物理 选修3-1 导学案 初稿 李红利.doc

和田地区第二中学物理导学案课堂导学编写组高二物理（选修3-1）物理导学案高二物理（选修3-1）课堂导学编写组本册主编 教研组长（臧乐）本册编者 王集军 李红利 卢娜 王鹏飞等 和田地区第二中学第一章 静电场1.1电荷守恒定律【学习目标】1理解点电荷的含义。2掌握库仑定律的内容及公式并说明库仑定律描述的客观规律和适用条件。3运用库仑定律并结合力学规律求解有关问题。重点：库伦定律，静电感应 难点：电荷的守恒定律，物体带电的实质【课前自主预习】1自然界中只存在两种电荷：同种电荷互相 ，异种电荷互相 。2电子和质子带有等量的异种电荷，电荷量e C。实验指出，所有带电体的电荷量都是电荷量e的 。所以，电荷量e称为 。电荷量e的数值最早是由美国物理学家 测得的。3使不带电的物体通过某种方式转化为带电状态的过程叫 。常见的起电方式有 、 和 等例如：一个带电的金属球跟另一个与它完全相同的不带电的金属球接触后，两者必定带上等量同种电荷；用毛皮摩擦过的硬橡胶棒带 电荷，用丝绸摩擦过的玻璃棒带 电；不带电的导体在靠近带电体时，导体中的自由电荷受到带电体的作用而重新分布，使导体的两端出现 电荷。4电荷守恒定律：电荷既不能 ，也不会 ，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；在转移的过程中，电荷量的总量保持不变。电荷守恒定律是自然界重要的基本定律之一。在发生正负电荷湮没的过程中，电荷的代数和仍然不变，所以电荷守恒定律也常常表述为：一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和保持不变。5原子核的正电荷数量与核外电子的负电荷的数量一样多，所以整个原子对 表现为电中性。 【课堂导学】一、电荷基本性质的理解【例1】 实验：取有绝缘支柱的两个不带电枕形导体A、B，使它们彼此接触。1）把带正电荷的球C移近彼此接触的导体A，B，判断A，B上的金属箔有什么变化？说明什么？2）如果先把C移走，A和B上的金属箔有什么变化？说明什么？3）如果先把A和B分开，然后移开C，判断A和B有什么变化？说明什么？4）如果再让A和B接触，A和B上的金属箔有什么变化？说明什么？，重新接触后A和B上的金属箔有什么变化？说明什么？【例2】 绝缘细线上端固定，下端悬挂一个轻质小球a，a的表面镀有铝膜；在a的近旁有一绝缘金属球b，开始时，a、b都不带电，如图所示现使a、b分别带正、负电，则()Ab将吸引a，吸引后不放开Bb先吸引a，接触后又与a分开Ca、b之间不发生相互作用Db立即把a排斥开二、元电荷的理解【例3】 关于元电荷的下列说法中正确的是()A元电荷实质上是指电子和质子本身B所有带电体的电荷量一定等于元电荷的整数倍C元电荷的数值通常取作e1.61019 CD电荷量e的数值最早是由美国科学家密立根用实验测得的 三 电荷守恒定律【例4】 有两个完全相同的带电绝缘金属小球A、B，带电荷量为QA6.4109 C，QB3.2109 C，让两绝缘金属小球接触，在接触过程中，电子如何转移并转移了多少？为什么要求两个小球完全相同？当带异种电荷的带电体接触后会产生什么现象？接触后各个小球的带电性质和带电荷量有何特点？转移的电子个数和电荷量有什么关系？