2022年人教版高中物理选修3-1教案全册.pdf

人教版高中物理选修3-1 精品教案库仑定律、电场强度(一)电荷守恒定律1、电荷既不能创造，也不能消灭，只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分，在转移过程中，电荷的总量保持不变这个结论叫做电荷守恒定律2、电荷的多少叫电荷量，单位库伦，用C 表示最小的电荷叫元电荷，用e 表示，e=1.601019C 3、带电粒子的电荷量与粒子的的质量之比，111.7106eemC/kg. 叫做该粒子的比荷4、库仑定律真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成正比，与它们距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上1）公式221rkF（2）k=9.0109N m2/c2 电荷量的单位是库仑（ C ） 、力的单位是牛顿（ N） 、距离单位米（ m ）K是静电力常量（3）适用条件：真空中，点电荷（注意：看作点电荷的前提是带电体间的距离远大于带电体的尺寸）（4）微观粒子之间的万有引力远小于库仑力5）两个点电荷之间的作用力不因第三个点电荷的存在而改变5、点电荷：任何带电体都有形状和大小，其上的电荷也不会集中在一点上当带电体间的距离比它们自身的大小大得多，带电体的大小和形状忽略不计。

这样的带电体可看作点电荷，点电荷类似于力学中的质点，它是一种理想化的物理模型二）电场电场强度1、电场的基本性质：就是对放入其中的电荷有力的作用，这种力叫做电场力2、电场强度放入电场中某点的电荷受到的电场力F 跟它的电荷量 q 的比值，叫做该点的电场强度，简称场强1）公式FEq（2）单位 V/m 1V/m=1N/C 但 E 与 F 和 q 无关， E 由场源和位置决定3）矢量性：规定正电荷在该点受电场力的方向为该点场强的方向3、点电荷电场的场强2QEkr4、电场的叠加原理：如果有几个点电荷同时存在，它们的电场就互相叠加，形成合电场这时某点的场强等于各个电荷单独存在时在该点产生的场强的矢量和这叫做电场的叠加原理5、匀强电场 (1) 定义：电场中各点场强的大小相等、方向相同的电场就叫匀强电场.典型例题：例 1、有三个完全相同的金属小球A、B、C ，其中 A、B 分别带 14Q和Q的电量， C不带电，A、B 球心间的距离为r （远大于球的直径），相互吸引力为F现让 C 球先接触A 球后，再与 B球接触，当把 C球移开后， A、B两球的作用力的大小将变为_F 精析：A、B 可看成点电荷，2214FQKr，C 球与 A 球接触后，由电荷守恒定律知：A、C两球各带 7Q的电量； C球再与 B球接触后， B、C两球各带 3Q的电量，此时 A、B两球间精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 1 页，共 18 页 - - - - - - - - - - 的相互作用为斥力21221FQKr13:2FF答案：32例 2、真空中的两个点电荷A、B相距 20cm ，A 带正电 QA=4.01010C，已知 A对 B的吸引力F=5.4108N ，则 B 在 A 处产生的场强大小为 _V/m ，方向 _；A 在 B 处产生的场强大小是 _V/m ，方向是 _. 精析：A 对 B 的作用力是 A的电场对 B的作用力， B对 A的作用力是 B 的电场对 A 的作用力，由牛顿第三定律知FBA=5.410 8N，则BABAAE135/FVmQ，方向由A 指向B，又由2ABQ QFkr106.0 10BQC，ABABE90/BFVmQ方向由 B指向 A. 例 4、如图所示： q1、q2、q3分别表示在一条直线上的三个点电荷，已知q1与 q2之间的距为l1，q2与 q3之间的距为 l2，且每个电荷都处于平衡状态。

