高中物理课件 第2章第2节电势与等势面

第2章 第2节 新知预习 巧设计 名师课堂 一点通 创新演练 大冲关 读教材 填要点 要点一 要点二 随堂检测归纳小结 课下作业综合提升 试身手 夯基础 要点三 1 知道电势的概念 理解其相对性 能正确区分电势与电势能和电场强度 2 理解等势面的概念 掌握等势面的特点及其几种典型电场中等势面的分析情况 3 了解尖端放电现象 知道避雷针原理 读教材 填要点 一 电势1 定义电荷在电场中某点的电势能与电荷量的 叫做该点的电势 2 定义式 单位 1V 1 3 相对性电场中各点电势的高低 与所选取的的位置有关 一般情况下取无穷远或为零电势位置 比值 J C 零电势 地球 伏特 4 矢标性电势是 只有大小 没有方向 但电势有 5 意义电势是反映电场本身的性质的物理量 与是否放入电荷 标量 正负 无关 二 等势面1 定义电场中电势的点所构成的面 2 特点 1 等势面一定与电场线 2 在同一等势面上移动电荷 电场力 3 电场线总是从电势的等势面指向电势的等势面 相等 垂直 不做功 高 低 三 尖端放电1 定义带电较多的导体 在部位 场强可以大到使周围的空气发生而引起放电的程度 这就是尖端放电现象 2 应用避雷针 其形状是尖端形的 其作用是 1 云层中的部分电荷 2 把云层中的直接引入地下 尖端 电离 中和 大量电荷 试身手 夯基础 1 根据电势 的定义式 能说 与Ep成正比 与q成反比吗 解析 与电场强度一样 电场中某点处 的大小是由电场本身的条件决定的 与在该点处是否放置电荷 电荷的电性 电荷量均无关 答案 不能 2 在如图2 2 1所示的四种电场中 分别标记有a b两点 其中a b两点的电势相等 电场强度相同的是 图2 2 1 A 甲图中与点电荷等距的a b两点B 乙图中两等量异种电荷连线的中垂线上与连线等距的a b两点C 丙图中两等量同种电荷连线的中垂线上与连线等距的a b两点D 丁图中匀强电场中的a b两点解析 甲图场强方向不同 丙图场强方向相反 丁图 a b 答案 B 3 关于避雷针能够避免建筑物被雷击的原因下列分析错误的是 A 云层中带的电荷被避雷针通过导线导入大地B 避雷针的尖端向云层放电 中和了云层中的电荷C 云层与避雷针发生摩擦 避雷针上产生的电荷被导入大地D 避雷针由尖锐的导体作成 利用的是尖端放电现象 解析 带电荷的云层靠近避雷针时 在避雷针尖端感应出与云层相反的静电 达到一定程度就向空中放电 中和云层中的电荷 同时把云层中的大量电荷导入大地 从而避免遭受雷击 答案 C 1 电势的特点 1 电势的相对性 电势是相对的 根据公式 只有先确定了某点的电势为零以后 才能确定电场中其他点的电势 电场中某点的电势跟零电势位置的选择有关 在理论研究中 对有限大的带电体产生的电场 选择无限远处为零电势位置 在实际处理问题中 又常取大地为零电势位置 2 电势的固有性 电势 是表示电场能量属性的一个物理量 电场中某点处 的大小是由电场本身的条件决定的 与在该点处是否放着电荷 电荷的电性 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E F q 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 显然 电势的符号只表示大小 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均为正值 负电荷产生的电场中各点的电势均为负值 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 2 电势高低的判定方法 1 根据电场线判断 电场线的方向就是电势降低最快的方向 2 根据电场力做功和电荷电势能的变化判断 在两点间移动正电荷 如果电场力做负功电势能增加 电势升高 如果电场力做正功电势能减少 电势降低 在两点间移动负电荷 如果电场力做负功电势能增加 电势降低 如果电场力做正功电势能减少 电势升高 3 根据场源电荷的电场来判断 在正电荷产生的电场中 离它越近电势越高 在负电荷产生的电场中 情况恰好相反 名师点睛 沿电场线的方向是电势降落最快的方向 但电势降落的方向不一定是电场线的方向 1 将一带电荷量为q 2 10 6C的点电荷从电场外一点P移至电场中某点A 电场力做功4 10 5J 求A点的电势 答案 20V 1 电势是描述电场性质的物理量 