【课堂反馈】1有一个质量很小的小球A，用绝缘细线悬挂着，当用毛皮摩擦过的硬橡胶棒B靠近它时，看到它们互相吸引，接触后又互相排斥，则下列说法正确的是()A接触前，A、B一定带异种电荷B接触前，A、B可能带异种电荷C接触前，A球一定不带任何电荷D接触后，A球一定带电荷2如图所示，在真空中，把一个绝缘导体向带负电的球P慢慢靠近关于绝缘导体两端的电荷，下列说法中正确的是()A两端的感应电荷越来越多B两端的感应电荷是同种电荷 C两端的感应电荷是异种电荷D两端的感应电荷电荷量相等3下列说法正确的是()A摩擦起电是创造电荷的过程B接触起电是电荷转移的过程C玻璃棒无论和什么物体摩擦都会带正电D带等量异种电荷的两个导体接触后，电荷会消失，这种现象叫做电荷的湮灭4为了测定水分子是极性分子还是非极性分子(极性分子就是该分子是不显电中性的，它通过电场会发生偏转，非极性分子不偏转)，可做如下实验：在酸式滴定管中注入适量蒸馏水，打开活塞，让水慢慢如线状流下，将用丝绸摩擦过的玻璃棒接近水流，发现水流向靠近玻璃棒的方向偏转，这证明()A水分子是非极性分子B水分子是极性分子C水分子是极性分子且带正电D水分子是极性分子且带负电5有甲、乙、丙三个小球，将它们两两靠近，它们都相互吸引，如图所示那么，下面的说法正确的是()A三个小球都带电B只有一个小球带电C有两个小球带同种电荷D有两个小球带异种电荷6如图所示，a、b、c、d为四个带电小球，两球之间的作用分别为a吸引d，b排斥c，c排斥a，d吸引b，则关于它们的带电情况() A仅有两个小球带同种电荷B仅有三个小球带同种电荷Cc、d两小球带同种电荷Dc、d两小球带异种电荷7当把用丝绸摩擦过的玻璃棒去靠近验电器的金属球后，金属箔片张开此时，金属箔片所带的电荷的带电性质和起电方式是()A正电荷 B负电荷C感应起电 D摩擦起电8带电微粒所带的电荷量不可能是下列值中的()A2.41019 C B6.41019 CC1.61018 C D4.01017 C第一章 静电场1.2库仑定律【学习目标】1掌握库仑定律，要求知道点电荷的概念，理解库仑定律的含义及其公式表达，知道静电力常量2会用库仑定律的公式进行有关的计算3知道库仑扭秤的实验原理重点：掌握库仑定律难点：会用库仑定律的公式进行有关的计算【课前自主预习】1电荷间的相互作用力大小与两个因素有关：一是与 有关， 二是与 有关。2当带电体之间的 比它们自身的大小大得多时，带电体的形状和体积对相互作用力的影响可以忽略不计，这时的带电体可以看作 。3库仑定律：真空中两个 间相互作用的静电力跟它们的 成正比，跟它们的 成反比，作用力的方向在 上。公式：F= ，式中k叫做 。如果公式中的各个物理量都采用国际单位，即电量的单位用 ，力的单位用 ，距离的单位用 ，则由实验得出k=9109 。使用上述公式时，电荷量Q1、Q2一般用绝对值代入计算。4应用库仑定律时应注意的问题:应注意库仑定律的适用条件。公式F=kQ1Q2/r2仅适用于 中（空气中近似成立）的两个 间的相互作用。【课堂导学】一、库仑定律的理解【例1】 对于库仑定律，下面说法正确的是()A库仑定律适用于真空中两个点电荷之间的相互作用力B两个带电小球即使相距非常近，也能用库仑定律C相互作用的两个点电荷，不论它们的电荷量是否相同，它们之间的库仑力大小一定相等D当两个半径为r的带电金属球中心相距为4r时，对于它们之间的静电力大小，只取决于它们各自所带的电荷量二、点电荷的理解【例2】 下列关于点电荷的说法中，正确的是()A只有体积很小的带电体才能看成是点电荷B体积很大的带电体一定不能看成是点电荷C当两个带电体的大小远小于它们之间的距离时，可将这两个带电体看成点电荷D一切带电体都可以看成是点电荷【例3】 如图所示，两个半径均为r的金属球放在绝缘支架上，两球面最近距离为r，带等量异种电荷，电荷量绝对值均为Q，两球之间的静电力为()A等于kB大于kC小于k D等于k三 库仑定律的应用【例4】 如图所示，两个正电荷q1、q2的电荷量都是3 C，静止于真空中，相距r2 m.