学练考高中物理 第一章 静电场课件 新人教版选修31.ppt

1 电荷及其守恒定律2 库仑定律3 电场强度4 电势能和电势5 电势差6 电势差和电场强度的关系 习题课 电场的力的性质 第一章静电场 7 静电现象的应用8 电容器的电容9 带电粒子在电场中的运动 习题课 带电粒子在电场中的运动本章总结提升 第一章静电场 第一章静电场 1 电荷及其守恒定律 1 电荷及其守恒定律 1 电荷及其守恒定律 教学目标 教学目标 1 知道两种电荷及其相互作用 知道电荷量的概念 2 知道摩擦起电 知道摩擦起电不是创造了电荷 而是使物体中的正负电荷分开 3 知道静电感应现象 知道静电感应起电不是创造了电荷 而是使物体中的电荷分开 4 知道电荷守恒定律 5 知道什么是元电荷 1 电荷及其守恒定律 重点难点 重点 电荷守恒定律的初识和应用 难点 对物体带电的原因的理解 重点难点 1 电荷及其守恒定律 教学建议 教学建议 1 电荷是电磁场中一种重要的研究对象 也是研究微观世界的原子物理及核物理中不可避免要出现的 在高中的必修1和必修2 学生未曾接触过有关电荷及电磁场方面的学习 因而 它既是对初中所学的电学知识的深化和加强 也为即将学习的电磁场以及电荷在电磁场中的运动奠定了知识基础 1 电荷及其守恒定律 教学建议 2 物理教学是以实验为基础的 重在启发思维 教会方法 让学生在教师的指导下 亲身体验摩擦生电及静电产生电荷的实验研究过程 理解电荷转移的规律及方法 了解运用电荷守恒定律消除静电的规律 体会实验在发现自然规律中的作用 通过和学生共同处理实验教会他们动脑分析和动手操作实验的过程及处理技巧 体会动手在研究物理问题中的重要性 在学生深刻理解摩擦生电和静电感应这两个产生电荷的过程以后 通过例题的讲解 提高学生分析解决物理问题的能力 1 电荷及其守恒定律 教学建议 3 学生是课堂教学的主体 现代教育更重视在教学过程中对学生的学法指导 本节课的教学过程中要注意引导学生以学过的初中电学概念为基础 在实验中总结出电荷在电中性导体和介质中运动的规律 巧用提问 激活学生的积极性 调动起课堂气氛 让学生在轻松 自主 讨论的学习环境下完成学习任务 最后让一部分学生自由发言 举出生活中一些静电产生的例子 并引导另一部分同学来帮这部分同学想一想该如何消除静电 从实践到理论 再从理论到实践 强化学生对电荷的初识 1 电荷及其守恒定律 新课导入 新课导入 导入一 本章将学习静电学 将从物质的微观角度认识物体带电的本质 电荷相互作用的基本规律 以及与静止电荷相联系的静电场的基本性质 板书 第一章静电场 演示 摩擦过的物体具有了吸引轻小物体的性质 这种现象叫摩擦起电 这样的物体就带了电 1 电荷及其守恒定律 新课导入 演示 用丝绸摩擦过的玻璃棒之间相互排斥 用毛皮摩擦过的硬橡胶棒之间也相互排斥 而玻璃棒和硬橡胶棒之间却相互吸引 所以自然界存在两种电荷 同种电荷相互排斥 异种电荷相互吸引 复习 1 自然界中的两种电荷2 电荷及其相互作用 板书 一 自然界中的两种电荷1 自然界中的两种电荷2 电荷及其相互作用 1 电荷及其守恒定律 新课导入 引申 除了丝绸摩擦过的玻璃棒 毛皮摩擦过的硬橡胶棒能带电外 在生活还有其他物体摩擦也能带电 你能举出实例吗 梳子梳头时头发和梳子也带上了电 复习 接触起电 摩擦起电 板书 3 起电 起电的方式 问题 1 为什么能通过接触 摩擦的方法使物体带电呢 2 不带电的物体内部有没有电荷 1 电荷及其守恒定律 新课导入 导入二 小明去机场迎接从外地来京的朋友 在双方握手的瞬间 朋友就跳了起来 连呼小明手中有电 令小明很疑惑 为什么呢 老张投诉出租车带电 因为他一拉车门就被电了一下 然而司机说汽车不漏电 这是怎么回事呢 学完本节后自己解释 1 电荷及其守恒定律 知识必备 知识必备 知识点一电荷1 两种电荷 一种是物体失去电子后所带的电荷 叫 另一种是物体得到电子后所带的电荷 叫 2 电荷量q 物体所带电荷的 电荷量的单位是 符号c 3 与电荷相关的两个概念 1 元电荷 电子所带电荷量的数值e 这个电荷量叫作元电荷 正电荷 负电荷 多少 库仑 1 60 10 19c 1 电荷及其守恒定律 知识必备 电荷量q 质量m 知识点二三种起电方式1 摩擦起电 通过 的方式实现电子的转移 使物体带电的方式叫作摩擦起电 2 感应起电 由于 使物体相对于带电体的远离端和靠近端分别带上 电荷 利用这种方式使物体带电 叫作感应起电 3 接触起电 通过 的方式实现电子的转移 使电荷重新分布 这种使物体带电的方式叫作接触起电 