電勢(shì)與等勢(shì)面+高一下學(xué)期物理魯科版（2019）必修第三冊(cè)

電勢(shì)能與電勢(shì)差章二第第2節(jié)電勢(shì)與等勢(shì)面情境導(dǎo)入我們知道，試探電荷的電勢(shì)能不僅與電場(chǎng)有關(guān)，還與試探電荷的種類和電荷量多少有關(guān)。我們?cè)?jīng)用試探電荷所受靜電力與其電荷量之比定義了描述電場(chǎng)性質(zhì)的一個(gè)物理量——電場(chǎng)強(qiáng)度，本節(jié)將用試探電荷的電勢(shì)能與其電荷量之比來(lái)定義描述電場(chǎng)性質(zhì)的另一個(gè)物理量——電勢(shì).講授新課一、電勢(shì)如圖2-5所示，在一電場(chǎng)強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，取B點(diǎn)為零電勢(shì)能點(diǎn)，若一個(gè)帶正電的試探電荷q?沿電場(chǎng)線從A點(diǎn)移動(dòng)到B

點(diǎn)，A點(diǎn)與B

點(diǎn)的距離為d，靜電力做的功W?=q?Ed，由電勢(shì)能的定義可知，q?在A點(diǎn)的電勢(shì)能為q?Ed

；同理可知，帶不同電荷量的正電荷q?在A點(diǎn)的電勢(shì)能為q?Ed。顯然，不同電荷在同一點(diǎn)的電勢(shì)能不同，但電勢(shì)能與試探電荷的電荷量之比不變.講授新課可見，電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)能與其電荷量之比與該電荷無(wú)關(guān)，只與電場(chǎng)本身有關(guān)。理論和實(shí)驗(yàn)表明，從勻強(qiáng)電場(chǎng)得出的這個(gè)結(jié)論對(duì)非勻強(qiáng)電場(chǎng)也適用.

講授新課

在國(guó)際單位制中，電勢(shì)的單位是伏特，符號(hào)為V，1V=1J/C。電勢(shì)是標(biāo)量。電勢(shì)和電場(chǎng)強(qiáng)度都是反映電場(chǎng)性質(zhì)的物理量。與電勢(shì)能一樣，首先要規(guī)定電場(chǎng)中電勢(shì)為零的位置（零電勢(shì)點(diǎn)），然后才能確定各點(diǎn)的電勢(shì)值。通常選距離場(chǎng)源電荷無(wú)窮遠(yuǎn)處為零電勢(shì)點(diǎn)。在實(shí)際問題中，也常常選地球?yàn)榱汶妱?shì)點(diǎn)。典例精析如圖2-6所示，勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度為30N/C，A、B、C

是電場(chǎng)中同一條電場(chǎng)線上的三個(gè)點(diǎn)，相鄰兩個(gè)點(diǎn)的距離均為10cm。

（1）以C點(diǎn)為零電勢(shì)點(diǎn)，求A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)；

（2）A、B、C

三點(diǎn)中哪個(gè)點(diǎn)的電勢(shì)最高？哪個(gè)點(diǎn)的

電勢(shì)最低？典例精析如圖2-6所示，勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度為30N/C，A、B、C

是電場(chǎng)中同一條電場(chǎng)線上的三個(gè)點(diǎn)，相鄰兩個(gè)點(diǎn)的距離均為10cm。

（1）以C點(diǎn)為零電勢(shì)點(diǎn)，求A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)；

（2）A、B、C

三點(diǎn)中哪個(gè)點(diǎn)的電勢(shì)最高？哪個(gè)點(diǎn)的

電勢(shì)最低？分析確定電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)，可先求出試探電荷+q

由該點(diǎn)移動(dòng)到零電勢(shì)點(diǎn)靜電力所做的功，再根據(jù)電勢(shì)的定義求出電勢(shì).典例精析已知E=30N/C，A、B間距離d?=0.1m，B、C

間距離d?=0.1m。

（1）以C

點(diǎn)為零電勢(shì)點(diǎn)，正電荷q

從A

點(diǎn)或B

點(diǎn)