(1)在它们的连线AB的中点O放入正电荷Q，求Q受的静电力(2)在O点放入负电荷Q，求Q受的静电力(3)在连线上A点左侧的C点放上负点电荷q3，q31 C且AC1 m，求q3所受的静电力 四 库仑定律和电荷守恒定律的结合【例5】 甲、乙两导体球，甲球带有4.81016 C的正电荷，乙球带有3.21016 C的负电荷，放在真空中相距为10 cm的地方，甲、乙两球的半径远小于10 cm.(1)试求两球之间的静电力，并说明是引力还是斥力？(2)将两个导体球相互接触一会儿，再放回原处，其作用力能求出吗？是斥力还是引力？【课堂反馈】1下列关于点电荷的说法正确的是()A点电荷可以是带电荷量很大的带电体B带电体体积很大时不能看成点电荷C点电荷的所带电荷量可能是2.561020 CD大小和形状对作用力影响可以忽略的带电体可以看作点电荷2下列说法正确的是()A点电荷就是体积很小的带电体B点电荷就是体积和所带电荷量很小的带电体C 根据F=k 可知,当r0时,有FD静电力常量的数值是由实验得出的3两个半径相同的金属小球，带电荷量之比为17，相距r，两者相互接触后，再放回原来的位置，则相互作用力可能是原来的() A.B.C.D.4如图所示，在绝缘的光滑水平面上，相隔一定距离有两个带同种电荷的小球，从静止同时释放，则两个小球的加速度和速度大小随时间变化的情况是()A速度变大，加速度变大B速度变小，加速度变小C速度变大，加速度变小D速度变小，加速度变大5如图所示，两个带电金属小球中心距离为r，所带电荷量相等为Q，则关于它们之间电荷的相互作用力大小F的说法正确的是()A若是同种电荷，FkC若是同种电荷，FkD不论是何种电荷，Fk6如图所示，悬挂在O点的一根不可伸长的绝缘细线下端有一个带电荷量不变的小球A.在两次实验中，均缓慢移动另一带同种电荷的小球B，当B到达悬点O的正下方并与A在同一水平线上，A处于受力平衡时，悬线偏离竖直方向的角度为.若两次实验中B的电荷量分别为q1和q2，分别为30和45，则q2/q1为() A2 B3C2 D3第一章 静电场1.3电场强度【学习目标】1知道电荷相互作用是通过电场发生的；2理解电场强度和电场线的概念。3用电场强度概念求点电荷产生电场的电场强度；4知道几种典型电场的电场线分布。5以电场线描述电场为例，渗透用场线描述矢量场的方法重点：电场强度的概念及其定义式难点：对电场概念的理解、应用电场的叠加原理进行简单的计算【课前自主预习】1英国物理学家、化学家 首先提出场的概念。他指出：电荷的周围存在 ，带电体间的相互作用是通过它们各自产生的 传递的。电场是一种特殊形态的 ，电场最基本的特征是 ，这也是检验空间是否存在电场的依据之一。2为研究电场而放进电场的电荷称为 ；产生电场的电荷称为 。3电场强度是反映电场本身的力的性质的物理量。电场中某处的电场强度大小定义为放在该处的电荷受到的电场力跟该电荷的电量的 。电场强度的大小表示电场的 ，电场强度的方向就是电场的 ，且物理学中规定：电场中某点的电场强度的方向跟 电荷在该点所受的电场力的方向 。电场强度的单位是 或 。4E=F/q是电场强度的 ，适用于 电场； 仅适用于真空中点电荷的电场。5如果有几个点电荷同时存在，它们的电场就互相 ，形成合电场。这时某点的场强等于各个点电荷 存在时在该点产生的场强的 。6等量异种电荷和等量同种电荷连线上以及中垂线上电场强度各有怎样的规律？(1)等量异种点电荷连线上以中点O场强最小，中垂线上以中点O的场强为最大；等量同种点电荷连线上以中点电场强度最小，等于零因无限远处场强E0，则沿中垂线从中点到无限远处，电场强度先增大后减小，之间某位置场强必有最大值(2)等量异种点电荷连线和中垂线上关于中点对称处的场强相同；等量同种点电荷连线和中垂线上关于中点对称处的场强大小相等、方向相反.