2024_2025新教材高中物理第2章电势能与电势差第2节电势与等势面学案鲁科版必修第三册.doc
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第2节电势与等势面
[核心素养·明目标]
核心素养
学习目标
物理观念
知道电势的定义、定义式、单位，理解等势面的概念，知道电场线始终垂直于等势面，了解几种典型电场的等势面的分布。
科学思维
通过电势的定义，了解类比推理的方法，能在熟识的情境中运用等势线模型解决问题。
科学探究
会运用类比等高线来理解和探究等势面，与他人合作沟通，实事求是，提高探究实力。
科学看法与责任
通过等势面探究，体会类比与创新在物理学探讨中的重要性，体验形象思维与抽象思维的相互关联，感悟物理学内在之美，激发学习热忱。
学问点一电势
1．定义：电荷在电场中某点的电势能与它的电荷量之比，称为该点的电势。
2．公式和单位：电势的定义公式为φA＝eq\f(Ep,q)，国际单位是伏特，符号是V。
3．相对性：电势也是相对的，常取离场源电荷无穷远处的电势为零，也常选地球为零电势点。电势可以是正值，也可以是负值，没有方向，因此是标量。
4．与电场线关系：沿电场线的方向电势渐渐降低。
电势是标量，有正、负，具有相对性，在同一电场中，正值高于负值。
1：思索辨析(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)沿一条电场线方向上的各点，电势不行能相同。 (√)
(2)电场中某点的电势与Ep成正比，与q成反比。 (×)
(3)某电场中，A点电势φA＝3V，B点的电势φB＝－4V，则有φA＞φB。 (√)
学问点二等势面
1．定义：电场中电势相等的点构成的面。
2．性质
(1)在同一等势面上移动电荷，静电力不做功。
(2)电场线与等势面垂直，方向由电势高的等势面指向电势低的等势面。
(3)等差等势面密集处电场线密集，说明此处电场强度较大。
我们常画的等势面一般是等差等势面，即相邻两等势面间的电势的差值相等。
2：思索辨析(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)等势面上各点电势、场强均相同。 (×)
(2)电荷在等势面上移动时不受电场力作用，所以不做功。 (×)
3：填空
如图所示，匀强电场中三点A、B、C，则三点电场强度大小关系为EA＝EB＝EC，电势凹凸关系为φC＞φA＞φB。
考点1电势的理解及电势凹凸的推断
电场线分布如图所示，电场中有a、b两点，试比较电场强度Ea和Eb的大小？电势φa与φb的凹凸？
提示：Ea＜Eb，φa＞φb。
1．电势的理解
(1)电势的相对性：电场中某点的电势跟零电势位置的选取有关，常选取无限远处或大地的电势为零。
(2)电势的固有性：电势φ＝eq\f(Ep,q)是定义式，φ的大小由电场本身确定，与摸索电荷、电荷的电性及电荷量均无关。
(3)电势是标量：一般选无穷远处或大地处电势为零。正值表示该点电势高于零电势点，负值表示该点电势低于零电势点。正、负只表示大小，不表示方向。
2．电势凹凸的推断方法
推断角度
推断方法
场源电荷
正负法
取无穷远处电势为零，正电荷四周电势为正值，负电荷四周电势为负值；靠近正电荷处电势高，靠近负电荷处电势低
电场线
方向法
沿着电场线方向电势渐渐降低；逆着电场线方向电势渐渐上升
电场力
做功法
电场力做正功，电势能削减，若为正电荷，电势降低；若为负电荷，电势上升。电场力做负功，电势能增加，若为正电荷，电势上升；若为负电荷，电势降低
电势能
凹凸法
正电荷的电势能大处电势高，负电荷的电势能大处电势低
【典例1】如图所示，电子在一条电场线上从a点运动到b点，电势能增加，试判定a、b两点电势的凹凸。
思路点拨：(1)沿电场线方向电势渐渐降低。
(2)电场力做负功，电势能增加。
(3)正电荷受力方向与电场线的切线方向相同，负电荷则相反。
[解析]解法一：利用电场线的方一直推断
由于电势能增加，电场力肯定做负功，即电场力方向和电荷运动方向相反，由b指向a，而负电荷所受电场力的方向和场强方向相反，场强方向应是由a指向b，因此电场线的方向是由a指向b。
沿着电场线的方向电势越来越低，a点电势比b点电势高。
解法二：利用电势能推断
正电荷在电势越高的地方电势能越大，负电荷在电势越高的地方电势能越小，而本题已知条件是负电荷在a点电势能较低，故a点电势高。
[答案]a点电势比b点电势高
由以上分析可知，电势凹凸的推断方法有多种，因此在详细应用时，可依据题目中的条件，敏捷选择方法推断。
[跟进训练]
1．三个点电荷电场的电场线分布如图所示，图中a、b两点处的场强大小分别为Ea、Eb，电势分别为φa、φb，则下列关系正确的是()
A．EaEb，φaφb
B．EaEb，φaφb
C．EaEb，φaφb
D．EaEb，φaφb
C[由图可以看出a处电场线更密，所以EaEb；依据对称性，a处的电势应与右侧负电荷旁边对称点的电势相等，再依据沿电场线方向电势降低可以判定φbφa，故C正确