电势与等势面课件(鲁科版选修3-13)

1、栏目栏目导引导引第第2章章 电势能与电势差电势能与电势差第第2节电势与等势面节电势与等势面栏目栏目导引导引第第2章章 电势能与电势差电势能与电势差目标导航目标导航1.知道电势的概念知道电势的概念(重点重点)2知道等势面的概念知道常见电场的等知道等势面的概念知道常见电场的等势面的分布情况势面的分布情况(重点难点重点难点)3了解尖端放电现象知道避雷针的原理了解尖端放电现象知道避雷针的原理,培养运用物理知识解决实际问题的能力培养运用物理知识解决实际问题的能力栏目栏目导引导引第第2章章 电势能与电势差电势能与电势差新知初探自学导引新知初探自学导引一、电势一、电势1定义：电荷在电场中某点的定义：电荷在电

2、场中某点的_跟跟_的比值，叫做该点的电势的比值，叫做该点的电势2公式：公式：_.3物理意义：电势是描述物理意义：电势是描述_的性质的的性质的物理量物理量电势能电势能电荷量电荷量电场能电场能栏目栏目导引导引第第2章章 电势能与电势差电势能与电势差4单位：国际单位制中，电势的单位是单位：国际单位制中，电势的单位是_，符号为符号为V,1 V1 J/C.5相对性：电场中各点电势的高低，与所选取相对性：电场中各点电势的高低，与所选取的的_的位置有关，一般情况下取的位置有关，一般情况下取_或或_为零电势位置为零电势位置6矢标性：电势是标量矢标性：电势是标量,只有大小只有大小,没有没有_，但有但有_伏特伏特

3、参考点参考点地球地球无穷远处无穷远处方向方向正、负正、负栏目栏目导引导引第第2章章 电势能与电势差电势能与电势差想一想想一想1电场中某点的电势与电荷在该点的电势电场中某点的电势与电荷在该点的电势能成正比，与电荷量成反比吗？能成正比，与电荷量成反比吗？提示：提示：电场中某点的电势由电场本身决定，电场中某点的电势由电场本身决定，与电势能、电荷量无关与电势能、电荷量无关栏目栏目导引导引第第2章章 电势能与电势差电势能与电势差二、等势面二、等势面1定义：我们把电场中电势定义：我们把电场中电势_的点构成的点构成的面叫做等势面的面叫做等势面2由于在等势面上电荷受到的电场力与等由于在等势面上电荷受到的电场力

4、与等势面势面_，电荷在任何一个等势面上运动，电荷在任何一个等势面上运动时电场力都时电场力都_相等相等垂直垂直不做功不做功栏目栏目导引导引第第2章章 电势能与电势差电势能与电势差3几种常见电场的等势面几种常见电场的等势面(1)点电荷电场的等势面是一系列以点电荷电场的等势面是一系列以_为为球心的球心的_：如图中虚线所示：如图中虚线所示点电荷点电荷同心球面同心球面栏目栏目导引导引第第2章章 电势能与电势差电势能与电势差(2)等量异种电荷的电场的等势面，如图所示，等量异种电荷的电场的等势面，如图所示，过两点电荷连线中点的过两点电荷连线中点的_是一个等势面是一个等势面垂线垂线栏目栏目导引导引第第2章章

5、电势能与电势差电势能与电势差(3)等量同种正电荷的电场的等势面，如图所等量同种正电荷的电场的等势面，如图所示示(4)匀强电场的等势面是与电场线垂直的，间匀强电场的等势面是与电场线垂直的，间隔隔_且相互且相互_的一簇平面，如图所示的一簇平面，如图所示相等相等平行平行栏目栏目导引导引第第2章章 电势能与电势差电势能与电势差想一想想一想2电荷在同一等势面上移动时电势能如何变电荷在同一等势面上移动时电势能如何变化？化？提示：提示：由于在同一等势面上移动电荷时，电场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此电荷的

