《高中物理课件：第六节《等势面》（人教版选修3-1）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理课件：第六节《等势面》（人教版选修3-1）（33页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第六节等势面第六节等势面目标概览目标概览学习目标：学习目标：1.知道什么是等势面，知道等势面的特知道什么是等势面，知道等势面的特点点2知道处于静电平衡状态的导体是等势体，导体知道处于静电平衡状态的导体是等势体，导体表面是等势面表面是等势面3熟悉常见的几种等势面形状熟悉常见的几种等势面形状4知道实际中常取地球或与地球相连的导体作为知道实际中常取地球或与地球相连的导体作为零电势的参考位置零电势的参考位置重点难点：重点难点：1.重点：理解等势面的特点重点：理解等势面的特点2难点：从等势面的分布来确定电场线的大致难点：从等势面的分布来确定电场线的大致分布分布学法指导：利用等势面，进一步形象地认识电学法
2、指导：利用等势面，进一步形象地认识电场，注意联系电场线及电势、电势差的计算场，注意联系电场线及电势、电势差的计算 第第六六节节等等势势面面课堂互动讲练课堂互动讲练随堂达标自测随堂达标自测课时活页训练课时活页训练基础知识梳理基础知识梳理核心要点突破核心要点突破基础知识梳理基础知识梳理一、等一、等势面面1定定义：电场中中_的的各各点点构构成成的的面面叫叫等等势面面2等等势面的特点面的特点(1)等等势面一定跟面一定跟电场线_；(2)在同一等在同一等势面上移面上移动电荷，荷，电场力力_；(3)电场线总是是从从_的的等等势面面指指向向_的的等等势面；面；(4)任意两个等任意两个等势面面_相交相交电势相等
3、相等垂直垂直不做功不做功电势高高电势低低不不二、二、电场中常中常见的几种等的几种等势面的形状面的形状1点点电荷荷的的电场的的等等势面面是是_的一簇球面，如的一簇球面，如图1361所示所示 图1361图1362以点以点电荷荷为中心中心2等等量量异异种种点点电荷荷的的电场的的等等势面面如如图1362所所示示，两两点点电荷荷连线的的_为一一个个等等势面面3等等量量同同种种点点电荷荷的的电场的的等等势面面如如图1363所示所示 图1363图1364垂直平分垂直平分线4匀匀强强电场的的等等势面面是是_的的一一簇簇平面，如平面，如图1364所示所示图13655形形状状不不规则的的带电导体体附附近近的的电场
4、线及及等等势面，如面，如图1365所示所示平行且平行且间距相等距相等三、三、处于静于静电平衡状平衡状态的的导体体1处于静于静电平衡状平衡状态的的导体的体的电势特点特点(1)处于于静静电平平衡衡状状态的的导体体是是一一个个_，其其表面表面为一一_(2)在在导体体上上移移动电荷荷，电场力力_功功；在在表表面面上移上移动电荷，荷，电场力也力也_功功(3)处于于静静电平平衡衡状状态的的导体体上上净电荷荷产生生的的电场，其，其电场线_导体表面体表面等等势体体等等势面面不做不做不做不做垂直垂直提示提示( (1) )电势为零的等零的等势面上的面上的电场强强度一定度一定为零零吗？( (2) )能根据等能根据等
5、势面判断面判断电场的方向和的方向和强强弱弱吗？2静静电平衡下的地球及与之相平衡下的地球及与之相连的的导体是体是_所所以以实际中中常常取取地地球球或或与与之之相相连的的导体的体的电势为零零【思考【思考提示】提示】(1)不一定不一定(2)电场线垂直于等垂直于等势面，面，电场线方方向向由由电势高高的的等等势面面指指向向电势低低的的等等势面面等差等等差等势面的疏密表示面的疏密表示电场的的强强弱弱等等势体体核心要点突破核心要点突破一、一、电场线与等与等势面面1电场线反反映映电场的的分分布布情情况况，是是一一组不不闭合合的的有有向向曲曲线，既既反反映映场强强的的大大小小，也也反反映映场强强的的方方向向而而
