高中物理第2章电场与示波器2.3研究电场的能的性质（二）学案沪科版选修3_1

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1、2.3　研究电场的能的性质(二)学习目标重点难点1．知道电势的概念及电势和电势能的相互关系。2．记住等势面的概念及等势面和电场线的关系。3．掌握匀强电场中电势差跟电场强度的关系UAB＝Ed，并能用公式解决有关问题。重点：电势的概念，等势面与电场线的关系，电势差与电场强度的关系。难点：电势概念的理解。1．电势(1)定义：电荷在电场中某点的电势能跟其电荷量的比值，叫做该点的电势。(2)定义式：φM＝。(3)单位：伏特，符号V。(4)标量：没有方向，只有大小，但有正负，表示比零点高或比零点低。(5)物理意义：描述电场的能的性质的物理量。(6)电势差与电势的关系：UAB＝φA－φB，电场中某点的电

2、势等于该点与零点的电势差。(7)电势的相对性：某点的电势的大小跟零电势点的选择有关，常取离电荷无限远处的电势为零；在实际应用中，常常取大地的电势为零。预习交流1在应用公式φ＝计算时，各物理量的符号应如何处理？答案：计算时将各量的正、负号代入公式，并根据结果的正、负号进行判断，例如：一个电荷量q＝－1.0×10－5C的电荷，放在电场中A点所具有的电势能EpA＝－2.0×10－4J，则电场中A点的电势φA＝＝V＝20V。2．电场中的等势面(1)定义：物理学中把电场中电势相等的点构成的线(面)叫做等势线(面)。(2)性质：在同一等势线(面)上移动电荷，电场力不做功。(3)处在静电平衡的导体：导体

3、表面是一个等势面，导体是一个等势体。导体表面处的电场线与表面垂直。(4)常见电场的等势面：点电荷的电场的等势面是一簇球面；匀强电场的等势面是一簇平面。预习交流2如图所示是形状不规则的带电导体附近的电场线及等势面，靠近导体的等势面形状和导体外表面相似，远离导体的等势面接近圆形，试解释上述事实。答案：导体表面是等势面，故靠近导体的等势面形状和导体外表面相似。远离导体时，可把导体看成点电荷，故远离导体的等势面接近圆形。3．电势差与电场强度的关系(1)公式：U＝Ed，表明在匀强电场中，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。(2)公式：E＝，表明在匀强电场中，电场强度在数值上等于沿

4、场强方向每单位距离上的电势差。预习交流3如图所示为匀强电场中的一组等势面，若A、B、C、D相邻两点间的距离都是2cm，则该电场的场强为______；到A点距离为1.5cm的P点的电势为______；该电场的场强方向为______。答案：由图知d＝ABsin60°＝cm，电场强度为E＝＝V/m＝×103V/m，P点的电势由＝得：φP＝－2.5V。场强的方向是垂直等势面指向左上方，与AD成30°夹角。一、电势(1)高度差即高度的差，电势差也即电势的差值，那么如何定义电场中各点的电势呢？(2)在电场中沿电场线方向移动电荷，电场力要做功，电势将如何变呢？答案：(1)电荷在电场中某点的电势能与它的电

5、荷量的比值叫做该点的电势，即φ＝。(2)若沿电场线方向将正电荷由A点移动到B点，电场力做正功，UAB＝＞0，φA－φB＞0，所以φA＞φB。同理，沿电场线移动负电荷，电势也降低。因此沿着电场线的方向，电势越来越低。在静电场中，把一个电荷量q＝2.0×10－5C的负电荷由M点移到N点，电场力做功6.0×10－4J，由N点移到P点，电场力做负功1.0×10－3J，则M、N、P三点电势高低关系是________。答案：φN＞φM＞φP解析：首先画一条电场线，如图所示，在中间位置附近的一点作为M点，因为由M→N电场力做正功，即沿着电场力移动，而负电荷受电场力与场强方向相反，则可确定N点在M左侧；由

6、N→P电场力做负功，即沿着电场线移动，又因1.0×10－3J＞6.0×10－4J，所以肯定移过了M点，即P点位于M点右侧，这样，M、N、P三点电势的高低关系是φN＞φM＞φP。比较电场中两点电势高低的方法：1．根据电场力做功判断(1)在两点间移动正电荷，如果电场力做正功，则电势降低；如果电场力做负功，则电势升高。(2)在两点间移动负电荷，如果电场力做正功，则电势升高；如果电场力做负功，则电势降低。2．根据电场线确定电场线的方向就是电势降低最快的方向。3．根据电荷电势能的变化(1)如果在两点间移动正电荷时，电势能增加，则电势升高；电势能减少，则电势降低。(2)如果在两点间移动负电荷时，电势能

7、增加，则电势降低；电势能减少，则电势升高。二、电场中的等势面(1)什么是等势面？等势面与电场线的关系如何？(2)常见的等势面形状如何？答案：(1)物理学中把电场中电势相等的点构成的面叫做等势面。电场线一定跟等势面垂直，并且由电势高的等势面指向电势低的等势面。(2)几种常见的等势面的分布及特点①点电荷的等势面：如图甲所示，点电荷的等势面是以点电荷为球心的一簇球面。②等量同种点电荷的等势面：如图乙所示。等量电荷连线的中点场强