6、电势能不变栏目栏目导引导引第第2章章 电势能与电势差电势能与电势差三、尖端放电三、尖端放电1定义：带电较多的导体，在定义：带电较多的导体，在_部位，场部位，场强可以大到使周围空气发生强可以大到使周围空气发生_而引起而引起_的程度，这就是尖端放电现象的程度，这就是尖端放电现象2应用：避雷针就是应用应用：避雷针就是应用_的原理来的原理来防止雷击造成危害的，它所放出的电荷就可以防止雷击造成危害的，它所放出的电荷就可以_云层中的部分电荷，更主要的是把云层中云层中的部分电荷，更主要的是把云层中的大量的大量_可以通过避雷针直接引入地下可以通过避雷针直接引入地下尖端尖端电离电离放电放电尖端放电尖端放电中和中

7、和电荷电荷栏目栏目导引导引第第2章章 电势能与电势差电势能与电势差想一想想一想3在雷雨天有不少人喜欢到大树底下避雨，在雷雨天有不少人喜欢到大树底下避雨，这种做法合适吗？这种做法合适吗？提示：提示：不合适因为在雷雨天气，大树容易不合适因为在雷雨天气，大树容易发生尖端放电现象，从而使人遭到雷击发生尖端放电现象，从而使人遭到雷击栏目栏目导引导引第第2章章 电势能与电势差电势能与电势差要点探究讲练互动要点探究讲练互动要点一对电势的理解要点一对电势的理解学案导引学案导引1电势有正负，电势是矢量吗？电势有正负，电势是矢量吗？2有些同学习惯于不选参考点而直接说某点电有些同学习惯于不选参考点而直接说某点电势是

8、多少伏，这样做你认为合理吗？势是多少伏，这样做你认为合理吗？3你能想到哪些方法来判断各点电势的高低？你能想到哪些方法来判断各点电势的高低？栏目栏目导引导引第第2章章 电势能与电势差电势能与电势差1对电势的三点理解对电势的三点理解(1)电势是相对的，只有先确定了某点的电势为电势是相对的，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中某点的电势跟零电势位置的选择有关在理论计算中论计算中,对不是无限大的带电体产生的电场，对不是无限大的带电体产生的电场，选择无穷远处为零电势位置；在实际处理问题选择无穷远处为零

9、电势位置；在实际处理问题时，常取地球为零电势位置时，常取地球为零电势位置栏目栏目导引导引第第2章章 电势能与电势差电势能与电势差栏目栏目导引导引第第2章章 电势能与电势差电势能与电势差(3)电势是标量电势是只有大小、没有方向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高于负电势显然,电势的符号只表示

10、大小电势的符号只表示大小,不表示方向不表示方向栏目栏目导引导引第第2章章 电势能与电势差电势能与电势差2电势高低的判断方法电势高低的判断方法(1)电场线法：顺着电场线的方向电势越来越电场线法：顺着电场线的方向电势越来越低所以，当规定无穷远处电势为零后，正低所以，当规定无穷远处电势为零后，正电荷产生的电场中各点的电势为正值，负电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，越靠近负电荷的近正电荷的地方电势越高，越靠近负电荷的地方电势越低地方电势越低栏目栏目导引导引第第2章章 电势能与电势差电势能与电势差(2)

11、由电势和电势能的关系来判断：先由电场由电势和电势能的关系来判断：先由电场力做功情况判断电势能的变化，再由电势和力做功情况判断电势能的变化，再由电势和电势能之间的关系判断电势的升降情况需电势能之间的关系判断电势的升降情况需记住的是：对正电荷记住的是：对正电荷,电势越高电势能越大，电势越高电势能越大，电势越低电势能越小；对负电荷，电势越高电势越低电势能越小；对负电荷，电势越高电势能越小，电势越低电势能越大电势能越小，电势越低电势能越大(3)根据场源电荷的电场来判断在正电荷产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；在负电荷生的电场中，离它越近电势越高；在负电荷产生的电场中，情

12、况恰好相反产生的电场中，情况恰好相反栏目栏目导引导引第第2章章 电势能与电势差电势能与电势差3等量同种点电荷和等量异种点电荷连线上等量同种点电荷和等量异种点电荷连线上和中垂线上电势的变化规律和中垂线上电势的变化规律(1)等量正点电荷连线的中点场强最小，中垂线等量正点电荷连线的中点场强最小，中垂线上该点的电势却为最高，从中点沿中垂线向两上该点的电势却为最高，从中点沿中垂线向两侧，电势越来越低连线上和中垂线上关于中侧，电势越来越低连线上和中垂线上关于中点的对称点等势点的对称点等势.等量负点电荷的电势分布是：等量负点电荷的电势分布是：连线上是中点场强最小，中垂线上该点的电势连线上是中点场强最小，中垂

