魯科版選修31 2.2電勢與等勢面 課件（30張）.pptx

第2節(jié)電勢與等勢面 讀一讀 思一思 辨一辨 議一議 一 電勢閱讀教材第31 32頁 電勢 部分 知道電勢的概念 計(jì)算公式 了解電勢的相對性 1 什么是電勢 電勢是矢量還是標(biāo)量 答案 電荷在電場中某點(diǎn)的電勢能跟電荷量的比值 叫做該點(diǎn)的電勢 電勢是標(biāo)量 2 電勢的計(jì)算公式和單位是什么 答案 即電場中某點(diǎn)的電勢在數(shù)值上等于單位正電荷在該點(diǎn)所具有的電勢能 單位 伏特 符號是v 1v 1j c 3 某處的電勢是一個(gè)確定的值嗎 為什么 答案 不是 電勢具有相對性 只有規(guī)定了電場中某處的電勢為零 才能確定電場中各點(diǎn)的電勢值 通常選距離電荷無窮遠(yuǎn)處或地球?yàn)榱汶妱菸恢?讀一讀 思一思 辨一辨 議一議 二 等勢面閱讀教材第32 33頁 等勢面 部分 知道等勢面的概念 了解常見電場等勢面的分布情況 1 什么是等勢面 答案 電場中電勢相等的點(diǎn)構(gòu)成的面叫做等勢面 讀一讀 思一思 辨一辨 議一議 答案 球面中垂面均勻 讀一讀 思一思 辨一辨 議一議 3 同一電場中的兩個(gè)等勢面會(huì)相交嗎 為什么 答案 不相交 兩個(gè)不同等勢面上點(diǎn)的電勢是不同的 不能相交 如果相交的話 交點(diǎn)這個(gè)位置的電勢就有兩個(gè)值 這是不可能的 讀一讀 思一思 辨一辨 議一議 三 尖端放電閱讀教材第33頁 尖端放電 部分 了解尖端放電現(xiàn)象 知道避雷針的原理 1 什么是尖端放電現(xiàn)象 答案 帶電較多的導(dǎo)體 在尖端部位 電場強(qiáng)度可以大到使周圍的空氣發(fā)生電離而引起放電的程度 這就是尖端放電 2 避雷針是根據(jù)什么原理防止雷擊造成危害的 答案 尖端放電原理 讀一讀 思一思 辨一辨 議一議 1 思考辨析 1 電勢降低的方向就是電場線的方向 解析 沿電場線方向電勢降低 電勢降低的方向不一定是電場線的方向 答案 2 等勢面上各點(diǎn)的電場強(qiáng)度是相同的 解析 同一等勢面上電場線疏密及方向可以不同 電場強(qiáng)度不一定相同 答案 3 等勢面越密的地方 電場強(qiáng)度越大 解析 等勢面的疏密表示電場的強(qiáng)弱 等差等勢面越密表示電場強(qiáng)度越強(qiáng) 答案 讀一讀 思一思 辨一辨 議一議 4 電荷在電場中電勢越高的地方電勢能不一定大 解析 電勢能的高低與電荷量的多少 電荷的正負(fù)和電勢的高低有關(guān) 答案 5 負(fù)電荷只在電場力作用下從a移到b a點(diǎn)電勢一定較高 解析 不知電場力的做功情況以及電勢能的變化情況無法比較電勢高低 答案 讀一讀 思一思 辨一辨 議一議 2 探究討論 1 電勢可正可負(fù) 那么 1v與 2v哪個(gè)大呢 答案 電勢是標(biāo)量 正負(fù)表示大小 所以 1v 2v 2 電荷在等勢面上移動(dòng)時(shí) 電場力做功嗎 為什么 答案 等勢面與電場線垂直 在等勢面上移動(dòng)電荷 電場力與速度垂直 所以電場力做功為零 3 在高大的建筑物上常常有一根根豎直的鋼筋 是建筑工人完工后忘記去掉了還是有其他作用 答案 它是一根避雷針 起到尖端放電防止建筑物被雷擊的作用 探究一 探究二 問題導(dǎo)引 名師精講 典例剖析 對電勢的理解如圖所示的勻強(qiáng)電場 電場強(qiáng)度為e 取o點(diǎn)為零勢能點(diǎn) a點(diǎn)距o點(diǎn)為l ao連線與電場強(qiáng)度反方向的夾角為 電荷量分別為q和2q的試探電荷在a點(diǎn)的電勢能為多少 電勢能與電荷量的比值是否相同 比值與試探電荷的電荷量是否有關(guān)系 要點(diǎn)提示 由epa epo wao eqlcos 知電荷量為q和2q的試探電荷在a點(diǎn)的電勢能分別為eqlcos 