沿電場(chǎng)線移動(dòng)距離d

到C

點(diǎn)，靜電力做正功，有解

W=qEd典例精析所以解

討論由計(jì)算結(jié)果可知，沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐漸降低。這個(gè)結(jié)論在一般情況下也成立嗎？為什么?遷移上述問題中，若以B

點(diǎn)為零電勢(shì)點(diǎn)，A、C兩點(diǎn)的電勢(shì)又為多少？試比較A、B、C

三點(diǎn)電勢(shì)的高低。講授新課二、等勢(shì)面我們把電場(chǎng)中電勢(shì)相等的點(diǎn)構(gòu)成的面稱為等勢(shì)面（equipotentialsurface）。物理學(xué)中既用電場(chǎng)線形象地描繪電場(chǎng)，也用等勢(shì)面描繪電場(chǎng)。為了使等勢(shì)面能反映電場(chǎng)的強(qiáng)弱，通常使相鄰兩等勢(shì)面電勢(shì)的差值相等，等勢(shì)面密的地方電場(chǎng)較強(qiáng)，等勢(shì)面疏的地方電場(chǎng)較弱。

例如，在點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)中，等勢(shì)面是一系列以點(diǎn)電荷為球心的同心球面（圖2-7），離球心近的地方比離球心遠(yuǎn)的地方等勢(shì)面密，電場(chǎng)強(qiáng)。圖2-8是幾種電場(chǎng)的等勢(shì)面和電場(chǎng)線分布示意圖。講授新課講授新課因?yàn)橥浑姾稍诘葎?shì)面上任意兩點(diǎn)的電勢(shì)能相等，所以電荷在等勢(shì)面上移動(dòng)時(shí)靜電力不做功。這表明，等勢(shì)面與電場(chǎng)線處處垂直。若不垂直，電場(chǎng)強(qiáng)度沿等勢(shì)面有分量，對(duì)應(yīng)的靜電力也就有沿等勢(shì)面的分量，電荷在等勢(shì)面上移動(dòng)時(shí)靜電力要做功，該電荷的電勢(shì)能會(huì)變化，那么這個(gè)面就不是等勢(shì)面了。講授新課電場(chǎng)線與等勢(shì)面垂直，方向由電勢(shì)高的等勢(shì)面指向電勢(shì)低的等勢(shì)面。根據(jù)電場(chǎng)線與等勢(shì)面的關(guān)系，可由等勢(shì)面確定電場(chǎng)線。在實(shí)際應(yīng)用中，由于電勢(shì)容易測(cè)量，通常是先測(cè)出電場(chǎng)中電勢(shì)相等的各點(diǎn)，畫出電場(chǎng)中的等勢(shì)面，然后根據(jù)電場(chǎng)線與等勢(shì)面垂直畫出電場(chǎng)線，從而對(duì)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)的分布有直觀、定性的了解。小節(jié)練習(xí)1.某同學(xué)認(rèn)為，電場(chǎng)中某點(diǎn)電勢(shì)的高低只與產(chǎn)生電場(chǎng)的電荷和該點(diǎn)在電場(chǎng)中的位置有關(guān)。這種看法正確嗎？為什么？

2.推理說(shuō)明：選擇無(wú)窮遠(yuǎn)處為零電勢(shì)點(diǎn)位置時(shí)，正點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)中任意一點(diǎn)的電勢(shì)都是正值，負(fù)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)中任意一點(diǎn)的電勢(shì)都是負(fù)值。小節(jié)練習(xí)

小節(jié)練習(xí)4.對(duì)以點(diǎn)電荷為球心、r

為半徑的球面上的各點(diǎn)，具有的相等物理量是

A.電勢(shì)B.電場(chǎng)強(qiáng)度

C.同一電荷所受的靜電力D.同一電荷具有的電勢(shì)能小節(jié)練習(xí)

小節(jié)練習(xí)6.若選擇地面為零“重力勢(shì)”位置，用類似電場(chǎng)中定義電勢(shì)的方式，推導(dǎo)出重力場(chǎng)中“重力勢(shì)”的表達(dá)式，并對(duì)此式作出解釋。THANKS謝