物理电势与等势面+课件+-2024-2025学年高二上学期物理鲁科版（2019）必修第三册

2.2电势与等势面第二章课标要求素养形成1、了解电势的含义。2、能依据等势面与电场线的关系分析电场的属性。1、物理观念：了解电势的内涵，能用电势解释相关的静电现象。2、科学思维：能在熟悉的情境中运用等势面模型解决问题，了解类比推理的方法。3、科学态度：通过类比电势与电场强度，体会类比与创新在物理学研究中的重要性。学习目标1、电场强度的物理意义是什么？是怎样定义的？【答案】电场强度表示力的特性，试探电荷所受电场力与其所带电量的比值，叫该点的电场强度。2、什么是电势能？【答案】电荷在电场中所具有的势能叫电势能，类似于物体在重力场中具有重力势能。复习巩固一、电势1、电势（1）定义：电荷在电场中某点的

与它的电荷的

。（2）表达式：φ=

，电场中某点电势的大小由

决定，与是否放入试探电荷

。（3）单位：伏特，符号为V。（4）标矢性：标量只有

，没有方向，但有

、

之分。电势能比值电场本身无关大小正负新知梳理

（5）相对性：电场中各点电势的高低，与所选取的零电势点的位置有关，一般情况下取离场源电荷

或

为零电势点。2、电势与电场线的关系：沿着电场线的方向，电势

。降低无穷远大地2、等势面的特点（1）在同一等势面上移动电荷时，静电力

。（2）等势面一定与电场线

。（3）电场线总是由电势

的等势面指向电势

的等势面。（4）两个不同的等势面

。不做功垂直高低不相交二、等势面1、等势面：电场中电势

的点构成的面叫作等势面。相等1、电势既有正值，也有负值，是矢量。（

）2、在电势越高的地方，同一电荷的电势能越大。（

）3、电势具有相对性，选不同的零电势点，电势的值不同。（

）4、电场线越密集的地方场强越大，电势越高。（

）5、点电荷的等势面是以点电荷为球心的球面。（

）✕✕√✕√思维诊断要点一、电势的特点及分析

情景探究试探电荷的电荷量qq02q03q0…nq0电荷从点A移到点O时静电力所做的功q0Ed

2q0Ed

3q0Ed…

nq0Ed电荷在点A具有的电势能EpAq0Ed2q0Ed

3q0Ed…

nq0Ed电荷在点A具有的电势能与电荷量之比

Ed

Ed

Ed

Ed

Ed通过分析表格，总结出怎样的结论？结论：电荷从A点移到O点时，静电力做的功与电荷量有关，电荷在A点具有的电势能与电荷量有关，电荷在点A具有的电势能与电荷量之比与电荷量无关。知识深化1、对电势的理解（1）电势从能量角度反映电场的属性，由电场自身决定，与是否有试探电荷及试探电荷的带电性质和带电荷量无关。（2）在利用φ= 计算电势时，Ep、q可代入正、负号运算，计算结果的正、负号恰好反映了电势的高低。（3）电势的相对性①电势是相对的，只有先确定了电势零点以后，才能确定电场中其他位置的电势。电场中某点的电势跟电势零点的选择有关。②对不是无限大的带电体产生的电场，通常取无限远处的电势为零；在实际处理问题中，又常取大地电势为零。项目电势φ电势能Ep物理意义反映电场的能的性质的物理量。反映电荷在电场中某点所具有的能量。相关因素电场中某一点的电势φ的大小，只跟电场本身有关，跟试探电荷q无关。电势能的大小是由点电荷q和该点电势φ共同决定的。2、电势能与电势的区别与联系项目电势φ电势能Ep大小沿电场线方向电势逐渐降低，规定零电势点后，某点的电势高于零，则为正值；某点的电势低于零，则为负值。正点电荷：电势能的正负跟电势的正负相同。负点电荷：电势能的正负跟电势的正负相反。单位伏特（V）焦耳（J）联系φ=或Ep=qφ，二者均是标量3、电势与电场强度的区别与联系项目电势φ电场强度E物理意义反映电场能的性质反映静电力的性质定义电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量之比电荷在电场中某一点受到的静电力与它的电荷量之比标矢性标量矢量联系（1）电势沿着电场强度的方向降低（2）大小之间不存在任何关系，电势为零的点，电场强度不一定为零；电势高的地方，电场强度不一定大；电场强度为零的地方，电势不一定为零；电场强度大的地方，电势不一定高。典例1如图所示，某区域内，电场线左右对称分布，M、N为对称线上的两点。下列说法正确的是（

