電勢與等勢面課件

第2節(jié)電勢與等勢面理解教材新知把握熱點考向應(yīng)用創(chuàng)新演練電勢能與電勢差知識點一知識點二隨堂基礎(chǔ)鞏固課時跟蹤訓(xùn)練知識點三2021/5/912021/5/922021/5/931.電荷在電場中某點的電勢能跟電荷量的比值，叫做該點的電勢。2．電場中某點的電勢在數(shù)值上等于單位正電荷在該點所具有的電勢能。3．電場中各點電勢的值可正、可負(fù)，可為零，既與產(chǎn)生電場的電荷有關(guān)，也與零電勢位置的選擇有關(guān)。2021/5/944．電場中電勢相等的點構(gòu)成的面叫做等勢面。電場線和等勢面垂直，且由電勢較高的等勢面指向電勢較低的等勢面。2021/5/952021/5/962021/5/97[自學(xué)教材]1．電勢(1)定義：電場中某點的電勢就是電荷在該點的

與

的比值。(2)公式：φ＝

。(3)單位：國際單位制中，電勢的單位是

，符號是V,1V＝1

。電勢能電荷量Ep/q伏特焦耳/庫侖2021/5/982．性質(zhì)(1)相對性：電場中各點電勢的高低，與所選取的

的位置有關(guān)，一般情況下取無窮遠(yuǎn)或地面為

位置。(2)矢標(biāo)性：電勢是標(biāo)量，只有大小，沒有

，但電勢有

。零參考點零勢點方向正負(fù)2021/5/99[重點詮釋]2021/5/910(3)根據(jù)場源電荷判斷：若以無窮遠(yuǎn)處電勢為零，則正點電荷周圍各點電勢為正，且離正點電荷越近，電勢越高；負(fù)點電荷周圍各點電勢為負(fù)，且離負(fù)點電荷越近，電勢越低。2021/5/9112．電勢與電勢能的比較電勢φ電勢能Ep物理意義反映電場的能的性質(zhì)的物理量電荷在電場中某點所具有的電勢能大小電場中某一點的電勢φ的大小，只跟電場本身有關(guān)，跟點電荷q無關(guān)電勢能大小是由點電荷電荷量q和該點電勢φ共同決定的2021/5/912電勢φ電勢能Ep正負(fù)電勢沿電場線逐漸下降，選定零勢能點后，某點的電勢高于零者，為正值，電勢低于零者，為負(fù)值正點電荷：電勢能的正負(fù)跟電勢的正負(fù)相同；負(fù)點電荷：電勢能的正負(fù)跟電勢的正負(fù)相反單位伏特(V)焦耳(J)聯(lián)系Ep＝qφ

W＝ΔEp＝qU2021/5/9133.電勢和電場強(qiáng)度的比較電勢φ電場強(qiáng)度E物理意義描述電場能的性質(zhì)描述電場力的性質(zhì)大小電場中某點的電勢等于該點與選取的標(biāo)準(zhǔn)位置(零勢能點)間的電勢差。，φ在數(shù)值上等于單位正電荷在電場中該點具有的電勢能(1)電場中某點的場強(qiáng)等于放在該點點電荷所受的電場力F跟點電荷電荷量q的比值(2)

，E在數(shù)值上等于單位正電荷在該點所受到的靜電力2021/5/914電勢φ電場強(qiáng)度E矢標(biāo)性標(biāo)量矢量單位伏特(V)牛/庫(N/C)關(guān)系電勢沿著電場強(qiáng)度的方向降低說明大小之間不存在任何關(guān)系，電勢為零的點，場強(qiáng)不一定為零；電勢高的地方，場強(qiáng)不一定大；場強(qiáng)為零的地方，電勢不一定為零；場強(qiáng)大的地方，電勢不一定高2021/5/9151．下列關(guān)于電勢高低的判斷，正確的是 (

)A．負(fù)電荷從A移到B時，電場力做正功，A點的電勢一定較高B．負(fù)電荷從A移到B時，電勢能增加，A點電勢一定較低C．正電荷從A移到B時，電勢能增加，A點電勢一定較低D．正電荷只在電場力作用下從A移到B，A點電勢一定較高2021/5/916解析：由A到B，電場力對負(fù)電荷做正功，說明負(fù)電荷逆著電場線運動，電勢升高，即φB＞φA，A錯；電勢能增加，電場力做負(fù)功，負(fù)電荷應(yīng)是順著電場線運動，電勢降低，即φA＞φB，B錯；電勢能增加，電場力做負(fù)功，正電荷應(yīng)是逆著電場線運動，電勢升高，即φB＞φA，C對；D項無法比較電勢，故D錯。答案：C2021/5/9172021/5/918[自學(xué)教材]1．等勢面(1)定義：電場中電勢