13、线上该点的电势最低从中点沿中垂线向两侧电势越来越高，最低从中点沿中垂线向两侧电势越来越高，连线上和中垂线上关于中点的对称点等势连线上和中垂线上关于中点的对称点等势栏目栏目导引导引第第2章章 电势能与电势差电势能与电势差(2)等量异种点电荷的连线上，从正电荷到负等量异种点电荷的连线上，从正电荷到负电荷电势越来越低，中垂线是一等势线，若电荷电势越来越低，中垂线是一等势线，若沿中垂线移动电荷至无穷远处，电场力不做沿中垂线移动电荷至无穷远处，电场力不做功，因此若取无穷远处电势为零，则中垂线功，因此若取无穷远处电势为零，则中垂线上各点的电势也为零因此从中垂线上某点上各点的电势也为零因此从中垂线上某点不沿

14、中垂线移动电荷到无穷远处，电场力做不沿中垂线移动电荷到无穷远处，电场力做功仍为零功仍为零特别提醒：特别提醒：在等量同种电荷和等量异种电荷在等量同种电荷和等量异种电荷电场中，要注意区分连线上、中垂线上场强电场中，要注意区分连线上、中垂线上场强变化规律及电势的变化规律变化规律及电势的变化规律栏目栏目导引导引第第2章章 电势能与电势差电势能与电势差 下列关于电势和电势能的说法中正确的下列关于电势和电势能的说法中正确的是是()A克服电场力做功时，电荷的电势能减少克服电场力做功时，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，叫做这一点的电势比值，叫做这

15、一点的电势C逆着电场线的方向，电势逐渐降低逆着电场线的方向，电势逐渐降低D电荷在电场中电势为正值的地方，电势能电荷在电场中电势为正值的地方，电势能必为正值必为正值栏目栏目导引导引第第2章章 电势能与电势差电势能与电势差【思路点拨思路点拨】(1)根据电场力做功判断电势根据电场力做功判断电势能如何变化能如何变化(2)根据电势的定义确定电势能的正负根据电势的定义确定电势能的正负(3)根据电场线的方向确定电势的升、降根据电场线的方向确定电势的升、降栏目栏目导引导引第第2章章 电势能与电势差电势能与电势差【答案答案】B栏目栏目导引导引第第2章章 电势能与电势差电势能与电势差栏目栏目导引导引第第2章章 电

16、势能与电势差电势能与电势差变式训练变式训练1下列关于电场的说法中正确的是下列关于电场的说法中正确的是()A静电场中沿电场线方向的各点电势一定降静电场中沿电场线方向的各点电势一定降低，场强大小一定相等低，场强大小一定相等B静电场中某点的电势高，试探电荷在该点静电场中某点的电势高，试探电荷在该点的电势能一定大的电势能一定大栏目栏目导引导引第第2章章 电势能与电势差电势能与电势差C静电场中某点的场强为零，试探电荷在静电场中某点的场强为零，试探电荷在该点的电势能一定为零该点的电势能一定为零D静电场中某点的电势为零，试探电荷在静电场中某点的电势为零，试探电荷在该点的电势能一定为零该点的电势能一定为零栏目

17、栏目导引导引第第2章章 电势能与电势差电势能与电势差栏目栏目导引导引第第2章章 电势能与电势差电势能与电势差要点二对等势面的正确理解要点二对等势面的正确理解学案导引学案导引1除电场线外，形象地描述电场还有其它除电场线外，形象地描述电场还有其它方法吗？方法吗？2能用等势面描述场强的大小吗？能用等势面描述场强的大小吗？3电势的高低与电场的方向有关吗？电势的高低与电场的方向有关吗？栏目栏目导引导引第第2章章 电势能与电势差电势能与电势差1等势面的特点等势面的特点(1)在等势面内任意两点间移动电荷，电场力在等势面内任意两点间移动电荷，电场力不做功不做功(2)在空间中两等势面不相交在空间中两等势面不相交