【课堂导学】一、场强的公式【例1】 下列说法中，正确的是()A在一个以点电荷为中心，r为半径的球面上各处的电场强度都相同BEk仅适用于真空中点电荷形成的电场C电场强度的方向就是放入电场中的电荷受到的静电力的方向D电场中某点场强的方向与试探电荷的正负无关二、电场线的理解【例2】 如图所示，实线是一簇未标明方向的由点电荷Q产生的电场线，若带电粒子q(|Q|q|)，由a运动到b，静电力做正功已知在a、b两点粒子所受静电力分别为Fa、Fb，则下列判断正确的是()A若Q为正电荷，则q带正电，FaFbB若Q为正电荷，则q带正电，FaFbD若Q为负电荷，则q带正电，FaEbEaEcC这四点的场强大小关系是EbEaEcEdD无法比较E值大小8.一负电荷从电场中A点由静止释放，只受静电力作用，沿电场线运动到B点，它运动的vt图象如图所示，则两点A、B所在区域的电场线分布情况可能是下图中的( )9在如图所示的匀强电场中，有一轻质棒AB，A点固定在一个可以转动的轴上，B端固定有一个大小可忽略、质量为m，带电荷量为Q的小球，当棒静止后与竖直方向的夹角为，求匀强电场的场强10如图所示，正电荷Q放在一匀强电场中，在以Q为圆心、半径为r的圆周上有a、b、c三点，将检验电荷q放在a点，它受到的静电力正好为零，则匀强电场的大小和方向如何？b、c两点的场强大小和方向如何？第一章 静电场1.4 电势能和电势【学习目标】1理解静电力做功的特点、电势能的概念、电势能与电场力做功的关系。2理解电势的概念，知道电势是描述电场的能的性质的物理量。3明确电势能、电势、静电力的功、电势能的关系。4了解电势与电场线的关系，等势面的意义及与电场线的关系。重点：理解掌握电势能、电势、等势面的概念及意义。难点：掌握电势能与做功的关系，并能用此解决相关问题。【课前自主预习】1静电力做功的特点： 2电势能： (1)静电力做负功， (2)静电力做正功， (3)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 ，负电荷在任一点具有的电势能都为 。(4)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 ，负电荷在任意一点具有的电势能都为 。(5)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 电场力所做的功W。即EP=W(6)若要确定电荷在电场中的电势能，应先规定 的零位置。3电势：(1)电势表征 的重要物理量度。(2)定义 (3)单位 4、公式 (4)电势与电场线的关系 (5)零电势位置的规定 4等势面1、定义： 2、等势面的性质： 在同一等势面上各点电势 ，所以在同一等势面上移动电荷，电场力 功 电场线跟等势面一定 ，并且由电势 的等势面指向电势 的等势面。 等势面越密，电场强度 等势面不 ，不 3、等势面的用途： 【课堂导学】一、电势能【例1】 下列关于电荷的电势能的说法正确的是()A电荷在电场强度大的地方，电势能一定大B电荷在电场强度为零的地方，电势能一定为零C只在静电力的作用下，电荷的电势能一定减少D只在静电力的作用下，电荷的电势能可能增加，也可能减少二、判断电势的高低【例2】 在静电场中，把一个电荷量为q2.0105 C的负电荷由M点移到N点，静电力做功6.0104 J，由N点移到P点，静电力做负功1.0103 J，则M、N、P三点电势高低关系是_ 三、静电力做功和电势能变化之间的关系【例3】 如图1所示，把电荷量为5109 C的电荷，从电场中的A点移到B点，其电势能_(选填“增加”、“减少”或“不变”)；若A点的电势UA15 V，B点的电势UB10 V，则此过程中静电力做的功为_ J.拓展探究如果把该电荷从B点移动到A点，电势能怎么变化？静电力做功的数值是多少？如果是一个正电荷从B点移动到A点，正电荷的带电荷量是5109 C，电势能怎么变化？静电力做功如何？