高中物理 第2章 电场与示波器 研究电场的能的性质（二）学案 沪科版选修3-1

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1、学案4　研究电场的能的性质(二)[学习目标定位]1.理解电势的概念，掌握电势的计算公式.2.知道什么是等势面，掌握等势面的特点.3.掌握电势差与电场强度的关系并会进行有关计算．一、电势1．把电荷在电场中某一点的电势能与其电荷量的比值，叫做这一点的电势．2．定义式：φM＝.单位：V.3．电势的相对性：电势也具有相对性，常取离场源电荷无限远处或大地的电势为零．4．电场中任意两点A、B间的电势差可表示为UAB＝φA－φB.若UAB为正值，表示A点的电势比B点的电势高．若UAB为负值，表示A点的电势比B点的电势低．二、电势的等势面1．电场中电势相等的点

2、构成的线(面)叫做等势线(面)．在同一个等势线(面)上移动电荷时，电场力不做功．2．等势面实例：孤立的点电荷电场的等势面是一簇以点电荷位置为球心的同心球面，匀强电场的等势面是一簇平行平面．三、电势差与电场强度的关系1．在匀强电场中，沿场强方向的两点间的电势差等于场强与这两点间距离的乘积．用公式表示为E＝.2．电场强度的单位是V/m，也可以是N/C.一、电势[问题设计]1．如图1所示的匀强电场，场强为E，取O点为零势能点，A点距O点为l，AO连线与电场强度反方向的夹角为θ.电荷量分别为q和2q的试探电荷在A点的电势能各为多少？电势能与电荷量的比值

3、是否相同？图1答案　由EpA－EpO＝WAO＝Eqlcosθ，知电荷量为q和2q的试探电荷在A点的电势能分别为Eqlcosθ、2Eqlcosθ；虽然电势能不同，但电势能与电荷量的比值相同，都为Elcosθ.2．电势能与电荷量的比值与试探电荷的电荷量是否有关系？答案　没有关系．3．电场中两点间的电势差与两点的电势之间有怎样的关系？UAB与UBA意义是否相同？答案　A、B两点间的电势差与A、B两点的电势的关系为：UAB＝φA－φB同理UBA＝φB－φA所以UAB＝－UBA.UAB与UBA所表示的意义不相同．[要点提炼]1．电场中某点的电势φ＝，在计

4、算时应代入各自的正负号．2．电势的标量性：电势是标量，只有大小，没有方向，但有正负之分，电势为正表示比零电势高，电势为负表示比零电势低．3．电势的相对性：零电势点的选取原则：一般选大地或无限远处为零电势点，只有选取了零电势点才能确定某点的电势大小．4．电势是描述电场性质的物理量，决定于电场本身，与试探电荷无关．5．判断电势高低的方法：(1)利用电场线：沿着电场线方向电势逐渐降低(此为主要方法)；(2)利用公式φ＝判断，即在正电荷的电势能越大处，电势越高，负电荷电势能越大处，电势越低．[延伸思考]　选取不同的零电势参考面，电场中某两点的电势会不同

5、，两点之间的电势差也会随之改变吗？答案　不会，电势差与零电势面的选取无关．二、等势面[要点提炼]1．电场中电势相同的各点构成的面叫等势面．2．等势面的特点：(1)在等势面上移动电荷时，电场力不做功．(2)电场线跟等势面垂直，并且由电势高的等势面指向电势低的等势面．(3)等势面密的地方，电场强度较强；等势面疏的地方，电场强度较弱．(4)任意等势面不相交．[延伸思考]　请大致画出点电荷、等量异号点电荷、等量同号点电荷和匀强电场的等势面．简述它们的特点？答案　(1)点电荷的等势面：点电荷的等势面是以点电荷为球心的一簇球面．(2)等量异号点电荷的等势面

6、：等量异号点电荷的连线上，从正电荷到负电荷电势越来越低，中垂线是一等势线．(3)等量同号点电荷的等势面：等量正点电荷连线的中点电势最低，中垂线上该点的电势最高，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点的对称点等势．等量负点电荷连线的中点电势最高，中垂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，连线上和中垂线上关于中点的对称点等势．(4)匀强电场的等势面：匀强电场的等势面是垂直于电场线的一簇平行等间距的平面．说明：等势面密集处电场线也密集．任意两个等势面不会相交．三、电势差与电场强度的关系[问题设计]如图2所示的匀

7、强电场中有A、B两点，A、B两点位于同一条电场线上，B、C连线垂直电场线，已知场强大小为E，A、B两点间的电势差为UAB，A、B间距离为d，电荷q从A点移动到B点，回答下列问题：图2(1)电荷所受电场力是多少？从力和位移的角度计算电场力所做功的大小．通过A、B间的电势差计算电场力做功的大小．(2)比较两次计算的功的大小，电势差与电场强度有何关系？(3)在图2中，如果将电荷从A点移动到C点．再利用(1)问的推导过程试着推导，能获得何结论？(已知AB与AC的夹角为θ)答案　(1)F＝qE　WAB＝Fd＝qEd　WAB＝qUAB(2)UAB＝Ed(3

8、)WAC＝qELcosθ＝qEd，WAC＝qUAC，UAC＝Ed[要点提炼]1．公式U＝Ed只适用于匀强电场，其中d为A、B两点沿电场方向的距离．2．