的點構(gòu)成的面。(2)特點：由于在等勢面上電荷受到的電場力跟等勢面

，所以電荷在同一個等勢面上運動時電場力

。相等垂直不做功2021/5/9192．幾種常見電場的等勢面(1)點電荷電場的等勢面，如圖2－2－1中虛線所示。2021/5/920(2)等量異種電荷的電場的等勢面，如圖2－2－2甲，過兩點電荷連線中點的

是一個等勢面。中垂面圖2－2－22021/5/921(3)等量同種電荷的電場的等勢面，如圖2－2－2乙。(4)勻強(qiáng)電場的等勢面，是與電場線垂直的，間隔

且相互

的一簇平面，如圖2－2－3所示。相等平行圖2－2－32021/5/922[重點詮釋]1．等勢面的特點及其理解(1)在同一等勢面上的任意兩點間移動電荷，電場力不做功。因為等勢面上各點電勢相等，電荷在同一等勢面上各點具有相同的電勢能，所以在同一等勢面上移動電荷電勢能不變，即電場力不做功。2021/5/923(2)等勢面一定跟電場線垂直，即跟場強(qiáng)的方向垂直。假如不是這樣，場強(qiáng)就有一個沿著等勢面的分量，這樣在等勢面上移動電荷時電場力就要做功。但這是不可能的，因為在等勢面上各點電勢相等，沿著等勢面移動電荷時電場力是不做功的。所以場強(qiáng)一定跟等勢面垂直。2021/5/924(3)沿著電場線方向電勢越來越低?？梢?，電場線不但跟等勢面垂直，而且是由電勢較高的等勢面指向電勢較低的等勢面。(4)等勢面不相交。如果兩個等勢面相交，說明相交處的電場線有兩條，即該處的電場強(qiáng)度方向有兩個，這是不可能的，所以等勢面不會相交。2021/5/9252．等勢面的應(yīng)用(1)利用等勢面可以知道電場中各點的電勢高低，可以形象地描述電場具有的能的性質(zhì)。(2)利用等勢面可以描繪出電場線。實際中，測量電勢比測定電場強(qiáng)度更容易，所以常用等勢面研究電場。先測繪出等勢面的形狀和分布，再根據(jù)電場線與等勢面相互垂直，繪出電場線分布，這樣就知道了所研究的電場。(3)等差等勢面的疏密反映了電場強(qiáng)弱。2021/5/926圖2－2－42．如圖2－2－4所示，虛線a、b、c是電場中的三個等勢面，相鄰等勢面間的電勢差相同，實線為一個帶正電的質(zhì)點僅在電場力作用下，通過該區(qū)域的運動軌跡，P、Q是軌跡上的兩點。下列說法中正確的是 (

)2021/5/927A．三個等勢面中，等勢面a的電勢最高B．帶電質(zhì)點一定是從P點向Q點運動C．帶電質(zhì)點通過P點時的加速度比通過Q點時小D．帶電質(zhì)點通過P點時的動能比通過Q點時小2021/5/928解析：先畫出電場線，再根據(jù)速度、合力和軌跡的關(guān)系，可以判定：質(zhì)點在各點受的電場力方向是斜向左下方。由于是正電荷，所以電場線方向也沿電場力斜向左下方。答案：D2021/5/9292021/5/930[自學(xué)教材]1．定義帶電較多的導(dǎo)體，在

部位，場強(qiáng)大到使周圍空氣發(fā)生

而引起

的現(xiàn)象。尖端電離放電2021/5/9312．尖端放電的應(yīng)用和防止(1)應(yīng)用：避雷針是利用

的原理來防止雷擊的，它的作用是可以

云層中的部分電荷，更主要的是把云層中的

引入地下。(2)防止：尖端放電會導(dǎo)致高壓設(shè)備上的電能的損失，所以高壓設(shè)備中導(dǎo)體的表面做得盡可能地光滑。尖端放電中和大量電荷2021/5/932[重點詮釋]

避雷針的原理雷雨天氣里云層帶電，有的云層靠地面很近，受其影響，地面帶異種電荷，這些電荷主要分布在地表的尖端——高大物體上，如高大建筑物、大樹等物體上，當(dāng)電荷積累到足夠多時，云層與建筑物間產(chǎn)生強(qiáng)烈的火花放電，這就是雷擊，在建筑物上安裝尖狀的避雷針，可利用避雷針不斷放電，避免電荷積累過多，避免雷擊。2021/5/9333．關(guān)于避雷針的下列說法中正確的是 (