四、电场中的功能关系静电力做功是电荷电势能变化的量度，具体来讲，静电力对电荷做正功时，电荷的电势能减少；静电力对电荷做负功时，电荷的电势能增加，并且，电势能增加或减少的数值等于静电力做功的数值电荷仅受静电力作用时，电荷的电势能与动能之和守恒电荷仅受静电力和重力作用时，电荷的电势能与机械能之和守恒. 【例4】 空间存在竖直向上的匀强电场，质量为m的带正电的微粒水平射入电场中，微粒的运动轨迹如图2所示，在相等的时间间隔内()A重力做的功相等B静电力做的功相等C静电力做的功大于重力做的功D静电力做的功小于重力做的功.【课堂反馈】1.有一电场的电场线如图所示，电场中A、B两点电场强度的大小和电势分别用EA、EB和A、B表示，则()AEAEB，AB BEAEB，ABCEAB DEAEB，AEBECBEAEBECCEAECECEB5如图3所示电场中A、B两点，则下列说法正确的是()A电势AB，场强EAEBB电势AB，场强EAEpB6如图4所示，某区域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()AM点电势一定高于N点电势BM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7两个带异种电荷的物体间的距离增大一些时()A静电力做正功，电势能增加B静电力做负功，电势能增加C静电力做负功，电势能减少D静电力做正功，电势能减少8如图5所示，O为两个等量异种电荷连线的中点，P为连线中垂线上的一点，比较O、P两点的电势和场强大小()AOP，EOEPBOP，EOEPCOP，EOEPDOP，EOBCBECEBEACUABbc BEaEbEcCabbc DEaEbEc4.a、b、c、d是匀强电场中的四个点，它们正好是一个矩形的四个顶点电场线与矩形所在的平面平行已知a点的电势是20 V，b点的电势是24 V，d点的电势是4 V如图3所示，由此可知，c点的电势为()A4 V B8 VC12 V D24 V5下列说法正确的是()A匀强电场中各处场强相等，电势也相等B等势体各点电势相等，场强也相等C沿电场线方向电势一定越来越低D电势降低的方向就是电场线的方向6下列关于匀强电场中场强和电势差的关系，正确的说法是( )A在相同距离上的两点，电势差大的其场强也必定大B场强在数值上等于每单位距离上的电势降落C沿着电场线方向，任何相同距离上的电势降落必定相等D电势降低的方向必定是电场强度的方向7下图中，A、B、C是匀强电场中的三个点，各点电势A10 V、B2 V、C6 V，A、B、C三点在同一平面上，下列各图中电场强度的方向表示正确的是()8如图4所示，匀强电场场强E100 V/m，A、B两点相距10 cm，A、B连线与电场线夹角为60，则UBA之值为()A10 VB10 VC5 VD5 V9如图5所示，A、B、C三点都在匀强电场中，已知ACBC，ABC60，BC20 cm，把一个电荷量q105 C的正电荷从A移到B，静电力做功为零；从B移到C，静电力做功为1.73103 J，则该匀强电场的场强大小和方向为()A865 V/m，垂直AC向左B865 V/m，垂直AC向右C1 000 V/m，垂直AB斜向上D1 000 V/m，垂直AB斜向下10如图1611所示的匀强电场中有a、b、c三点，5 cm，12 cm，其中ab沿电场方向，bc和电场方向成60角一个电荷量为q4108 C的正电荷从a移到b，静电力做功为W11.2107 J求：(1)匀强电场的场强(2)电荷从b移到c，静电力做的功(3)a、c两点间的电势差第一章 静电场1.7静电现象的应用【学习目标】 1.知道什么是静电平衡状态，理解处于静电平衡状态导体的特征。2.知道处于静电平衡的导体上电荷的分布规律。3.知道什么是尖端放电现象4.