【学案与测评】高中物理 第六章静电场 鲁科选修31.ppt

考纲点击备考导读1.物质的电结构、电荷守恒定律2.静电现象的解释3.点电荷4.库仑定律5.静电场6.电场强度、点电荷的场强7.电场线8.电势能、电势9.电势差10.匀强电场中电势差与电场强度的关系11.带电粒子在匀强电场中的运动12.示波管13.常用电容器14.电容器的电压、电荷量和电容之间的关系1.本章知识是电磁学的基础，具有概念多、公式多的特点，学习时要注意理清概念，可将易混概念列表比较，如电场强度与电势，电势与电势能等在注意理解公式的来龙去脉、物理意义和适用条件的同时，将其归类成定义式、决定式和计算式，对于带电粒子在电场中运动，要熟练掌握带电粒子在电场中加速和偏转两类基本问题的方法，注意综合运用解决力学问题的三种观点2每年高考或以选择、填空题的形式考查学生对基本概念、基本规律的理解，或以计算题的形式与力学知识紧密结合组成有一定难度的、多方面考查学生能力的综合题对于带电粒子在电场中的运动问题，不仅可以考查多学科知识的综合运用，而且容易与社会生活、生产实际和科学技术相联系，在高考中常以具体问题为背景命题来考查学生的综合能力3.在复习本章时要注意电场知识与生产技术、生活实际的联系，善于抓住电场力的性质和电场能的性质两条知识主线、注意理想化模型、比值法、类比法等科学方法的应用.第第1节节电电荷荷电场电场力的性力的性质质 一、电荷及电荷守恒定律1.元电荷：是自然界中带电最小的电荷，任何带电体的电量都是元电荷的整数倍，元电荷是质子或电子所带的电量，即e_C.2.点电荷：带一定电荷量，忽略带电体的_和_的一种理想化模型3.物体带电的方式和实质(1)带电方式：_、_和感应起电(2)带电实质：物体带电的实质是电荷的_注意：当完全相同的带电金属球相接触时，同种电荷电量平均分配，异种电荷先中和后平分 4.电荷守恒定律电荷既不能创生，也不能消灭，只能从一个物体_到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分，在转移的过程中，电荷的总量保持_这个结论叫做电荷守恒定律二、库仑定律1.内容：在真空中两个点电荷间的作用力跟它们的_成正比，跟它们之间的_成反比，作用力的方向在它们的连线上2.表达式 ，式k中表示静电力常量，k_.3.适用条件：_中的_三、电场强度、电场线1.电场(1)定义：_周围客观存在的一种特殊_，是电荷间相互作用的媒体(2)基本性质：对放入电场的_有力的作用2.电场强度(1)意义：是描写电场_(即力的性质)的物理量(2)定义：放入电场中某点的电荷所受的_跟它的_的比值(3)定义式：_，单位：_或_(4)矢量性：规定_电荷所受电场力的方向为该点的场强方向3.电场线(1)定义：为了形象描述电场中各点的强弱及方向，在电场中画出一些曲线，曲线上每一点的_都跟该点的场强方向一致，曲线的_表示电场的强弱(2)特点：电场线始于_(或无穷远)，终于_(或无穷远)；电场线互不相交；电场线和等势面在相交处互相_；电场线的方向是电势_，而且是降低最快的方向；电场线密的地方等差等势面密；等差等势面密的地方电场线也密(3)几种典型的电场线自我校对一、1.1.6010192.大小形状3.(1)摩擦起电接触带电(2)转移4.转移不变二、1.电量乘积距离的平方2.9.0109 Nm2/C23.真空点电荷三、1.(1)电荷物质(2)电荷2.(1)强弱(2)电场力F电荷量q(3)EF/q牛/库(N/C)伏/米(V/m)(4)正3.(1)切线方向疏密程度(2)正电荷负电荷垂直降低的方向库仑定律及其应用1.库仑定律适用条件(1)库仑定律只适用于真空中的点电荷，但在要求不很精确的情况下，空气中的点电荷的相互作用也可以应用库仑定律(2)当带电体间的距离远大于它们本身的尺寸时，可把带电体看做点电荷但不能根据公式错误地推论：当r0时，F.其实在这样的条件下，两个带电体已经不能再看做点电荷了(3)对于两个均匀带电绝缘球体，可将其视为电荷集于球心的点电荷，r为两球心之间的距离(4)对两个带电金属球，要考虑金属表面电荷的重新分布2.