鲁科版选修31 2.2电势与等势面 课件（30张）.pptx

第2节电势与等势面 读一读 思一思 辨一辨 议一议 一 电势阅读教材第31 32页 电势 部分 知道电势的概念 计算公式 了解电势的相对性 1 什么是电势 电势是矢量还是标量 答案 电荷在电场中某点的电势能跟电荷量的比值 叫做该点的电势 电势是标量 2 电势的计算公式和单位是什么 答案 即电场中某点的电势在数值上等于单位正电荷在该点所具有的电势能 单位 伏特 符号是v 1v 1j c 3 某处的电势是一个确定的值吗 为什么 答案 不是 电势具有相对性 只有规定了电场中某处的电势为零 才能确定电场中各点的电势值 通常选距离电荷无穷远处或地球为零电势位置 读一读 思一思 辨一辨 议一议 二 等势面阅读教材第32 33页 等势面 部分 知道等势面的概念 了解常见电场等势面的分布情况 1 什么是等势面 答案 电场中电势相等的点构成的面叫做等势面 读一读 思一思 辨一辨 议一议 答案 球面中垂面均匀 读一读 思一思 辨一辨 议一议 3 同一电场中的两个等势面会相交吗 为什么 答案 不相交 两个不同等势面上点的电势是不同的 不能相交 如果相交的话 交点这个位置的电势就有两个值 这是不可能的 读一读 思一思 辨一辨 议一议 三 尖端放电阅读教材第33页 尖端放电 部分 了解尖端放电现象 知道避雷针的原理 1 什么是尖端放电现象 答案 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 这就是尖端放电 2 避雷针是根据什么原理防止雷击造成危害的 答案 尖端放电原理 读一读 思一思 辨一辨 议一议 1 思考辨析 1 电势降低的方向就是电场线的方向 解析 沿电场线方向电势降低 电势降低的方向不一定是电场线的方向 答案 2 等势面上各点的电场强度是相同的 解析 同一等势面上电场线疏密及方向可以不同 电场强度不一定相同 答案 3 等势面越密的地方 电场强度越大 解析 等势面的疏密表示电场的强弱 等差等势面越密表示电场强度越强 答案 读一读 思一思 辨一辨 议一议 4 电荷在电场中电势越高的地方电势能不一定大 解析 电势能的高低与电荷量的多少 电荷的正负和电势的高低有关 答案 5 负电荷只在电场力作用下从a移到b a点电势一定较高 解析 不知电场力的做功情况以及电势能的变化情况无法比较电势高低 答案 读一读 思一思 辨一辨 议一议 2 探究讨论 1 电势可正可负 那么 1v与 2v哪个大呢 答案 电势是标量 正负表示大小 所以 1v 2v 2 电荷在等势面上移动时 电场力做功吗 为什么 答案 等势面与电场线垂直 在等势面上移动电荷 电场力与速度垂直 所以电场力做功为零 3 在高大的建筑物上常常有一根根竖直的钢筋 是建筑工人完工后忘记去掉了还是有其他作用 答案 它是一根避雷针 起到尖端放电防止建筑物被雷击的作用 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 对电势的理解如图所示的匀强电场 电场强度为e 取o点为零势能点 a点距o点为l ao连线与电场强度反方向的夹角为 电荷量分别为q和2q的试探电荷在a点的电势能为多少 电势能与电荷量的比值是否相同 比值与试探电荷的电荷量是否有关系 要点提示 由epa epo wao eqlcos 知电荷量为q和2q的试探电荷在a点的电势能分别为eqlcos 2eqlcos 虽然电势能不同 但电势能与电荷量的比值相同 都为elcos 比值与试探电荷的电荷量没有关系 当堂检测 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 1 电势的特点 1 电势的相对性 电势是相对的 只有先确定了零电势点的位置 才能确定其他点的电势 电场中某点的电势跟零电势位置的选取有关 在理论研究中 对不是无限大的带电体产生的电场 选择无限远处的电势为零 实际问题中 常选取无限远处或大地的电势为零 2 电势的固有性 电势 是表示电场能的性质的一个物理量 电场中某点处 的大小是由电场本身决定的 与在该点处是否放入试探电荷及电荷的电性和电荷量均无关 这和许多用比值定义的物理量相同 如前面学过的电场强度 当堂检测 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 3 电势是标量 在规定了零电势点后 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 显然 电势的正 负只表示大小 不表示方向 当规定无限远处为零电势后 正电荷产生的电场中各点的电势为正值 负电荷产生的电场中各点的电势为负值 且越靠近正电荷的地方电势越高 越靠近负电荷的地方电势越低 当堂检测 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 当堂检测 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 3 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 4 电场力做功判断法 在两点间移动正电荷 如果电场力做正功 则电势能减少 电势降低 如果电场力做负功 则电势能增加 电势升高 在两点间移动负电荷 如果电场力做正功 则电势能减少 电势升高 如果电场力做负功 则电势能增加 电势降低 1 电场中某点的电势高低与该点的电场强度大小无关 2 电场中沿电场线方向电势降低得最快 当堂检测 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 例题1 如果把q 1 0 10 8c的电荷从无穷远处移到电场中的a点 需要克服电场力做功w 1 2 10 4j 那么 1 q在a点的电势能和a点的电势各是多少 2 q在未移入电场前a点的电势是多少 思考问题 1 电场力做的功与电势能的变化量有何关系 答案 电场力做的功等于电势能的变化量 2 a点电势的大小是否有电荷存在有关 答案 无关 当堂检测 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 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 即w a ep epa 0 epa 