6、等等势面面，是是电场中中电势相相等等的的点点构构成成的的面，可以是封面，可以是封闭的，也可以是不的，也可以是不闭合的合的2在在同同一一电场线上上移移动电荷荷，电场力力要要做做功功在同一等在同一等势面上移面上移动电荷，荷，电场力不做功力不做功3电场线与与等等势面面总是是垂垂直直的的，并并且且电场线由由电势高的等高的等势面指向面指向电势低的等低的等势面面特别提醒特别提醒1电场线密集的区域等势面也密集，反之亦然电场线密集的区域等势面也密集，反之亦然2可以通过等势面分布作出电场线分布帮助分析可以通过等势面分布作出电场线分布帮助分析问题问题二、等量同种、异种点电荷的等势面分布特点二、等量同种、异种点电荷
7、的等势面分布特点特别提醒特别提醒在等量异种电荷形成的电场中，若沿中垂线移动在等量异种电荷形成的电场中，若沿中垂线移动电荷至无穷远，电场力不做功，则若取无穷远处电荷至无穷远，电场力不做功，则若取无穷远处电势为零时，中垂线上各点的电势也为零，因此电势为零时，中垂线上各点的电势也为零，因此从中垂线上某点移动电荷到无穷远，电场力做功从中垂线上某点移动电荷到无穷远，电场力做功仍为零仍为零即使即使应用用如如图1366所所示示，在在等等量量的的异异种种点点电荷荷形形成成的的电场中中，有有A、B、C三三点点，A点点为两两点点电荷荷连线的的中中点点，B点点为连线上上距距A点点距距离离为d的的一一点点，C点点为连
8、线中中垂垂线距距A点点距距离离也也为d的的一一点点，则下下面面关关于于三三点点电场强强度度的的大大小小、电势高高低低的的比比较，正确的是正确的是()图1366AEAECEB；UAUCUBBEBEAEC；UAUCUBCEAEB，EAUB，UAUCD因因为零零电势点点未未规定定，所所以以无无法法判判断断电势的的高低高低解解析析：选B.点点A、B在在同同一一条条电场线上上，UAUB，点点A、C在在同同一一条条等等势线上上，UAUC，但但B点点处的的电场线较密密，C点点处的的电场线较疏疏，故故选项B正正确确三、三、带电粒子在等粒子在等势面之面之间的运的运动问题处理理带电粒粒子子在在等等势面面之之间的的
9、运运动问题，常常需需分分析析带电粒粒子子的的运运动轨迹迹及及运运动过程程中中的的速速度度、动能及能及电势能的能的变化等化等1从从轨迹迹分分析析带电粒粒子子的的速速度度方方向向和和受受力力方方向向，利利用用合合外外力力方方向向总指指向向曲曲线凹凹侧这一一特特点点可可以以方方便地判断便地判断带电粒子所受合外力的方向粒子所受合外力的方向2在在只只有有电场力力做做功功的的情情况况下下，动能能和和电势能能的的总和不和不变3在在同同一一等等势面面上上移移动电荷荷，或或从从某某一一等等势面面开开始始运运动，最最后后再再回回到到这一一等等势面面，电场力力做做功功为零零4非非同同一一等等势面面在在匀匀强强电场中
10、中WqUEqd(第第七七节将将讲到到此此公公式式)，在在非非匀匀强强电场中中WqU.另另外外还可可以以利利用用动能能定定理理、机机械械能能守守恒恒定定律律、能能量量转化化和和守守恒恒定定律律、功功能能关关系系等等来来解解决决带电粒粒子子在在等等势面之面之间的运的运动问题如如图1367所所示示为一一固固定定点点电荷荷的的电场中中同同一一电场线上上的三点，的三点，ABBC，则比比较三点：三点：(1)场强强大大小小_(2)电势高高低低_(3)UAB_UBC.(4)正正电荷荷在在A、B、C三三点点的的电势能能_(5)作作出出过A、B、C的的等等势面面课堂互动讲练课堂互动讲练利用电场线和等势面比较场强和
11、电势利用电场线和等势面比较场强和电势例例例例1 1图1367【解解析析】(1)电场线越越密密，场强强越越大大，EAEBEC.(2)沿沿电场线方向方向电势逐逐渐降低，降低，ABC.(3)假假设一一正正电荷荷从从AB，电场力力做做功功为W1，从从BC，电场力力做做功功为W2，因因为在在AB过程程中中的的电场力力小小于于BC过程程中中的的电场力力，故故W1W2，又又WqU，所以，所以UABUBC.(4)正正电荷荷由由ABC，电场力力始始终做做正正功功，电势能一直减小，能一直减小，ABC.(5)等等势面与面与电场线垂直，如垂直，如图1368所示所示图1368【答案答案】(1)EAEBEC(2)ABC(