库仑定律的应用：计算中电荷量均取绝对值，相互作用力的方向根据同种电荷相斥，异种电荷相吸引来定性判断3.三个点电荷的平衡问题要使三个自由电荷组成的系统处于平衡状态，每个电荷受到的两个库仑力必须大小相等，方向相反由库仑力的方向及二力平衡可知，三个点电荷必须在同一直线上，且同种电荷不能相邻，即“两同夹一异，两大夹一小，近小远大”“两同夹异”正负电荷相互间隔；“两大夹小”中间电荷的电荷量最小；“近小远大”中间电荷靠近电荷量较小的电荷利用上述规律可以迅速、准确地确定三个自由电荷的相对位置及电荷的电性，然后根据库仑定律列出电荷的受力平衡方程，问题就迎刃而解了(2009浙江卷)如图所示，在光滑绝缘水平面上放置3个电荷量均为q(q0)的相同小球，小球之间用劲度系数均为k0的轻质弹簧绝缘连接当3个小球都处在静止状态时，每根弹簧长度为l.已知静电力常量为k，若不考虑弹簧的静电感应，则每根弹簧的原长为()【答案】C1.(高考改编题)两个分别带有电荷量Q和3Q的相同金属小球(均可视为点电荷)，固定在相距为r的两处，它们间库仑力的大小为F.两小球相互接触后将其固定，距离变为2r，则两球间库仑力的大小为()【答案】C电场强度的三个公式及其叠加原理1.三个公式的比较定义式决定式计算式表达式EF/qEKq/r2EU/d使用条件任何电场(通用计算式)真空中点电荷电场匀强电场Q、q、d意义q为试探电荷Q为场源电荷d为沿场强方向的距离附注E的大小和方向与检验电荷的电荷量以及电性以及存在与否为无关E的大小由场源电荷Q的电荷量和研究点到场源电荷的距离r决定的在非匀强电场中可定性应用，用来比较电势差的大小2.电场强度的叠加原理多个电荷在电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和，这种关系叫电场强度的叠加电场强度的叠加遵循平行四边形定则(2010海南卷)如图所示，M、N和P是以MN为直径的半圆弧上的三点，O点为半圆弧的圆心，MOP60.电荷量相等、符号相反的两个点电荷分别置于M、N两点，这时O点电场强度的大小为E1；若将N点处的点电荷移至P点，则O点的场场强大小变为E2，则E1与E2之比为()【答案】B2.如图所示，用长为l的金属丝弯成半径为r的圆弧，但在A、B之间留有宽度为d的间隙且dr，将电量为Q的正电荷均匀分布于金属丝上，求圆心处的电场强度【解析】中学物理只涉及有关点电荷场强的计算公式和匀强电场场强的计算方法，本题是求一个不规则带电体所产生的场强，没有现成公式可用，需改变思维角度假设将这个圆环缺口补上，并且已补缺部分的电荷密度与原有缺口的环体上的电荷密度一样，这样就形成一个电荷均匀分布的完整带电环，环上处于同一直径两端的微小部分所带电荷可视为两个相对应的点电荷，它们在圆心O处产生的电场叠加后合场强为零根据对称性可知，带电圆环在圆心O处的总场强E0.对于补上的带电小段，由题给条件可看做点电荷，它在圆心O处的场强E1是可求的若题中待求场强为E2，则E1E20.设原缺口环所带电荷的线密度为，几种典型电场的电场线及其特点孤立正、负点电荷、两等量同种电荷、两等量异种电荷、两块靠近的大小相等带等量异种电荷相互平行且正对的金属板组合的匀强电场的电场线(包括电场线方向和疏密，要求牢记)1.孤立正、负点电荷电场线(1)正点电荷电场背离中心，负点电荷电场指向中心，电场线均为直线(2)离电荷越近，电场线越密，场强越大(3)以点电荷为球心的球面上各点的场强大小相同，方向不同.(4)在同一电场中不存在E大小和方向均相同的点2.等量同种点电荷电场线特点(以正电荷为例)3.等量异种点电荷电场线特点4.平行金属板组成的匀强电场线特点(1)电场线为平行的、等间距的直线(2)电场强度大小和方向均相同带负电的粒子在某电场中仅受电场力作用，能分别完成以下两种运动：在电场线上运动，在等势面上做匀速圆周运动该电场可能为()A.一个带正电的点电荷形成B.一个带负电的点电荷形成C.