与放入电场中的试探电荷无关 但是可以利用试探电荷的电势能和电荷量的比值计算电势 就像用电场力与电荷量的比值计算电场强度一样 2 计算电势首先要规定零电势位置 在用电势能和电荷量的比值计算电势时 应将两者的正 负号带入计算 电势也可以为负值 表明该处电势比零电势位置的电势低 名师点睛 应用公式 Ep q时 要注意Ep和q正负号的意义 并将正负号代入公式运算 计算结果的正负可反映电势的高低 2 如图2 2 2所示 电场中有A B两点 则下列说法中正确的是 A 电势 A B 场强EA EBB 电势 A B 场强EA EBC 将 q从A点移到B点 电场力做了负功D 将 q分别放在A B两点时具有电势能EpA EpB 图2 2 2 审题指导 解决本题需把握以下三点 1 沿电场线的方向电势降低 2 电场线的疏密反映E 3 电场力做功来判断两点电势能的大小 解析 B处电场线较密 故场强EA EB 沿电场线方向电势降低 故 A B A错 B对 对正电荷 由于 A B 故EpA EpB 从A到B 电势能减小 电场力做正功 对负电荷 A B EpA EpB C错 D错 故选B 答案 B 场强和电势分别是从力和能的角度描述电场的性质 场强的强弱看电场线的疏密 电势的高低是看电场线的方向 电场强度方向是电势降落最快的方向 而研究电势能必须研究电场力做功 1 等势面特点 1 由于等势面上各点的电势相等 电荷在同一等势面上的电势能相等 所以 在同一等势面上移动电荷时 电荷的电势能不变 即在同一等势面上任意两点间移动电荷 电场力都不做功 2 等势面一定跟电场线垂直 即跟场强的方向垂直 如果电场线不与等势面垂直 场强沿等势面方向有分量 这样 在等势面上移动电荷时 电场力就要做功 所以 场强一定跟等势面垂直 3 由于沿着电场线方向电势降低 因此 电场线一定是从电势较高的等势面指向电势较低的等势面 4 因为如果两等势面相交 交点就会有两个电势 这是不可能的 所以任意两个等势面都不相交 5 等差等势面密的地方电场强度大 即等势面的疏密反映了电场的强弱 2 几种典型电场的等势面 3 如图2 2 3所示 P Q是等量的正点电荷 O是它们连线的中点 A B是中垂线上的两点 OA OB 用EA EB和 A B分别表示A B两点的电场强度和电势 则 A EA一定大于EB A一定大于 BB EA不一定大于EB A一定大于 BC EA一定大于EB A不一定大于 BD EA不一定大于EB A不一定大于 B 图2 2 3 思路点拨 明确两等量正点电荷中垂线上由O点到无穷远处场强变化规律及电势变化规律 解析 P Q所在空间中各点的电场强度和电势由这两个点电荷共同决定 电场强度是矢量 P Q两点电荷在O点的合场强为零 在无限远处的合场强也为零 从O点沿PQ垂直平分线向远处移动 场强先增大 后减小 所以EA不一定大于EB 电势是标量 由等量同号电荷的电场线分布图可知 从O点向远处 电势是一直降低的 故 A一定大于 B 答案 B 1 两等量正点电荷中垂线上场强由O到无穷远处先增大后减小 2 以无穷远处为零电势点 离正电荷越远电势越低 答案 A 2 对应要点二 在静电场中 下列说法正确的是 A 电场强度为零的点 电势一定为零B 电场强度处处相同的区域内 电势也一定处处相同C 电势降低的方向 一定是电场强度的方向D 匀强电场中的等势面是一簇彼此平行的平面 解析 电场强度描述电场力的性质 电场中一点的场强是唯一确定的 而电势可以随零电势点的选取而变化 选项A错误 匀强电场中各点电势不一定相同 B错误 电势降低最快的方向为电场强度方向 选项C错误 匀强电场中等势面与电场强度垂直 选项D正确 答案 D 3 对应要点三 如图2 2 4所示 两个固定的等量异种电荷 在它们连线的垂直平分线上有a b c三点 则A a点电势比b点高B a b两点场强方向不同C a b c三点与无穷远处电势相等D 一带电粒子 不计重力 在a点无初速释放 则它将在a b连线上运动 图2 2 4 解析 两等量异种电荷连线的垂直平分线是一条等势线 该线上各点电势相等 A错误 C正确 根据两等量异种电荷电场线的分布特点可知 a b两点场强方向相同 均水平向右 B错误 带电粒子在a点受电场力方向水平向左或水平向右 因此无初速释放后将向左或向右运动 D错 答案 C 1 要清楚各量大小的判断方法 场强是根据电场线的疏密判断 电势是根据沿电场线方向电势越来越低判断 而电