12、3)(4)ABC(5)如解析图所示如解析图所示【思维升华思维升华】要掌握运用电场线和等势面来判要掌握运用电场线和等势面来判断电场的性质，要会根据电场线画等势面，或者断电场的性质，要会根据电场线画等势面，或者根据等势面画电场线根据等势面画电场线如如图1369所所示示，虚虚线a、b、c表表示示电场中中的的三三个个等等势面面与与纸平平面面的的交交线，且且相相邻等等势面面之之间的的电势差差相相等等实线为一一带正正电粒粒子子仅在在电场力力作作用用下下通通过该区区域域时的的运运动轨迹迹，M、N是是这条条轨迹上的两点，迹上的两点，则下面的下面的说法中正确的是法中正确的是()带电粒子在等势面间的运动带电粒子在
13、等势面间的运动例例例例2 2图1369A三个等三个等势面中，面中，a的的电势最高最高B对于于M、N两两点点，带电粒粒子子通通过M点点时电势能能较大大C对于于M、N两两点点，带电粒粒子子通通过M点点时动能能较大大D带电粒子由粒子由M运运动到到N时，加速度增大，加速度增大【解解析析】由由于于带电粒粒子子做做曲曲线运运动，所所受受电场力力的的方方向向必必定定指指向向轨道道的的凹凹侧，且且和和等等势面面垂垂直直,所所以以电场线方方向向是是由由c指指向向b再再指指向向a.根根据据电场线的的方方向向是是指指电势降降低低的的方方向向，故故cba，选项A错【答案答案】CD【思维升华思维升华】判断带电粒子在电场
14、中的运动判断带电粒子在电场中的运动情况，要注意结合等势面的分布与电场线或场情况，要注意结合等势面的分布与电场线或场强分布的关系，注意从粒子的轨迹中分析粒子强分布的关系，注意从粒子的轨迹中分析粒子受力情况及做功和能量转化，在同一等势面移受力情况及做功和能量转化，在同一等势面移动电荷，电场力总不做功，注意不要将等势面动电荷，电场力总不做功，注意不要将等势面和电场线混淆和电场线混淆如如图13610所所示示，实线为电场线，虚虚线为等等势面面，相相邻两两等等势面面间的的电势差差相相等等，一一个个正正电荷荷在在等等势面面L3处时动能能为20 J，运运动到到等等势面面L1处时的的动能能为零零，现取取L2为零
15、零势能能参参考考平平面面，则当当此此电荷荷的的电势能能为4 J时，它它的的动能能为(不不计重力及空气阻力重力及空气阻力)利用能量守恒解决带电粒子在等势面利用能量守恒解决带电粒子在等势面间的运动间的运动例例例例3 3图1348A16 JB10 JC6 J D4 J【解解析析】由由于于不不计重重力力和和空空气气阻阻力力，正正电荷荷在在电场中中仅受受到到电场力力的的作作用用，则此此正正电荷荷的的电势能能与与动能能之之和和保保持持不不变当当正正电荷荷运运动到到等等势面面L2时，由由于于电场为匀匀强强电场，所所以以正正电荷荷在在等等势面面L2时动能能为10 J，电势能能为零零，即即电势能能与与动能能之之
16、和和为10 J故故当当此此电荷荷的的电势能能为4 J时，它它的的动能能为6 JC正正确确，A、B、D错误故故选C.【答案答案】C【思维升华思维升华】带电粒子在电场的等势面间运动带电粒子在电场的等势面间运动时，动能和电势能相互转化，但电势能和机械能时，动能和电势能相互转化，但电势能和机械能总量保持不变，据此求出电势能和机械能总量保持不变，据此求出电势能和机械能(往往往往是动能是动能)的总量并加以利用是问题的关键分析的总量并加以利用是问题的关键分析时应注意粒子在电势为零处，电势能也为零，如时应注意粒子在电势为零处，电势能也为零，如果等势面的间隔相同，那么粒子在两个等势面之果等势面的间隔相同，那么粒子在两个等势面之间运动时，电势能和动能的变化也相同间运动时，电势能和动能的变化也相同同学们来学校和回家的路上要注意安全同学们来学校和回家的路上要注意安全