2eqlcos 雖然電勢能不同 但電勢能與電荷量的比值相同 都為elcos 比值與試探電荷的電荷量沒有關(guān)系 當(dāng)堂檢測 探究一 探究二 問題導(dǎo)引 名師精講 典例剖析 1 電勢的特點(diǎn) 1 電勢的相對性 電勢是相對的 只有先確定了零電勢點(diǎn)的位置 才能確定其他點(diǎn)的電勢 電場中某點(diǎn)的電勢跟零電勢位置的選取有關(guān) 在理論研究中 對不是無限大的帶電體產(chǎn)生的電場 選擇無限遠(yuǎn)處的電勢為零 實(shí)際問題中 常選取無限遠(yuǎn)處或大地的電勢為零 2 電勢的固有性 電勢 是表示電場能的性質(zhì)的一個(gè)物理量 電場中某點(diǎn)處 的大小是由電場本身決定的 與在該點(diǎn)處是否放入試探電荷及電荷的電性和電荷量均無關(guān) 這和許多用比值定義的物理量相同 如前面學(xué)過的電場強(qiáng)度 當(dāng)堂檢測 探究一 探究二 問題導(dǎo)引 名師精講 典例剖析 3 電勢是標(biāo)量 在規(guī)定了零電勢點(diǎn)后 電場中各點(diǎn)的電勢可以是正值 也可以是負(fù)值 正值表示該點(diǎn)電勢高于零電勢 負(fù)值表示該點(diǎn)電勢低于零電勢 顯然 電勢的正 負(fù)只表示大小 不表示方向 當(dāng)規(guī)定無限遠(yuǎn)處為零電勢后 正電荷產(chǎn)生的電場中各點(diǎn)的電勢為正值 負(fù)電荷產(chǎn)生的電場中各點(diǎn)的電勢為負(fù)值 且越靠近正電荷的地方電勢越高 越靠近負(fù)電荷的地方電勢越低 當(dāng)堂檢測 探究一 探究二 問題導(dǎo)引 名師精講 典例剖析 當(dāng)堂檢測 探究一 探究二 問題導(dǎo)引 名師精講 典例剖析 3 電勢高低的判斷方法 1 電場線法 沿電場線方向 電勢越來越低 2 場源電荷判斷法 離場源正電荷越近的點(diǎn) 電勢越高 離場源負(fù)電荷越近的點(diǎn) 電勢越低 3 電勢能判斷法 對于正電荷 電勢能越大 所在位置的電勢越高 對于負(fù)電荷 電勢能越小 所在位置的電勢越高 4 電場力做功判斷法 在兩點(diǎn)間移動(dòng)正電荷 如果電場力做正功 則電勢能減少 電勢降低 如果電場力做負(fù)功 則電勢能增加 電勢升高 在兩點(diǎn)間移動(dòng)負(fù)電荷 如果電場力做正功 則電勢能減少 電勢升高 如果電場力做負(fù)功 則電勢能增加 電勢降低 1 電場中某點(diǎn)的電勢高低與該點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小無關(guān) 2 電場中沿電場線方向電勢降低得最快 當(dāng)堂檢測 探究一 探究二 問題導(dǎo)引 名師精講 典例剖析 例題1 如果把q 1 0 10 8c的電荷從無窮遠(yuǎn)處移到電場中的a點(diǎn) 需要克服電場力做功w 1 2 10 4j 那么 1 q在a點(diǎn)的電勢能和a點(diǎn)的電勢各是多少 2 q在未移入電場前a點(diǎn)的電勢是多少 思考問題 1 電場力做的功與電勢能的變化量有何關(guān)系 答案 電場力做的功等于電勢能的變化量 2 a點(diǎn)電勢的大小是否有電荷存在有關(guān) 答案 無關(guān) 當(dāng)堂檢測 探究一 探究二 問題導(dǎo)引 名師精講 典例剖析 解析 1 電場力做負(fù)功 電勢能增加 無窮遠(yuǎn)處的電勢為零 電荷在無窮遠(yuǎn)處的電勢能也為零 電勢能的變化量等于電場力做的功 即w a ep epa 0 epa 2 a點(diǎn)的電勢是由電場本身決定的 跟a點(diǎn)是否有電荷存在無關(guān) 所以q在移入電場前 a點(diǎn)的電勢仍為1 2 104v 答案 1 1 2 10 4j1 2 104v 2 1 2 104v歸納總結(jié) 1 電勢和電勢能都具有相對性 