理解静电屏蔽现象的形成原因重点：掌握静电平衡的概念，理解导体处于静电平衡状态的特征是本节的重点难点：应用静电平衡的知识，理解静电平衡的特征，认识导体的电荷分布特点是本节的难点。【课前自主预习】一、静电平衡状态下导体的电场1金属导体在电场中自由电子会怎样移动2电子的聚集会出现怎样的结果？3电子是否会永远这样定向运动下去？4最终会出现怎样的现象？二、静电平衡状态下导体的特点1、导体电势特点A、处于静电平衡状态下的导体，内部的场强 。B、处于静电平衡状态的整个导体是 ，它的表面是 。C、导体外表面处场强方向必跟该点的表面垂直。2、导体电荷分布特点A、导体内部 ,其电荷只分布在 ,凹陷的地方几乎没有电荷.B、在导体表面,越尖锐的位置,电荷密度越大,外部场强也越强三. 尖端放电1、尖端放电的原理是什么？2、尖端放电的原理有何应用？避雷针的发展历史是怎样的？四、静电屏蔽1、理解：处于静电平衡状态的导体，内部的场强处处为零。因此，可利用金属外壳或金属网封闭某一区域不在受外界电场的影响，这一现象称静电屏蔽。2、两种情况：金属内部空间对壳外部电场_影响接地的封闭导体壳（或金属网）内部电场对壳外空间_影响【课堂导学】【例1】 人造纤维比棉纤易沾上灰尘，这是因为（ ）A、人造纤维导电性好，容易沾上灰尘B、人造纤维导电性好，容易导走静电，留下灰尘C、人造纤维绝缘性好，不易除掉灰尘D、人造纤维绝缘性好容易积累静电，吸引灰尘【例2】 如图，长为L的导体棒原来不带电，现将一带电量为q的点电荷放在距棒左端为R的某点.当达到静电平衡时，棒上感应电荷在棒内中点O处产生的场强的大小为多大?【例3】 如图所示，把一个带正电的小球放人原来不带电的金属空腔球壳内，小球带不带电？【例4】 把原来不带电的金属球壳B的外表面接地，将一个带正电的小球A从小孔中放入球壳内，但不与B发生接触，达到静电平衡后，则（） A. 球壳B的空腔中场强处处为零。 B. 球壳B不带电。 C. 球壳B的内，外表面电势相等。 D. 球壳B的电势为零。【课堂反馈】 1.在一个导体球壳内放一个电量为Q的点电荷，用Ep表示球壳外任一点的场强，则 A当在球壳中央时，Ep0B不论Q在球壳内何处，Ep一定为零C只有当Q在球心且球壳接地时，Ep0D只要球壳接地，不论Q在球壳内何处，Ep一定为零 源:学*科*网2.如图所示，把一个架在绝缘支架上的枕形导体放在正电荷形成的电场中，导体处于静电平衡时，下叙说法正确的是 AA、B两点场强相等，且都为零 BA、B两点的场强不相等C.感应电荷产生的附加场强是EAEBD当电键K闭合时，电子从大地沿导线向导体移动 3.如图所示，导体棒AB靠近带正电的导体Q放置用手接触B端，移去手指再移去Q，AB带何种电荷_若手的接触点改在A端，情况又如何_4.有一绝缘空心金属球A，带有410-6C的正电荷，一个有绝缘柄的金属小球B，带有210-6C的负电荷若把B球跟A球的内壁相接触，如图6所示，则B球上电量为_C，A球上电量为_C，分布在_ 第一章 静电场1.8 电容器【学习目标】 1、了解电容器的构造和常用电容器。2、知道电容器充电和放电过程是能量转化的过程。3、了解电容器的电容。4、经历影响平行板电容器电容因素的实验探究过程，知道决定平行板电容器电容大小的因素。重点：电容器的概念、定义式及影响平行板电容器电容因素。难点：电容的定义和引入；对平行板电容器的动态分析。【课前自主预习】1两块相互靠近又的导体组成电容器，电容器能储存电荷。使电容器带电的过程叫 。充电后电容器的两极带等量异种电荷，叫电容器的带电量。使带电后的电容器失去电荷的过程叫 。2电容是用比值的方法定义的：跟的比值叫电容，即C= 。此式与电阻的定义式R=U/I有对称美。电容的单位是法拉，符号是F，且1F=1C/V、1F=106F=1012pF。 值得注意的是：电