等势面

等势面

教学目标

知识目标

1、知道什么是等势面，知道处于静电平衡的导体是等势体，导体表面是等势面．

2、知道等势面与电场线的关系．电场线与等势面垂直，并且由电势高的等势面指向电势低的等势面．

3、理解在同一等势面上移动电荷时电场力不做功．

能力目标

培养学生对知识的类比能力，以及对问题的分析、推理能力等等．

情感目标

利用等势面图像的对称美，形态美给学生以美的享受、美的愉悦，让学生自己画图，在学习知识的同时提高学生对美的感受力、和鉴别力．

 

教学建议

教材分析

本节课的重点是理解在同一等势面上移动电荷时，电场力不做功这一特点．

对于电场线与等势面的关系需要把握：

（1）电场线与等势面垂直；

（2）电场线由电势高的等势面指向电势低的等势面．

通过这两点的理解可以让学生根据等势面的分布大致画出电场线的分布；或是由电场线分布画出等势面的分布，以加深对本章知识的理解．

教学建议

对于两个电势不同的等势面不能相交这一点，可以作为思考题目，让学生自己进行推导．另外可以让学生采用类比的方法理解等势面，对比重力势能，对比等高线思考等势面的意义，以及采用等势面研究问题的方便之处，培养学生对新知识的自学能力，提高学生的分析、推理能力．

需要明确的是：等势面是为了形象的描述电场中各点电势的分布情况而引入的，等势点连接成等势线，等势线又组成等势面，在这里点出：点——线——面，让学生有这一理解过程，同时类比地理上的等高线、等高面，发挥空间想象力，在理解等势面的有关特性时注重推理过程，让学生展开讨论，加深认识．

 

教学设计示例

等势面

一、课程设计

1、复习上一节的内容，让学生总结上一节的主要内容．

2、引入新课

教师出示图片：

提出问题1：在点电荷形成电场中有A、B、C三点，若将单位正电荷由A点移动到C点做功为 ；把单位正电荷由B点移动到C点做功为 ，如果 ，则A、B两点有什么关系？单位正电荷从A点移动到B点时，电场力做功情况怎样？

学生分析 ，教师总结：A、B两点的电势相同．单位正电荷从A点移动到B点时，电场力不做功．

教师讲解：一般说来，电场中各点的电势不同，但电场中也有许多点的电势相等．我们把电场中电势相等的点构成的面叫等势面．

下面，我们从几个方面认识等势面：

（1）在同一等势面上的任意两点间移动电荷，电场力不做功．

分析：因为等势面上各点电势相等，电荷在同一等势面上各点具有相同的电势能，所以在同一等势面上移动电荷电势能不变，即电场力不做功．

（2）等势面一定跟电场线垂直，即跟场强的方向垂直．

分析：假如不是这样，场强就有一个沿着等势面的分量，这样在等势面上移动电荷时电场力就要做功．但这是不可能的，因为在等势面上各点电势相等，沿着等势面移动电荷时电场力是不做功的．所以场强一定跟等势面垂直．

（3）等势面的排布：前面已经指出，沿着电场线方向电势越来越低．可见，电场线不但跟等势面垂直，而且是由电势较高的等势面指向电势较低的等势面．对比书中的图片，类比等高线与等势面．

（4）几种典型场的等势面．

教师出示媒体课件：点电荷的等势面演示：

有关图片可以参考媒体资料．

（5）处于静电平衡状态的导体是一个等势体，它的表面是一个等势面．

分析：因为导体在静电平衡状态时内部场强处处为零，在导体的任意两点间移动电荷时电场力所做的功为零，因此导体内部各点电势相等．

推论：地球是一个大导体，处于静电平衡状态的地球以及与它相连的导体是等势体．实际上常取地球和与地球的昂两的导体作为电势的参考位置，认为它们的电势为零．

由于实际中测定电势比测定电场要容易的多，因此常用等势面来研究电场，即先描绘出等势面的形状和分布，再根据电场线与等势面之间的关系描绘出电场线的分布．

3、例题讲解练习（参考典型例题）

4、教师总结：

（1）为了形象的描述电场中各个点电势的分布情况，由等势面和电场的垂直关系，可以根据等势面的分布情况知道电场的分布情况．

（2）有关等势面的认识需要注意：

A、在同一等势面上移动点电荷，电场力不做功；

B、电场线与等势面垂直；

C、处于静电平衡状态的导体是等势体，导体表面是等势面；

等势面