18、(3)电场线总是和等势面垂直，且从电势较高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，等差等势面稀疏在电场线稀疏的地方，等差等势面稀疏栏目栏目导引导引第第2章章 电势能与电势差电势能与电势差(5)等势面是为描述电场的性质而假想的面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等势面的分布与零电势点的选取无关2等势面的应用等势面的应用(1)由等势面可以判断电场中各点电势的高低由等势面可以判断电场中各点电势的高低及差值及差值(2

19、)由等势面可以判断静电力对移动电荷做功由等势面可以判断静电力对移动电荷做功的情况的情况栏目栏目导引导引第第2章章 电势能与电势差电势能与电势差(3)已知等势面的形状分布已知等势面的形状分布,可以绘制电场线可以绘制电场线(4)由等差等势面的疏密，可以比较不同点场由等差等势面的疏密，可以比较不同点场强的大小强的大小栏目栏目导引导引第第2章章 电势能与电势差电势能与电势差3等势面与电场线的区别与联系等势面与电场线的区别与联系电场线电场线等势面等势面物理物理意义意义形象描述电场强度的形象描述电场强度的分布分布形象描述电场中各点电形象描述电场中各点电势的分布势的分布来源来源始于正电荷，终止于始于正电荷，

20、终止于负电荷负电荷电场中电势相同的各点电场中电势相同的各点构成的面构成的面图线图线特点特点带箭头的不闭合的曲带箭头的不闭合的曲线，两电场线不相交线，两电场线不相交可以闭合，也可以不闭可以闭合，也可以不闭合，不同等势面不相交合，不同等势面不相交描述描述电场电场曲线上某一点的切线曲线上某一点的切线方向为场强方向方向为场强方向,疏疏密表示场强大小密表示场强大小等势面的垂线方向为场等势面的垂线方向为场强方向，等差等势面的强方向，等差等势面的疏密表示场强大小疏密表示场强大小栏目栏目导引导引第第2章章 电势能与电势差电势能与电势差电场线电场线等势面等势面做功做功情况情况电荷沿电场线移动电荷沿电场线移动时电

21、场力必做功时电场力必做功电荷在等势面上移电荷在等势面上移动时电场力不做功动时电场力不做功联系联系沿电场线方向电势降低；电场线与等势沿电场线方向电势降低；电场线与等势面垂直；由一种图线可画出另一种图线面垂直；由一种图线可画出另一种图线栏目栏目导引导引第第2章章 电势能与电势差电势能与电势差4.处于静电平衡状态的导体是等势体，导体处于静电平衡状态的导体是等势体，导体表面是等势面表面是等势面因为处于静电平衡状态的导体内部电场强度因为处于静电平衡状态的导体内部电场强度处处为零，在导体内的任意两点间移动电荷处处为零，在导体内的任意两点间移动电荷电场力都不做功，表明导体内各点电场力都不做功，表明导体内各点

22、(包括表面包括表面)的电势都相等，所以整个导体是等势体，导的电势都相等，所以整个导体是等势体，导体表面是等势面体表面是等势面栏目栏目导引导引第第2章章 电势能与电势差电势能与电势差 如图所示，虚线同心圆是一簇某静电如图所示，虚线同心圆是一簇某静电场中的等势面，其电势分别是场中的等势面，其电势分别是a、b和和c，一，一带正电粒子射入电场中，运动轨迹如图中实带正电粒子射入电场中，运动轨迹如图中实线线KLMN所示由图可知所示由图可知()栏目栏目导引导引第第2章章 电势能与电势差电势能与电势差A粒子从粒子从K到到L的过程中，静电力做正功，电的过程中，静电力做正功，电势能减少势能减少B粒子从粒子从L到到

23、M的过程中，静电力做负功，的过程中，静电力做负功，电势能增加电势能增加CabcDabc栏目栏目导引导引第第2章章 电势能与电势差电势能与电势差栏目栏目导引导引第第2章章 电势能与电势差电势能与电势差【精讲精析精讲精析】由等势面的分布规律可知，该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，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，得电场的分布是呈发散状辐射向外的垂直，得电场的分布是呈发散状辐射向外的正电荷从正电荷从K到到