與零勢面的選擇有關(guān) 2 利用公式求電勢時(shí) 要注意各物理量的正 負(fù) 當(dāng)堂檢測 探究一 探究二 當(dāng)堂檢測 問題導(dǎo)引 名師精講 典例剖析 對等勢面的理解在地理學(xué)中 為了形象地表示地勢的高低 常采用在地圖上畫等高線的方法 在電場中 我們也可以采用類似的方法表示電勢的高低分布 采用畫等勢線 面 的方法 試問在同一等勢線 面 上移動(dòng)電荷時(shí) 電場力是否做功 為什么 等量同種點(diǎn)電荷等勢面與等高線對比示意圖要點(diǎn)提示 不做功 因?yàn)橥坏葎菥€ 面 上任意兩點(diǎn)電勢相等 探究一 探究二 問題導(dǎo)引 名師精講 典例剖析 1 等勢面的特點(diǎn) 1 在等勢面內(nèi)的任意兩點(diǎn)間移動(dòng)電荷 電場力不做功 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 4 在電場線密集的地方 等差等勢面密集 在電場線稀疏的地方 等差等勢面稀疏 5 等勢面是為描述電場的性質(zhì)而假想的面 6 等勢面的分布與零電勢點(diǎn)的選取無關(guān) 當(dāng)堂檢測 探究一 探究二 問題導(dǎo)引 名師精講 典例剖析 當(dāng)堂檢測 探究一 探究二 問題導(dǎo)引 名師精講 典例剖析 當(dāng)堂檢測 探究一 探究二 問題導(dǎo)引 名師精講 典例剖析 當(dāng)堂檢測 3 等勢面的應(yīng)用 1 由等勢面可以判斷電場中各點(diǎn)電勢的高低及差別 2 由等勢面可以判斷電荷在電場中移動(dòng)時(shí)靜電力做功的情況 3 由于等勢面和電場線垂直 已知等勢面的形狀分布 可以繪制電場線 從而確定電場的大體分布 4 由等差等勢面的疏密 可以定性地確定某點(diǎn)電場強(qiáng)度的大小 探究一 探究二 問題導(dǎo)引 名師精講 典例剖析 當(dāng)堂檢測 例題2 多選 如圖所示 虛線同心圓是一簇某靜電場中的等勢面 其電勢分別是 a b和 c 一帶正電粒子射入電場中 運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中實(shí)線klmn所示 由圖可知 a 粒子從k到l的過程中 靜電力做負(fù)功 電勢能增加b 粒子從l到m的過程中 靜電力做負(fù)功 電勢能增加c a b cd a b c 探究一 探究二 問題導(dǎo)引 名師精講 典例剖析 當(dāng)堂檢測 思考問題 1 場源電荷帶什么電 答案 正電 2 如何確定帶電粒子動(dòng)能 電勢能的變化 答案 由帶電粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡判斷電荷的受力方向 即可判斷出各個(gè)過程中電場力做功的正 負(fù) 進(jìn)而確定動(dòng)能 電勢能的變化 探究一 探究二 問題導(dǎo)引 名師精講 典例剖析 當(dāng)堂檢測 解析 由等勢面的分布規(guī)律可知 該電場為點(diǎn)電荷的電場 由運(yùn)動(dòng)軌跡可知 運(yùn)動(dòng)的正電荷跟場源電荷的相互作用規(guī)律是排斥 所以場源電荷是正電荷 根據(jù)電場線與等勢面垂直 得電場的分布是發(fā)散狀輻射向外的 正電荷從k到l受靜電力的方向背離圓心 與移動(dòng)方向相反 做負(fù)功 電荷的電勢能增加 選項(xiàng)a正確 從l到m 可看作從跟軌跡有交點(diǎn)的同一等勢面的點(diǎn)到m 受到的靜電力與移動(dòng)方向相同 靜電力做正功 電荷的電勢能減少 選項(xiàng)b錯(cuò)誤 根據(jù)電場線的方向就是電勢降低的方向可知選項(xiàng)d正確 答案 ad歸納總結(jié) 1 利用等勢面和電場線垂直以及沿電場線方向電勢降低的特點(diǎn)可判斷電場線的方向 2 利用等勢面的密集程度也可以比較電場強(qiáng)度大小 