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第六节等势面,目标概览学习目标：1.知道什么是等势面，知道等势面的特点2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3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零电势的参考位置,重点难点：1.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分布学法指导：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,第六节等势面,课堂互动讲练,随堂达标自测,课时活页训练,基础知识梳理,核心要点突破,基础知识梳理,一、等势面1定义：电场中_的各点构成的面叫等势面2等势面的特点(1)等势面一定跟电场线_；(2)在同一等势面上移动电荷，电场力_；(3)电场线总是从_的等势面指向_的等势面；(4)任意两个等势面_相交,电势相等,垂直,不做功,电势高,电势低,不,二、电场中常见的几种等势面的形状1点电荷的电场的等势面是_的一簇球面，如图1361所示图1361图1362,以点电荷为中心,2等量异种点电荷的电场的等势面如图1362所示，两点电荷连线的_为一个等势面3等量同种点电荷的电场的等势面如图1363所示图1363图1364,垂直平分线,4匀强电场的等势面是_的一簇平面，如图1364所示图13655形状不规则的带电导体附近的电场线及等势面，如图1365所示,平行且间距相等,三、处于静电平衡状态的导体1处于静电平衡状态的导体的电势特点(1)处于静电平衡状态的导体是一个_，其表面为一_(2)在导体上移动电荷，电场力_功；在表面上移动电荷，电场力也_功(3)处于静电平衡状态的导体上净电荷产生的电场，其电场线_导体表面,等势体,等势面,不做,不做,垂直,提示(1)电势为零的等势面上的电场强度一定为零吗？(2)能根据等势面判断电场的方向和强弱吗？,2静电平衡下的地球及与之相连的导体是_所以实际中常取地球或与之相连的导体的电势为零【思考提示】(1)不一定(2)电场线垂直于等势面，电场线方向由电势高的等势面指向电势低的等势面等差等势面的疏密表示电场的强弱,等势体,核心要点突破,一、电场线与等势面1电场线反映电场的分布情况，是一组不闭合的有向曲线，既反映场强的大小，也反映场强的方向而等势面，是电场中电势相等的点构成的面，可以是封闭的，也可以是不闭合的2在同一电场线上移动电荷，电场力要做功在同一等势面上移动电荷，电场力不做功3电场线与等势面总是垂直的，并且电场线由电势高的等势面指向电势低的等势面,特别提醒1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问题,二、等量同种、异种点电荷的等势面分布特点,特别提醒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，电场力做功仍为零,即使应用如图1366所示，在等量的异种点电荷形成的电场中，有A、B、C三点，A点为两点电荷连线的中点，B点为连线上距A点距离为d的一点，C点为连线中垂线距A点距离也为d的一点，则下面关于三点电场强度的大小、电势高低的比较，正确的是()图1366,AEAECEB；UAUCUBBEBEAEC；UAUCUBCEAUB，UAUCD因为零电势点未规定，所以无法判断电势的高低解析：选B.点A、B在同一条电场线上，UAUB，点A、C在同一条等势线上，UAUC，但B点处的电场线较密，C点处的电场线较疏，故选项B正确,三、带电粒子在等势面之间的运动问题处理带电粒子在等势面之间的运动问题，常需分析带电粒子的运动轨迹及运动过程中的速度、动能及电势能的变化等1从轨迹分析带电粒子的速度方向和受力方向，利用合外力方向总指向曲线凹侧这一特点可以方便地判断带电粒子所受合外力的方向2在只有电场力做功的情况下，动能和电势能的总和不变,3在同一等势面上移动电荷，或从某一等势面开始运动，最后再回到这一等势面，电场力做功为零4非同一等势面在匀强电场中WqUEqd(第七节将讲到此公式)，在非匀强电场中WqU.另外还可以利用动能定理、机械能守恒定律、能量转化和守恒定律、功能关系等来解决带电粒子在等势面之间的运动问题,如图1367所示为一固定点电荷的电场中同一电场线上的三点，ABBC，则比较三点：(1)场强大小_(2)电势高低_(3)UAB_UBC.(4)正电荷在A、B、C三点的电势能_(5)作出过A、B、C的等势面,课堂互动讲练,图1367,【解析】(1)电场线越密，场强越大，EAEBEC.(2)沿电场线方向电势逐渐降低，ABC.(3)假设一正电荷从AB，电场力做功为W1，从BC，电场力做功为W2，因为在AB过程中的电场力小于BC过程中的电场力，故W1W2，又WqU，所以UABUBC.(4)正电荷由ABC，电场力始终做正功，电势能一直减小，ABC.(5)等势面与电场线垂直，如图1368所示,图1368,【答案】(1)EAEBEC(2)ABC(3)(4)ABC(5)如解析图所示【思维升华】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，或者根据等势面画电场线,如图1369所示，虚线a、b、c表示电场中的三个等势面与纸平面的交线，且相邻等势面之间的电势差相等实线为一带正电粒子仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹，M、N是这条轨迹上的两点，则下面的说法中正确的是(),图1369,A三个等势面中，a的电势最高B对于M、N两点，带电粒子通过M点时电势能较大C对于M、N两点，带电粒子通过M点时动能较大D带电粒子由M运动到N时，加速度增大【解析】由于带电粒子做曲线运动，所受电场力的方向必定指向轨道的凹侧，且和等势面垂直,所以电场线方向是由c指向b再指向a.根据电场线的方向是指电势降低的方向，故cba，选项A错,【答案】CD【思维升华】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，在同一等势面移动电荷，电场力总不做功，注意不要将等势面和电场线混淆,如图13610所示，实线为电场线，虚线为等势面，相邻两等势面间的电势差相等，一个正电荷在等势面L3处时动能为20J，运动到等势面L1处时的动能为零，现取L2为零势能参考平面，则当此电荷的电势能为4J时，它的动能为(不计重力及空气阻力),图1348,A16JB10JC6JD4J【解析】由于不计重力和空气阻力，正电荷在电场中仅受到电场力的作用，则此正电荷的电势能与动能之和保持不变当正电荷运动到等势面L2时，由于电场为匀强电场，所以正电荷在等势面L2时动能为10J，电势能为零，即电势能与动能之和为10J故当此电荷的电势能为4J时，它的动能为6JC正确，A、B、D错误故选C.,【答案】C【思维升华】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，但电势能和机械能总量保持不变，据此求出电势能和机械能(往往是动能)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,
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