:电场中电势相等的点构成的面。
2.等势面的特点
(1)因为同一电荷在等势面上任意两点的电势能相等,所以电荷在等势面上
不做功 (选填“做功”或“不做功”)。
(2)等势面与电场线处处垂直。
移动时静电力
(3)电场线与等势面垂直,方向由电势高的等势面指向
p

p

=
,单位正电荷从 A 点移动到 B 点的过程中,静电力做功 WAB=EpA-EpB=0。
易错辨析判一判
(1)某电场中,A点的电势φA=3 V,B点的电势φB=-4 V,则φA>φB。( √ )
p
(2)根据电势的定义式 φ= 得,电荷q的电荷量越大,电势越低。( × )
电势是电场本身的属性,定义式中q为试探电荷,电势与试探电荷q无关。
即学即用练一练
关于静电场中某点电势的正、负,下列说法正确的是(
)
A.电势的正、负取决于把电荷从零电势点移动到该点的过程中静电力所
做功的正、负
B.电势的正、负取决于场源电荷的正、负,若该点处在正电荷周围的静电
场中,其电势一定为正,与零电势点的选取无关
C.电势的正、负取决于零电势点的选取,负电荷形成的电场中某点的电势
第2章
第2节电势与等势面
内
容
索
引
01
基础落实•必备知识全过关ຫໍສະໝຸດ 02重难探究•能力素养全提升
03
学以致用•随堂检测全达标
1.了解电势的含义,知道其定义式、单位。(物理观念)
2.理解等势面的概念,了解几种典型电场的等势面的分布。
课标要求 (物理观念)

鲁科版物理选修3-1课本习题第一、二章答案

第一章静电场第1节静电现象及微观解释课本习题1．D2．B3．解答：可以是A 、B 都带电，A 、B 带异种电荷相互吸引；也可以只有A 或B 带电，带电小球由于静电感应吸引轻小物体。

说明：该题答案并不唯一，可鼓励同学们发表自己的看法，再由同学们或教师归纳总结。

同时可复习静电力的相互作用规律。

4 解答：能。

先将丝绸和玻璃棒相互摩擦过的地方充分接触，然后再分别将两者用验电器检验是否带电。

由于两者带的是异种电荷，充分接触时，两者所带的电荷会被部分或全部中和，从而使验电器的金属箔的张开幅度减小或完全闭合。

5．解答：小球a 向左摆动，接触金属球b 后迅速弹开。

当绝缘金属球b 带上电荷后，由于静电感应，会使小球口靠近b 的一侧带上与b 的电性相反的电荷，而远离a 的一侧带上与b 的电性相同的电荷，虽然口的两侧所带的电荷电量相同，但由于它们离球b 的距离不一样，因此a 、b 两球表现为相互吸引，从而使小球a 向左摆动。

当两球接触后，整个a 球带上了与b 球的电性相同的电荷，因而两球相互排斥。

说明：本题要注意解释何为绝缘金属球，要与绝缘体相区别。

6．解答：如果让一个金属球带上正电荷，它的质量是减少的，因为它失去了电子；如果让它带上负电荷，它的质量是增加的，因为它得到了电子。

说明：教师应说明减少或增加的质量非常小，在一般情况下可忽略不计。

7．解答：(1)由于静电感应。

(2)可在传送带上镀银或增加空气湿度。

第2节静电力库仑定律课本习题1．解答：由库仑定律得，它们之间的静电力变为3F ；由库仑定律得，它们之间的静电力变为F /9。

2．解答：氢原子核对核外电子的静电引力提供电子做匀速圆周速动的向心力。

静电力大小22re k F = 由匀速圆周运动规律得r v m F 2= 所以rv m r e k 222= 从上式可得速率所以周期krm e r v r T ππ22== 3．解答：如下右图所示，对右边小球进行受力分析，它受重力G 、静电力F 1、细线拉力F 2。

高中物理第2章电势能与电势差第2节电势与等势面课件鲁科版选修3-1

2.尖端放电 (1)定义：带电较多的导体，在尖端部位，电场强度可以大到使周围的空气发生电离而引起放电的程度，此时发生的放电现象就是尖端放电现象． (2)应用：避雷针就是应用尖端放电的原理来防止雷击造成危害的．
电场线、等势面、运动轨迹的处理方法 (1)利用电场线与等势面垂直的特点，可以根据等势面的形状画出电场线，如果已知等势面电势的高低关系，可以确定电场线的方向． (2)带电粒子做曲线运动时，运动轨迹总是弯向粒子受力的方向，从而可以根据运动轨迹的形状判断粒子受到的电场力的方向，进而可以得知电场力做功的情况及粒子的速度、动能和电势能的变化情况．
电场
等势面的特点
图示
等势面是一系列以点电荷为点电荷的电场
球心的球面，如图中虚线所示
左右对称，过两点电荷连线中等量异种电荷的
点的中垂面是一个等势面，如电场
图中虚线所示
等量同种电荷的左右对称，以正电荷为例，如电场图中虚线所示
匀强电场
等势面是与电场线垂直的、间距均匀且相互平行的一簇平面，如图所示
中某处的电势为零，才能确定该电场中各点的电势值.
电势变化规律的判定 (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＝Eqp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．
等势面尖端放电
[先填空] 1．等势面 (1)定义：电场中电势相同的点构成的面称为等势面． (2)特点：电荷在任一等势面上移动时，电场力都不做功． (3)几种常见电场的等势面
知
识
点
一
学
业
第 2 节电势与等势面
分层
测