1) 如 q2为正电荷，则 q1为_电荷， q3为_电荷2)q1、q2、q3三者电荷量大小之比是： _ 解析：就 q2而言， q1和 q3只要带同种电荷便可能使其处于平衡状态，而对q1和 q3，若都带正电荷，各自均受制另外两个电荷的斥力而不能保持平衡，只有同带负电荷 ，q2对其为吸引力，另外一个电荷对其为斥力，当两力大小相等时才能处于平衡状态现再对 q1列方程有： (I1I2)2112211322()Kkq qIII可得： q2q3=l12(l1l2)2对 q2列方程有：22123221Kkq qII可得： q1q3=l12l22q1q2q3=l12(l1l2)2l12l22(l1l2)2l22总结：三点电荷都平衡规律，三个点电荷一定满足：(1) 在同一直线上； (2) 两同类一异； (3)两大夹一小电势能电势和电势差1静电力做功的特点结合（右图）分析试探电荷q 在场强为 E 的均强电场中沿不同路径从 A运动到 B电场力做功的情况q 沿直线从 A到 B q 沿折线从 A到 M 、再从 M到 B q 沿任意曲线线 A到 B 结果都一样即： W=qELAM =qELABcos【结论】：在任何电场中，静电力移动电荷所做的功，只与始末两点的位置有关，而与电荷的运动路径无关。

2电势能电势能：由于移动电荷时静电力做功与移动的路径无关，电荷在电场中也具有势能，这种势能叫做电势能可用EP表示静电力做的功等于电势能的减少量写成式子为：PBPAEEWAB注意：电场力做正功，电荷的电势能减小；电场力做负功，电荷的电势能增加精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 2 页，共 18 页 - - - - - - - - - - 在正电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电势能都为正，负电荷在任一点具有的电势能都为负 在负电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电势能都为负，负电荷在任意一点具有的电势能都为正求电荷在电场中某点具有的电势能电荷在电场中某一点A 具有的电势能EP等于将该点电荷由A 点移到电势零点电场力所做的功 W的即 EP=WAB求电荷在电场中A、B两点具有的电势能高低将电荷由 A点移到 B点根据电场力做功情况判断，电场力做正功，电势能减小，电荷在 A点电势能大于在 B点的电势能，反之电场力做负功，电势能增加，电荷在 B点的电势能小于在 B点的电势能电势能零点的规定 : 若要确定电荷在电场中的电势能，应先规定电场中电势能的零位置。

零势能面的选择 : 通常把电荷离场源电荷无限远处的电势能规定为零，或把电荷在大地表面上的电势能规定为零所以：电荷在电场中某点的电势能，等于静电力把它从该点移动到零电势能位置时电场力所有做的功如上式若取B为电势能零点，则A点的电势能为：ABABPAqELWE3电势（1）定义：电荷在电场中某一点的电势能PE与它的电荷量的比值，叫做这一点的电势标量，只有大小，没有方向，但有正负2）公式：qEp（与试探电荷无关）（3）单位：伏特（ V） 1V=1J/C （4）电势与电场线的关系：电势顺线降低 （电场线指向电势降低的方向）（5）零电势位置的规定：电场中某一点的电势的数值与零电势的选择有关，即电势的数值决定于零电势的选择 （大地或无穷远默认为零）4、等势面的概念及特点（1）等势面电场中电势相同的各点构成的曲面叫做等势面2）等势面的特点电场线与等势面处处垂直，且总是由电势高的等势面指向电势低的等势面；在同一等势面上各点电势相等，所以在同一等势面上移动电荷，电场力不做功处于静电平衡的导体是一个等势体，导体表面是一个等势面；导体表面的电场线与导体表面处处垂直3）熟悉匀强电场、点电荷的电场、等量异种电荷的电场、等量同种点电荷的电场的等势面的分布情况。

