物理電勢與等勢面+課件+-2024-2025學(xué)年高二上學(xué)期物理魯科版（2019）必修第三冊

2.2電勢與等勢面第二章課標(biāo)要求素養(yǎng)形成1、了解電勢的含義。2、能依據(jù)等勢面與電場線的關(guān)系分析電場的屬性。1、物理觀念：了解電勢的內(nèi)涵，能用電勢解釋相關(guān)的靜電現(xiàn)象。2、科學(xué)思維：能在熟悉的情境中運用等勢面模型解決問題，了解類比推理的方法。3、科學(xué)態(tài)度：通過類比電勢與電場強度，體會類比與創(chuàng)新在物理學(xué)研究中的重要性。學(xué)習(xí)目標(biāo)1、電場強度的物理意義是什么？是怎樣定義的？【答案】電場強度表示力的特性，試探電荷所受電場力與其所帶電量的比值，叫該點的電場強度。2、什么是電勢能？【答案】電荷在電場中所具有的勢能叫電勢能，類似于物體在重力場中具有重力勢能。復(fù)習(xí)鞏固一、電勢1、電勢（1）定義：電荷在電場中某點的

與它的電荷的

。（2）表達(dá)式：φ=

，電場中某點電勢的大小由

決定，與是否放入試探電荷

。（3）單位：伏特，符號為V。（4）標(biāo)矢性：標(biāo)量只有

，沒有方向，但有

、

之分。電勢能比值電場本身無關(guān)大小正負(fù)新知梳理

（5）相對性：電場中各點電勢的高低，與所選取的零電勢點的位置有關(guān)，一般情況下取離場源電荷

或

為零電勢點。2、電勢與電場線的關(guān)系：沿著電場線的方向，電勢

。降低無窮遠(yuǎn)大地2、等勢面的特點（1）在同一等勢面上移動電荷時，靜電力

。（2）等勢面一定與電場線

。（3）電場線總是由電勢

的等勢面指向電勢

的等勢面。（4）兩個不同的等勢面

。不做功垂直高低不相交二、等勢面1、等勢面：電場中電勢

的點構(gòu)成的面叫作等勢面。相等1、電勢既有正值，也有負(fù)值，是矢量。（

）2、在電勢越高的地方，同一電荷的電勢能越大。（

）3、電勢具有相對性，選不同的零電勢點，電勢的值不同。（

）4、電場線越密集的地方場強越大，電勢越高。（

）5、點電荷的等勢面是以點電荷為球心的球面。（

）??√?√思維診斷要點一、電勢的特點及分析

情景探究試探電荷的電荷量qq02q03q0…nq0電荷從點A移到點O時靜電力所做的功q0Ed

2q0Ed

3q0Ed…

nq0Ed電荷在點A具有的電勢能EpAq0Ed2q0Ed

3q0Ed…

nq0Ed電荷在點A具有的電勢能與電荷量之比

Ed

Ed

Ed

Ed

Ed通過分析表格，總結(jié)出怎樣的結(jié)論？結(jié)論：電荷從A點移到O點時，靜電力做的功與電荷量有關(guān)，電荷在A點具有的電勢能與電荷量有關(guān)，電荷在點A具有的電勢能與電荷量之比與電荷量無關(guān)。知識深化1、對電勢的理解（1）電勢從能量角度反映電場的屬性，由電場自身決定，與是否有試探電荷及試探電荷的帶電性質(zhì)和帶電荷量無關(guān)。（2）在利用φ=?計算電勢時，Ep、q可代入正、負(fù)號運算，計算結(jié)果的正、負(fù)號恰好反映了電勢的高低。（3）電勢的相對性①電勢是相對的，只有先確定了電勢零點以后，才能確定電場中其他位置的電勢。電場中某點的電勢跟電勢零點的選擇有關(guān)。②對不是無限大的帶電體產(chǎn)生的電場，通常取無限遠(yuǎn)處的電勢為零；在實際處理問題中，又常取大地電勢為零。項目電勢φ電勢能Ep物理意義反映電場的能的性質(zhì)的物理量。反映電荷在電場中某點所具有的能量。相關(guān)因素電場中某一點的電勢φ的大小，只跟電場本身有關(guān)，跟試探電荷q無關(guān)。電勢能的大小是由點電荷q和該點電勢φ共同決定的。2、電勢能與電勢的區(qū)別與聯(lián)系項目電勢φ電勢能Ep大小沿電場線方向電勢逐漸降低，規(guī)定零電勢點后，某點的電勢高于零，則為正值；某點的電勢低于零，則為負(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φ=或Ep=qφ，二者均是標(biāo)量3、電勢與電場強度的區(qū)別與聯(lián)系項目電勢φ電場強度E物理意義反映電場能的性質(zhì)反映靜電力的性質(zhì)定義電荷在電場中某一點的電勢能與它的電荷量之比電荷在電場中某一點受到的靜電力與它的電荷量之比標(biāo)矢性標(biāo)量矢量聯(lián)系（1）電勢沿著電場強度的方向降低（2）大小之間不存在任何關(guān)系，電勢為零的點，電場強度不一定為零；電勢高的地方，電場強度不一定大；電場強度為零的地方，電勢不一定為零；電場強度大的地方，電勢不一定高。典例1如圖所示，某區(qū)域內(nèi)，電場線左右對稱分布，M、N為對稱線上的兩點。下列說法正確的是（

