高中物理 第2章 电场与示波器 4 研究电场的能的性质（二）导学案 沪科版选修3-1-沪科版高二选修3-1物理学案VIP专享VIP免费

学案4研究电场的能的性质(二)[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[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.电势：电荷在电场中某一点的电势能与其电荷量的比值.如果用QM表示电场中任意一点M的电势，用EpM表示电荷在该处的电势能，则QM＝，单位为伏特，符号为V.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，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[问题设计]11.类比地图上的等高线，简述什么是等势面？答案电场中电势相等的点构成的面.2.为什么等势面一定跟电场线垂直？答案在同一等势面上移动电荷时，电势能不变，所以电场力不做功，即电场力方向与等势面垂直，如果不垂直，电场强度就有一个沿着等势面的分量，在等势面上移动电荷时静电力就要做功，所以等势面一定跟电场线垂直.[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：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.三、电势差与电场强度的关系[问题设计]如图2所示的匀强电场中有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：2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＝qEWAB＝Fd＝qEdWAB＝qUAB(2)UAB＝Ed(3)WAC＝qELcosθ＝qEd，WAC＝qUAC，UAC＝Ed[要点提炼]匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两点沿电场方向的距离的乘积，即UAB＝Ed.1.公式U＝Ed只适用...