）A.M点电势一定低于N点电势B.M点场强一定大于N点场强C.正电荷在M点的电势能大于在N点的电势能D.将电子从M点移动到N点静电力做正功C小试身手【解析】从题图电场线的分布可知，M、N所在直线的电场线方向由M指向N，则M点电势一定高于N点电势，故A错误；由于N点所在处电场线分布密，所以N点场强大于M点场强，故B错误；正电荷在电势高处电势能大，故在M点电势能大于在N点电势能，故C正确；电子从M点移动到N点，要克服静电力做功，故D错误。

典例2将一带电荷量为-q的试探电荷从无穷远处移到电场中的A点，该过程中静电力做功为W，若规定无穷远处的电势为零，则试探电荷在A点的电势能及电场中A点的电势分别为（

）A【解析】由题可知静电力做的功为W，则试探电荷的电势能减少W，无穷远处该试探电荷的电势能为零，则该试探电荷在A点的电势能为Ep=-W，A点的电势φA=

=

=

，故选项A正确。A.-W，B.W，-

C.W，

D.-W，-

要点二、电势面的特点及应用在地理课上常用等高线来表示地势的高低。学习了电势的知识后，常用等势面来表示电势的高低，电场中电势相同的点构成的面就是等势面。当电荷从同一等势面上的A点移到B点时，电荷的电势能是否变化？静电力做功情况如何？等势面与电场线垂直吗？【答案】电势能不变，静电力做功为零，等势面与电场线垂直。情景探究1、等势面的特点（1）在等势面内任意两点间移动电荷，静电力不做功。（2）在空间中两等势面不相交。（3）电场线总是和等势面垂直，且从电势较高的等势面指向电势较低的等势面。知识深化电场等势面（实线）图样重要描述匀强电场

垂直于电场线的一簇平面点电荷的电场

以点电荷为球心的一簇球面2、几种常见电场的等势面分布等量异种点电荷的电场

两点电荷连线的中垂线上的电势为零。等量同种正点电荷的电场

两点电荷连线，中点电势最低，而在中垂线上，中点电势最高。典例1（多选）如图所示，一带电粒子在两个固定的等量正点电荷的电场中运动，图中的实线为等势面，虚线ABC为粒子的运动轨迹，其中B点是两点电荷连线的中点，A、C位于同一等势面上。下列说法正确的是（

）A.该粒子可能带正电B.该粒子经过B点时的速度最大C.该粒子经过B点时的加速度一定为零D.该粒子在B点的电势能小于在A点的电势能CD小试身手【解析】由该粒子的运动轨迹知，最初粒子受到吸引力，由固定电荷带正电可知，该粒子一定带负电，故A错误；因为粒子从A到B的过程中，只受静电力且静电力先做正功后做负功，由动能定理知，动能先增大后减小，故在B点的动能不是最大，则经过B点时的速度不是最大，故B错误；B点是两点电荷连线的中点，合电场强度为零，故粒子在该点受力为零，加速度为零，故C正确；等量正点电荷连线的中垂线上，连线中点，电势最高，可知φA<φB，因粒子带负电，由Ep=φq得

>

，故D正确。规律方法：（1）已知等势面的情况时，可作等势面的垂线来确定电场线，并由“电势降低”的方向确定电场线方向。（2）已知电场线时，可作电场线的垂线来确定等势面，并由“沿电场线方向电势降低”确定等势面的电势高低。典例2（多选）如图，直线a、b和c、d是处于匀强电场中的两组平行线，M、N、P、Q是它们的交点，四点处的电势分别为φM、φN、φP、φQ。一电子由M点分别运动到N点和P点的过程中，电场力所做的负功相等。则（

）A.直线a位于某一等势面内，φM>φQB.直线c位于某一等势面内，φM>φNC.若电子由M点运动到Q点，电场力做正功D.若电子由P点运动到Q点，电场力做负功BD【解析】因电子由M点分别运动到N点和P点的过程中，电场力所做的负功相等，可知，电子在从M点到N点和P点过程中，电势能增加量相等，即电子在N点和在P点具有相同的电势能，则N点电势和P点