）A.M點電勢一定低于N點電勢B.M點場強一定大于N點場強C.正電荷在M點的電勢能大于在N點的電勢能D.將電子從M點移動到N點靜電力做正功C小試身手【解析】從題圖電場線的分布可知，M、N所在直線的電場線方向由M指向N，則M點電勢一定高于N點電勢，故A錯誤；由于N點所在處電場線分布密，所以N點場強大于M點場強，故B錯誤；正電荷在電勢高處電勢能大，故在M點電勢能大于在N點電勢能，故C正確；電子從M點移動到N點，要克服靜電力做功，故D錯誤。

典例2將一帶電荷量為-q的試探電荷從無窮遠(yuǎn)處移到電場中的A點，該過程中靜電力做功為W，若規(guī)定無窮遠(yuǎn)處的電勢為零，則試探電荷在A點的電勢能及電場中A點的電勢分別為（

）A【解析】由題可知靜電力做的功為W，則試探電荷的電勢能減少W，無窮遠(yuǎn)處該試探電荷的電勢能為零，則該試探電荷在A點的電勢能為Ep=-W，A點的電勢φA=

=

=

，故選項A正確。A.-W，B.W，-

C.W，

D.-W，-

要點二、電勢面的特點及應(yīng)用在地理課上常用等高線來表示地勢的高低。學(xué)習(xí)了電勢的知識后，常用等勢面來表示電勢的高低，電場中電勢相同的點構(gòu)成的面就是等勢面。當(dāng)電荷從同一等勢面上的A點移到B點時，電荷的電勢能是否變化？靜電力做功情況如何？等勢面與電場線垂直嗎？【答案】電勢能不變，靜電力做功為零，等勢面與電場線垂直。情景探究1、等勢面的特點（1）在等勢面內(nèi)任意兩點間移動電荷，靜電力不做功。（2）在空間中兩等勢面不相交。（3）電場線總是和等勢面垂直，且從電勢較高的等勢面指向電勢較低的等勢面。知識深化電場等勢面（實線）圖樣重要描述勻強電場

垂直于電場線的一簇平面點電荷的電場

以點電荷為球心的一簇球面2、幾種常見電場的等勢面分布等量異種點電荷的電場

兩點電荷連線的中垂線上的電勢為零。等量同種正點電荷的電場

兩點電荷連線，中點電勢最低，而在中垂線上，中點電勢最高。典例1（多選）如圖所示，一帶電粒子在兩個固定的等量正點電荷的電場中運動，圖中的實線為等勢面，虛線ABC為粒子的運動軌跡，其中B點是兩點電荷連線的中點，A、C位于同一等勢面上。下列說法正確的是（

）A.該粒子可能帶正電B.該粒子經(jīng)過B點時的速度最大C.該粒子經(jīng)過B點時的加速度一定為零D.該粒子在B點的電勢能小于在A點的電勢能CD小試身手【解析】由該粒子的運動軌跡知，最初粒子受到吸引力，由固定電荷帶正電可知，該粒子一定帶負(fù)電，故A錯誤；因為粒子從A到B的過程中，只受靜電力且靜電力先做正功后做負(fù)功，由動能定理知，動能先增大后減小，故在B點的動能不是最大，則經(jīng)過B點時的速度不是最大，故B錯誤；B點是兩點電荷連線的中點，合電場強度為零，故粒子在該點受力為零，加速度為零，故C正確；等量正點電荷連線的中垂線上，連線中點，電勢最高，可知φA<φB，因粒子帶負(fù)電，由Ep=φq得

>

，故D正確。規(guī)律方法：（1）已知等勢面的情況時，可作等勢面的垂線來確定電場線，并由“電勢降低”的方向確定電場線方向。（2）已知電場線時，可作電場線的垂線來確定等勢面，并由“沿電場線方向電勢降低”確定等勢面的電勢高低。典例2（多選）如圖，直線a、b和c、d是處于勻強電場中的兩組平行線，M、N、P、Q是它們的交點，四點處的電勢分別為φM、φN、φP、φQ。一電子由M點分別運動到N點和P點的過程中，電場力所做的負(fù)功相等。則（

）A.直線a位于某一等勢面內(nèi)，φM>φQB.直線c位于某一等勢面內(nèi)，φM>φNC.若電子由M點運動到Q點，電場力做正功D.若電子由P點運動到Q點，電場力做負(fù)功BD【解析】因電子由M點分別運動到N點和P點的過程中，電場力所做的負(fù)功相等，可知，電子在從M點到N點和P點過程中，電勢能增加量相等，即電子在N點和在P點具有相同的電勢能，則N點電勢和P點