点电荷电场中的等势面，是以电荷为球心的一簇球面；等量同种点电荷电场中的等势面，是两簇对称曲面等量异种点电荷电场中的等势面，是两簇对称曲面；精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 3 页，共 18 页 - - - - - - - - - - 匀强电场中的等势面，是垂直于电场线的一簇平面. 5、电势差：1、电势差：（又叫电压）BAABU（1）定义： 电荷q在电场力作用下由A点移到另一点B的过程中，电场力做的功WAB与电荷量 q 的比值，叫 A、B两点之间的电势差UAB 2）定义式：qWUABAB（3）单位： 伏特符号： V 1V=1J/C（4）物理意义： 电势差的值即为电场力作用下两点间移动一库仑的正电荷电场力做的功说明：定义式qWUABAB中，ABW为 q 从初位置 A 移动到末位置B 电场力做的功，ABW可为正值，也可为负值， q 为电荷所带的电量，正电荷取正值，负电荷取负值电场中两点的电势差，由这两点本身的初、末位置决定与在这两点间移动电荷的电量、电场力做功的大小无关公式ABABWqU适用于任何电场。

2、电势与电势差的比较：（1）电势差是电场中两点间的电势的差值，BAABU（2）电场中某一点的电势的大小，与选取的参考点有关；电势差的大小，与选取的参考点无关3）电势和电势差都是标量，单位都是伏特，都有正负值；电势的正负表示该点比参考点的电势大或小；电势差的正负表示两点的电势的高低第六节、电势差与电场强度的关系电场强度与电势差的关系：1、 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ABUEd注：只适用于匀强电场d 是沿电场方向移动的距离2、可以写做dUEAB他的意义：在匀强电场中，电场强度的大小等于两点间的电势差与两点沿电场强度方向距离的比值E 的单位为 V/m，即 1 V/m=1 N/C第七节 静电现象的应用一、静电平衡的特点1、处于静电平衡状态下的导体，内部的场强处处为零2、处于静电平衡状态的整个导体是个等势体，它的表面是个等势面3、导体外表面处场强方向必跟该点的表面垂直二、1、火花放电是指物体上积累了电荷，且放电时出现火花的放电现象；精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 4 页，共 18 页 - - - - - - - - - - 2、接地放电是指为了防止物体上过量积累电荷，而用导体与大地连接，把电荷接入大地进行时时放电的现象；3、尖端放电的原理：物体表面带电密集的地方尖端，电场强度大，会把空气分子“撕裂”，变为离子，从而导电；三、静电屏蔽1、空腔导体的特点：静电荷只分布在外表面，内表面不带电，空腔内没有电场2、静电屏蔽：外部电场对内部仪器没有影响。

若将源电荷置于空腔内，则外对内没有影响，但内对外有影响四 、重难点知识剖析1、电势与等势面（1）电势是描述电场中单个点的电场性质，而等势面是描述电场中各点的电势分布2）等势面的性质同一等势面上任意两点间的电势差为零；不同的等势面一定不会相交或相切；电场强度方向垂直等势面且指向电势降低的方向2、比较电荷在电场中某两点电势能大小的方法(1) 电场线法正电荷顺着电场线的方向移动时，电势能逐渐减小；逆着电场线的方向移动时，电势能逐渐增大负电荷顺着电场线的方向移动时，电势能逐渐增大；逆着电场线的方向移动时，电势能逐渐减小(2) 做功判断法无论正、负电荷，电场力做正功，电荷从电势能较大的地方移向电势能较小的地方反之，如果电荷克服电场力做功，那么电荷将从电势能较小的地方移向电势能较大的地方(3) 场源电荷判断法离场源正电荷越近，试探正电荷的电势能越大，试探负电荷的电势能越小离场源负电荷越近，试验正电荷的电势能越小，试验负电荷的电势能越大3、电场中电势高低的判断和计算方法(1) 根据电场线方向判断因沿电场线方向各点电势总是越来越低，而逆着电场线方向电势总是逐渐升高(2) 根据等势面的分布和数值，都画在同一图上，直接从图上判定电势高低(3) 根据电场力做功公式判定当已知q 和 WAB时，由公式 WAB=qUAB，则ABAB。