)A．制做避雷針要選用絕緣性能好的材料B．避雷針避雷是將云層中積聚的電荷導(dǎo)入大地C．為了美觀通常把避雷針頂端設(shè)計成球形D．避雷針安裝在高大建筑物的頂端，而不必接地2021/5/934解析：帶電云層靠近建筑物時，會在建筑物上感應(yīng)出異種電荷，在云層與建筑物之間形成電場。當(dāng)電荷積累到一定程度時，會發(fā)生強(qiáng)烈放電現(xiàn)象，可能發(fā)生雷擊。如果建筑物安裝了避雷針，云層中積聚的電荷會通過避雷針導(dǎo)入大地，逐漸中和云層的電荷，保護(hù)建筑物，使其免遭雷擊。避雷針應(yīng)選用導(dǎo)體材料，所以選B。答案：B2021/5/9352021/5/9362021/5/937圖2－2－5[例1]

(2012·泉州高二檢測)圖2－2－5中K、L、M為靜電場中的3個相距很近的等勢面(K、M之間無電荷)。一帶電粒子射入此靜電場中后，沿ab

cde軌跡運動。已知電勢φK＜φL＜φM，且粒子在ab段做減速運動。下列說法中正確的是(

)2021/5/938A．粒子帶負(fù)電B．粒子在bc段做加速運動C．粒子在a點與e點的速度大小相等D．粒子從c點到d點的過程中電場力做負(fù)功[思路點撥]

電場線與等勢面垂直，粗略畫出電場線，由運動軌跡彎曲方向可知帶電粒子受力方向，再分析電場力做功的正負(fù)，判斷粒子的速度、動能及電勢能的變化。2021/5/939[解析]

由帶電粒子的運動軌跡可知，粒子所受電場力指向軌跡的凹側(cè)。畫出過a、b、c、d、e各點的電場線，因φK＜φL＜φM，可知粒子帶正電，選項A錯誤；粒子由b到c的過程中，電場力做負(fù)功，速率減小，選項B錯誤；由于a、e兩點電勢相等，粒子在a、e兩點的電勢能相等，由能量守恒定律知，粒子在a、e兩點的動能相等，速度大小相等，選項C正確；粒子從c點到d點的過程中電場力做正功，選項D錯誤。[答案]

C2021/5/940(1)利用電場線與等勢面垂直的特點，可以根據(jù)等勢面的形狀畫出電場線，如果已知等勢面電勢的高低關(guān)系，可以確定電場線的方向。(2)帶電粒子做曲線運動時，運動軌跡總是彎向粒子受力的方向，從而可以根據(jù)運動軌跡的形狀判斷粒子受到的電場力的方向，進(jìn)而可以得知電場力做功的情況及粒子的速度、動能和電勢能的變化情況。2021/5/941圖2－2－61．如圖2－2－6所示，虛線為某個點電荷電場的等勢面，現(xiàn)有兩個帶電粒子a、b(不計重力)，以相同的速率從同一點A出發(fā)，沿不同路徑分別到達(dá)B、C點。根據(jù)圖示情況可以得知下列判斷錯誤的是 (

)2021/5/942A．兩個粒子電荷量一定相等B．兩個粒子的電性一定相反C．粒子a的動能先減小后增大D．經(jīng)過B、C點時，兩粒子速率相同2021/5/943解析：粒子a受電場力作用有沿半徑向外的加速度，電場力為斥力，粒子b受到電場的引力作用，粒子a的電性與點電荷相同，粒子b的電性與點電荷相反，B項正確。當(dāng)電荷量不相等時，也可以出現(xiàn)圖示情況，A項不正確。在電場中運動的粒子能量守恒，粒子的動能與電勢能之和是常量。粒子a到達(dá)距O點最近的D點前，需克服電場力做功，動能減小，電勢能增大，通過D點以2021/5/944后，粒子a在斥力作用下加速，動能增大而電勢能減小，C項正確。B、C、A三點在同一等勢面上，粒子a、b從A到達(dá)B、C，電勢能不變，粒子的動能也不會變化，兩粒子速率相同，D項正確。答案：A2021/5/9452021/5/946圖2－2－7[例2]如圖2－2－7所示，虛線方框內(nèi)為一勻強(qiáng)電場，A、B、C為該電場中的三個點。已知φA＝12V，φB＝6V，φC＝－6V。試在該方框內(nèi)作出該電場的示意圖(即畫出幾條電場線)，并要求保留作圖時所用的輔助線。[思路點撥]電場線跟等勢面垂直，只要畫出等勢面，即可畫出電場線。勻強(qiáng)電場中的