密大疏小 3 在等勢面上移動(dòng)電荷時(shí) 或者帶電粒子從一個(gè)等勢面運(yùn)動(dòng)又返回到這個(gè)等勢面上時(shí) 電場力均不做功 探究一 探究二 1 2 3 4 5 當(dāng)堂檢測 1 等勢面的理解 2016 全國丙 關(guān)于靜電場的等勢面 下列說法正確的是 a 兩個(gè)電勢不同的等勢面可能相交b 電場線與等勢面處處相互垂直c 同一等勢面上各點(diǎn)電場強(qiáng)度一定相等d 將一負(fù)的試探電荷從電勢較高的等勢面移至電勢較低的等勢面 電場力做正功解析 電場中電勢相同的點(diǎn)組成的面叫等勢面 電場線與等勢面垂直 且電勢相同的點(diǎn)電場強(qiáng)度不一定相同 電場強(qiáng)度相同的點(diǎn)電勢也不一定相同 電場中某處電勢只能是一個(gè)值 如果兩等勢面相交 就有兩個(gè)值 故選項(xiàng)a c錯(cuò)誤 b正確 負(fù)電荷從電勢高處移向電勢低處電場力做負(fù)功 所以選項(xiàng)d錯(cuò)誤 答案 b 探究一 探究二 1 2 3 4 5 當(dāng)堂檢測 2 電勢高低的判斷 若帶正電荷的小球只受到電場力作用 重力不計(jì) 則它在任意一段時(shí)間內(nèi) a 一定沿電場線由高電勢處向低電勢處運(yùn)動(dòng)b 一定沿電場線由低電勢處向高電勢處運(yùn)動(dòng)c 不一定沿電場線運(yùn)動(dòng) 但一定由高電勢處向低電勢處運(yùn)動(dòng)d 不一定沿電場線運(yùn)動(dòng) 也不一定由高電勢處向低電勢處運(yùn)動(dòng)解析 帶正電荷的小球只受電場力的作用而運(yùn)動(dòng) 不一定沿電場線運(yùn)動(dòng) 若由靜止開始運(yùn)動(dòng) 它一定由高電勢處向低電勢處運(yùn)動(dòng) 若初速度不為零 運(yùn)動(dòng)情況由初速度方向和電場力方向共同決定 可能由高電勢處向低電勢處運(yùn)動(dòng) 也可能由低電勢處向高電勢處運(yùn)動(dòng) 因此只有選項(xiàng)d正確 答案 d 探究一 探究二 1 2 3 4 5 當(dāng)堂檢測 3 電場強(qiáng)度和電勢 英國科學(xué)家法拉第最先嘗試用 線 描述磁場和電場 有利于形象理解不可直接觀察的電場和磁場的強(qiáng)弱分布 下圖所示為一對等量異種點(diǎn)電荷 電荷量分別為 q q 實(shí)線為電場線 虛線圓的圓心o在兩電荷連線的中點(diǎn) a b c d為圓上的點(diǎn) 下列說法正確的是 a a b兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度相同b b c兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度相同c c點(diǎn)的電勢高于d點(diǎn)的電勢d d點(diǎn)的電勢等于a點(diǎn)的電勢解析 a b c d在同一個(gè)圓上 電場線的疏密表示電場強(qiáng)度的強(qiáng)弱 故四點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小相等 但是方向不同 a b錯(cuò)誤 沿電場線方向電勢降低 故c點(diǎn)電勢低于d點(diǎn)電勢 c錯(cuò)誤 a d兩點(diǎn)關(guān)于兩電荷連線對稱 故電勢相等 d正確 答案 d 探究一 探究二 1 2 3 4 5 當(dāng)堂檢測 4 電勢高低的判斷 多選 如圖所示 實(shí)線是一個(gè)電場中的電場線 虛線是一個(gè)負(fù)試探電荷在這個(gè)電場中的軌跡 若電荷是從a處運(yùn)動(dòng)到b處 以下判斷正確的是 a 電荷從a到b加速度減小b b處電勢能大c b處電勢高d 電荷在b處速度小解析 b處電場線比a處密 說明b處電場強(qiáng)度