两个分立的带等量负电的点电荷形成D.一带负电的点电荷与带正电的无限大平板形成【解析】在仅受电场力的作用在电场线上运动，只要电场线是直线的就可能实现，但是在等势面上做匀速圆周运动，就需要带负电的粒子在电场中所受的电场力提供向心力，根据题目中给出的四个电场，同时符合两个条件的是A.【答案】A3.(2009上海物理卷)两带电量分别为q和q的点电荷放在x轴上，相距为L，能正确反映两电荷连线上场强大小E与x关系的是()【解析】由等量异种点电荷的电场强度的关系可知，在两电荷连线中点处电场强度最小，但不是零，从两点电荷向中点电场强度逐渐减小，因此A正确【答案】A根据电场线的性质和特点，不同的带电体周围的电场不同，其电场线的分布也不同若题目只有一条电场线，可以判定各点电势高低，但由于场源电荷的特点以及周围电场线的分布不清楚，无法判定场强大小的情况一些基础知识不牢的同学想当然的认为是正的点电荷的电场加以分析，往往造成错误在电场中有一条电场线，其上两点a和b，如图所示，比较a，b两点电势高低和电场强度的大小如规定无穷远处电势为零，则a，b处电势是大于零还是小于零，为什么？【错解】沿电场线方向电势降低，所以ab，因为无穷远处电势为零，沿电场线方向电势降低，所以ab0.由于把所给电场看成由正点电荷形成的电场，认为从正电荷出发，顺电场线电势逐渐减小到零，从而得出a、b均大于零【正解】沿电场线方向电势降低，所以ab，由于只有一条电场线，无法看出电场线疏密，也就无法判定场强大小同样无法判定当无穷远处电势为零时，a、b的电势是大于零还是小于零若是由正电荷形成的电场，则EaEb，ab0；若是由负电荷形成的电场，则EaEb,0ab.【答案】若是由正电荷形成的电场，则EaEb，ab0；若是由负电荷形成的电场，则EaEb,0ab.第第2节电场能的性质的描述节电场能的性质的描述 一、电场力的功和电势能1.电场力的功(1)特点：电场力的功与_无关，只与被移动电荷的电荷量及初、末位置的电势差有关(2)计算公式：WEqd，其中d为沿_的位移，只适用于_W_，适用于任何形式的电场2.电势能(1)定义：电荷在电场中具有的势能，等于静电力把它从该点移动到_处所做的功(2)静电力做功与电势能变化的关系：静电力做的功等于_，即WAB_.(3)电势能的相对性与绝对性：电势能是相对的，与_的位置有关，但电势能的变化是绝对的，与_的位置无关二、电势和等势面1.电势(1)定义：电场中某点的电势，等于电荷由该点移动到参考点(零电势点)时电场力_与_的比值(2)定义式：A_，单位：伏特，符号_(3)相对性：电势是_，只有选择零电势的位置才能确定电势的值，通常取无限远或地球的电势为零(4)标矢性：是_，但有正、负之分，正负只表示与零电势的_关系2.等势面(1)定义：电场中_的点构成的面(2)特点同一等势面上的任意两点间移动电荷电场力_等势面一定跟电场线_，即跟场强的方向_电场线总是从电势较_的等势面指向电势较_的等势面等势面越密的地方场越_，反之越_(3)典型电场的等势面三、电势差1.定义(式)：电荷在电场中由一点A移动到另一点B时，电场力所做的_与该电荷的_的比值叫做AB两点的电势差，即UABwAB/q.电场中AB两点的_之差，即UAB_.2.矢标性：电势差是_，其正负代表AB两点电势的_关系3.影响因素：电势差UAB由_本身的性质决定，与移动的电荷q及电场力做功WAB无关，与零势点的选取_4.匀强电场中电势差与电场强度的关系(1)大小关系：U_，其中d为两点间沿电场线间的距离(2)方向关系：场强的方向是电势降低_的方向自我校对一、1.(1)路径(2)电场线方向匀强电场Uq2.(1)零势能(2)电势能的减少量EpAEpB(3)零电势点零电势点二、1.(1)所做的功电荷量(2)V(3)相对的(4)标量高低2.(1)电势相等(2)不做功垂直垂直高低强弱三、1.功电荷量电势AB2.标量高低3.电场无关4.(1)Ed(2)最快电势与电势能的比较及其大小的判断 1.电势与电势能比较电势电势能E电意义反映电场能。