24、L受静电力的方向背离圆心，与移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，选动方向相反，做负功，电荷的电势能增加，选项项A错误；从错误；从L到到M，可看做从跟轨迹有交点的，可看做从跟轨迹有交点的栏目栏目导引导引第第2章章 电势能与电势差电势能与电势差同一等势面的点到同一等势面的点到M，受到的静电力与移动，受到的静电力与移动方向相同，静电力做正功，电荷的电势能减方向相同，静电力做正功，电荷的电势能减少，选项少，选项B错误；根据电场线的方向是电势错误；根据电场线的方向是电势降低的方向可知选项降低的方向可知选项D正确正确【答案答案】D栏目栏目导引导引第第2章章 电势能与电势差电

25、势能与电势差变式训练变式训练2(2012哈尔滨高二期中哈尔滨高二期中)如图所示，虚线如图所示，虚线a、b、c表示表示O处点电荷的电场中的三个不同的等处点电荷的电场中的三个不同的等势面，设两相邻等势面的间距相等，一电子势面，设两相邻等势面的间距相等，一电子射入电场后射入电场后(只受电场力作用只受电场力作用)的运动轨迹如图中实线所示，的运动轨迹如图中实线所示，其中其中1、2、3、4表示运动轨迹表示运动轨迹与等势面的交点，由此可以判定与等势面的交点，由此可以判定()栏目栏目导引导引第第2章章 电势能与电势差电势能与电势差AO处的点电荷一定带正电处的点电荷一定带正电B电子运动过程中，动能先减小后增大电

26、子运动过程中，动能先减小后增大Ca、b、c三个等势面的电势高低关系是三个等势面的电势高低关系是abcD电子从位置电子从位置1到到2、3、4过程中电场力先过程中电场力先做正功再做负功做正功再做负功栏目栏目导引导引第第2章章 电势能与电势差电势能与电势差解析：选解析：选B.由等势面的形状可知，此电场是点由等势面的形状可知，此电场是点电荷产生的电场，由轨迹可知，运动的电子受电荷产生的电场，由轨迹可知，运动的电子受斥力作用，故场源电荷带负电，斥力作用，故场源电荷带负电，A错电子运错电子运动过程中，由动过程中，由1到到2、3、4过程，电场力先做负过程，电场力先做负功再做正功，电势能先增大后减小，动能先减

27、功再做正功，电势能先增大后减小，动能先减小后增大，小后增大，B对，对，D错由于电场线由无穷远错由于电场线由无穷远处指向负电荷，所以处指向负电荷，所以cba，C错错栏目栏目导引导引第第2章章 电势能与电势差电势能与电势差热点示例创新拓展热点示例创新拓展栏目栏目导引导引第第2章章 电势能与电势差电势能与电势差【思路点拨思路点拨】求解本题时可以从以下几个求解本题时可以从以下几个方面分析：方面分析：(1)电场力做功可根据电场力做功可根据WABEPAEPB.(2)由于是变力做功，可应用动能定理由于是变力做功，可应用动能定理栏目栏目导引导引第第2章章 电势能与电势差电势能与电势差栏目栏目导引导引第第2章章

28、 电势能与电势差电势能与电势差【规律总结规律总结】(1)电荷在同一等势面上各点电荷在同一等势面上各点的电势能相等的电势能相等(2)应用应用WABEPAEPB时要注意解析顺序要时要注意解析顺序要一致一致栏目栏目导引导引第第2章章 电势能与电势差电势能与电势差关于势能关于势能我们知道，重力做功与路径无关，电场力跟重我们知道，重力做功与路径无关，电场力跟重力一样，做功也与路径无关任何做功与路径力一样，做功也与路径无关任何做功与路径无关的力都叫做保守力无关的力都叫做保守力(从场的观点来看，叫从场的观点来看，叫做保守力场或势场做保守力场或势场),对于保守力或保守力场，对于保守力或保守力场，可以引入势或者势能的概念例如在力学中，可以引入势或者势能的概念例如在力学中，重力做功与路径无关，即重力场是保守力场，重力做功与路径无关，即重力场是保守力场，名师讲坛精品资源名师讲坛精品资源栏目栏目导引导引第第2章章 电势能与电势差电势能与电势差我们引入了重力势能的概念，同理，电场力我们引入了重力势能的概念，同理，电场力做功与路径无关做功与路径无关,所以静电场也是保守力场所以静电场也是保守力场,从而我们可以引入电势能的概念处于重力从而我们可以引入电势能的概念处于重力场中的所有物体都具有重力势能，同样，处场中的所有物体都具有