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在移入电场前 a点的电势仍为1 2 104v 答案 1 1 2 10 4j1 2 104v 2 1 2 104v归纳总结 1 电势和电势能都具有相对性 与零势面的选择有关 2 利用公式求电势时 要注意各物理量的正 负 当堂检测 探究一 探究二 当堂检测 问题导引 名师精讲 典例剖析 对等势面的理解在地理学中 为了形象地表示地势的高低 常采用在地图上画等高线的方法 在电场中 我们也可以采用类似的方法表示电势的高低分布 采用画等势线 面 的方法 试问在同一等势线 面 上移动电荷时 电场力是否做功 为什么 等量同种点电荷等势面与等高线对比示意图要点提示 不做功 因为同一等势线 面 上任意两点电势相等 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 1 等势面的特点 1 在等势面内的任意两点间移动电荷 电场力不做功 2 在空间中两等势面不相交 3 电场线总是和等势面垂直 且从电势较高的等势面指向电势较低的等势面 4 在电场线密集的地方 等差等势面密集 在电场线稀疏的地方 等差等势面稀疏 5 等势面是为描述电场的性质而假想的面 6 等势面的分布与零电势点的选取无关 当堂检测 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 当堂检测 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 当堂检测 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 当堂检测 3 等势面的应用 1 由等势面可以判断电场中各点电势的高低及差别 2 由等势面可以判断电荷在电场中移动时静电力做功的情况 3 由于等势面和电场线垂直 已知等势面的形状分布 可以绘制电场线 从而确定电场的大体分布 4 由等差等势面的疏密 可以定性地确定某点电场强度的大小 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 当堂检测 例题2 多选 如图所示 虚线同心圆是一簇某静电场中的等势面 其电势分别是 a b和 c 一带正电粒子射入电场中 运动轨迹如图中实线klmn所示 由图可知 a 粒子从k到l的过程中 静电力做负功 电势能增加b 粒子从l到m的过程中 静电力做负功 电势能增加c a b cd a b c 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 当堂检测 思考问题 1 场源电荷带什么电 答案 正电 2 如何确定带电粒子动能 电势能的变化 答案 由带电粒子运动的轨迹判断电荷的受力方向 即可判断出各个过程中电场力做功的正 负 进而确定动能 电势能的变化 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 当堂检测 解析 由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 运动的正电荷跟场源电荷的相互作用规律是排斥 所以场源电荷是正电荷 根据电场线与等势面垂直 得电场的分布是发散状辐射向外的 正电荷从k到l受静电力的方向背离圆心 与移动方向相反 做负功 电荷的电势能增加 选项a正确 从l到m 可看作从跟轨迹有交点的同一等势面的点到m 受到的静电力与移动方向相同 静电力做正功 电荷的电势能减少 选项b错误 根据电场线的方向就是电势降低的方向可知选项d正确 答案 ad归纳总结 1 利用等势面和电场线垂直以及沿电场线方向电势降低的特点可判断电场线的方向 2 利用等势面的密集程度也可以比较电场强度大小 密大疏小 3 在等势面上移动电荷时 或者带电粒子从一个等势面运动又返回到这个等势面上时 电场力均不做功 探究一 探究二 1 2 3 4 5 当堂检测 1 等势面的理解 2016 全国丙 关于静电场的等势面 下列说法正确的是 a 两个电势不同的等势面可能相交b 电场线与等势面处处相互垂直c 同一等势面上各点电场强度一定相等d 将一负的试探电荷从电势较高的等势面移至电势较低的等势面 电场力做正功解析 电场中电势相同的点组成的面叫等势面 电场线与等势面垂直 且电势相同的点电场强度不一定相同 电场强度相同的点电势也不一定相同 电场中某处电势只能是一个值 如果两等势面相交 就有两个值 故选项a c错误 b正确 负电荷从电势高处移向电势低处电场力做负功 所以选项d错误 答案 b 探究一 探究二 1 2 3 4 5 当堂检测 2 电势高低的判断 若带正电荷的小球只受到电场力作用 重力不计 则它在任意一段时间内 a 一定沿电场线由高电势处向低电势处运动b 一定沿电场线由低电势处向高电势处运动c 不一定沿电场线运动 但一定由高电势处向低电势处运动d 不一定沿电场线运动 也不一定由高电势处向低电势处运动解析 带正电荷的小球只受电场力的作用而运动 不一定沿电场线运动 若由静止开始运动 它一定由高电势处向低电势处运动 若初速度不为零 运动情况由初速度方向和电场力方向共同决定 可能由高电势处向低电势处运动 也可能由低电势处向高电势处运动 因此只有选项d正确 答案 d 探究一 探究二 1 2 3 4 5 当堂检测 3 电场强度和电势 英国科学家法拉第最先尝试用 线 描述磁场和电场 有利于形象理解不可直接观察的电场和磁场的强弱分布 下图所示为一对等量异种点电荷 电荷量分别为 q q 实线为电场线 虚线圆的圆心o在两电荷连线的中点 a b c d为圆上的点 下列说法正确的是 a a b两点的电场强度相同b b c两点的电场强度相同c c点的电势高于d点的电势d d点的电势等于a点的电势解析 a b c d在同一个圆上 电场线的疏密表示电场强度的强弱 故四点的电场强度大小相等 但是方向不同 a b错误 沿电场线方向电势降低 故c点电势低于d点电势 c错误 a d两点关于两电荷连线对称 故电势相等 d正确 答案 d 探究一 探究二 1 2 3 4 5 当堂检测 4 电势高低的判断 多选 如图所示 实线是一个电场中的电场线 虚线是一个负试探电荷在这个电场中的轨迹 若电荷是从a处运动到b处 以下判断正确的是 a 电荷从a到b加速度减小b b处电势能大c b处电势高d 电荷在b处速度小解析 b处电场线比a处密 说明b处电场强度