2.2 电势与等势面课件(鲁科版选修3-1)

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堂双
案
基
设计
(1)先规定电场中某处的电势为零．
达标
(2)确定试探电荷在某点的电势能．
课
(3)确定该点的电势．
前
课
自
时
主
作
导
业
学
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教学
等势面
课堂
教
互
法
动
分
析
1.基本知识
探究
(1)等势面：电场中电势相同的各点构成的面．在同一
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等势面上移动电荷时，电场力不做功．
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课
前自
4．知道同一事物可以用多种方式、从不同角度来描述．
课时
主
作
导

2019_2020学年高中物理第2章电势能与电势差第2节电势与等势面课件鲁科版选修3_1

解析：由速度——时间图线可知，负电荷从 A 到 B 做加速运动，所以电场线方向由 B 到 A，故 A 点电势低；又负电荷的加速度逐渐减小，说明由 A 到 B 场强变小，即 A 点场强大于 B 点场强，故选项 C 正确．答案：C
4．如图所示，在左边的绝缘支架上插上顶针(其上端是尖的)，在顶针上装上金属风针，如给风针附近的圆形金属板接上正高压极，风针接负高压极，风针就会旋转起来，下列说法中错误的是( )
(3)等量异种点电荷(如图乙)：在从正电荷到负电荷的连线上电势逐渐降低φ A′＞φA，中垂线是一等势线，φB＝φB′，若沿中垂线移动电荷，电场力不做功．若取无穷远处电势为零，则中垂线上各点的电势也为零，中垂线右侧各点电势为正，中垂线左侧各点电势为负．
[典例 2] (多选)如图，虚线表示真空中一点电荷 Q 的电场中的两个等势面，实线表示一个带负电 q 的粒子(不计重力)运动的轨迹．下列说法正确的是( ) A．Q 带负电 B．A、B、C 三点电势大小 φA＞φB＞φC C．粒子从 A 到 B 电场力做负功，电势能增加，动能减小 D．粒子从 B 到 C 动能增加，电势能增加 [思路点拨] 由带电粒子的轨迹判断粒子的受力方向，可判断出电场力做功的正、负，进而确定动能、电势能的变化．
1．对于等势面和带电粒子运动轨迹相结合的问题，首先根据粒子的运动轨迹判断受力情况，确定电场力做功的正、负． 2．只有电场力做功时，带电粒子的动能与电势能的总和保持不变．
2．如图所示分别是匀强电场、正(负)点电荷、同种或异种点电荷等几个典型静电场的部分电场线，试分析： (1)甲、乙、丙各是哪个典型电场？ (2)分别画出通过 a、b、c 三点的三个等势面． (3)a、b、c 三点场强的大小关系如何？ (4)a、b、c 三点电势大小关系如何？

新教材鲁科版物理必修第三册课件：第2章第2节电势与等势面

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AD [由题图所示等势面的分布规律可知，该电场为点电荷的电场。由运动轨迹可知，运动的正粒子跟场源电荷的相互作用是排斥，所以场源电荷是正电荷。根据电场线与等势面垂直，电场线的分布是发散状辐射向外的，粒子从 K 到 L 受静电力的方向与速度方向成钝角，静电力做负功，电势能增加，A 正确；从 M 到 N，受到的静电力与速度方向成锐角，静电力做正功，电势能减少，B 错误；根据沿电场线方向电势降低可知，D 正确，C 错误。]
A [A 处的电场线比 B 处的密集，故 EA>EB；离正电荷越近电势越高，故 φA>φB；负电荷在在电势高的地方电势能低，故 EpA<EpB，故 A 正确。]
NO.3 当堂达标·夯基础
1．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 D [电场强度和电势没有必然联系，场强大的地方电势不一定高，电势高处的电场强度也不一定大，故选项 D 正确。]
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大，负电荷在电势越高的地方电势能越小，而本题已知条件是负电荷在 a 点电势能较低，故 a 点电势高。
[答案] a 点电势比 b 点电势高
由以上分析可知，电势高低的判断方法有多种，因此在具体应用时，可根据题目中的条件，灵活选择方法判断。
[跟进训练] 1．三个点电荷电场的电场线分布如图所示，图中 a、b 两点处的场强大小分别为 Ea、Eb，电势分别为 φa、φb，则下列关系正确的是( ) A．Ea>Eb，φa>φb B．Ea<Eb，φa<φb C．Ea>Eb，φa<φb D．Ea<Eb，φa>φb