1 电荷及其守恒定律 知识必备 摩擦 静电感应 等量异种 接触 知识点三电荷守恒定律1 带电的实质 物体间 的转移2 电荷守恒定律 一个与外界没有 的系统 电荷的代数和 1 电荷及其守恒定律 知识必备 电子 电荷交换 保持不变 1 电荷及其守恒定律 学习互动 考点一对物体带电的理解和分析 想一想 为什么和衣服摩擦过的塑料尺子会将小纸片吸起 当尺子接触到纸片时 有时纸片会很快地飞开 这是为什么 学习互动 1 电荷及其守恒定律 学习互动 要点总结 1 通过摩擦的方式使物体带电 两物体带的是 的异种电荷 物体带电的正负与其得失电子的能力有关 比如 与丝绸摩擦过的玻璃棒带正电是因为玻璃棒束缚电子的能力不如丝绸 2 通过感应的方式可以使物体的一部分带正电 另一部分带 电 3 通过接触的方式使物体带电 两物体带的是 电荷 带电荷量的多少与物体的大小 形状有关 等量 等量负 同种 例1如图1 1 1所示 a b c是三个安装在绝缘支架上的金属体 其中c球带正电 a b两个完全相同的枕形导体不带电 1 如何使a b都带等量正电 2 如何使a b都带等量负电 3 如何使a带负电b带等量的正电 图1 1 1 1 电荷及其守恒定律 学习互动 解析 1 把a b紧密靠拢 让c靠近b 则在b端感应出负电荷 a端感应出等量正电荷 把a与b分开后再把c移走 用手摸一下b 则b所带的负电荷就被中和 把a与b接触一下后分开 a和b就带等量正电荷 2 把a b紧密靠拢 让c靠近b 则在b端感应出负电荷 a端感应出等量正电荷 再用手摸一下a或b 则a所带的正电荷就被中和 而b端的负电荷不变 移去c以后再把a与b分开 则a和b就带等量负电荷 3 把a b紧密靠拢 让c靠近a 则在a端感应出负电荷 b端感应出等量正电荷 把a与b分开后 则a带负电 b带等量的正电 1 电荷及其守恒定律 学习互动 例2绝缘细线上端固定 下端挂一轻质小球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1 1 2所示 现使b带正电 则 a b将吸引a 吸住后不放开b b先吸引a 接触后又把a排斥开c a b之间不发生相互作用d b立即把a排斥开图1 1 2 1 电荷及其守恒定律 学习互动 b 解析 b带电后 由于静电感应 a的近端和远端分别出现等量的负电荷和正电荷 b对a的吸引作用大于排斥作用 a b接触后带同种电荷 又相互排斥 选项b正确 1 电荷及其守恒定律 学习互动 考点二电荷守恒定律的应用 想一想 摩擦起电 感应起电和接触起电三种起电的实质是什么 总的电荷量满足什么样的规律 1 电荷及其守恒定律 学习互动 要点总结 1 电荷守恒就是电荷的 不发生变化 即 若原来不带电的物体带了电 则必然有另外的物体带 的异种电荷 若原来带电的物体带的电荷减少了 则必然有另外的物体带了该带电体所 的电荷 2 两个完全相同的物体接触后再分开 电荷的分配规律 1 若两个完全相同的物体原来带同种电荷或其中之一不带电 则接触后再分开 各自所带的电荷为总量直接 2 若两个完全相同的物体原来带异种电荷 则接触后先 再 剩余的电荷 1 电荷及其守恒定律 学习互动 总量 等量 减少 平分 中和 平分 例3半径相同的两个金属小球a b带有相同的电荷量 相隔一定的距离 今让第三个半径相同的不带电金属小球c先后与a b接触后移开 1 若a b两球带同种电荷 接触后两球的电荷量之比为多大 2 若a b两球带异种电荷 接触后两球的电荷量之比为多大 1 电荷及其守恒定律 学习互动 1 2 3 2 2 1 解析 1 若a b带同种电荷 设其电荷量为q c与a接触后 由于形状相同 二者平分电荷量 a c所带的电荷量均为q c与b接触后平分二者电荷量 则b c的电荷量均为 q q q 故a b最终的电荷量之比为q q 2 3 2 若a b带异种电荷 设其电荷量分别为q q a c接触后 平分电荷量 a c的电荷量均变为q c与b接触后 先中和再平分二者的电荷量 c b的电荷量均为 q q q 则a b最终的电荷量之比为q q 2 1 1 电荷及其守恒定律 学习互动 1 电荷及其守恒定律 备用习题 1 关于摩擦起电和感应起电 下列说法正确的是 a 摩擦起电是电荷的转移 感应起电是创造了电荷b 摩擦起电是创造了电荷 感应起电是电荷的转移c 不论摩擦起电还是感应起电 都是电荷的转移d 以上说法均不正确 备用习题 解析 c无论哪种方式起电 都不是创造了电荷 而是电荷的转移 选项a b d错误 选项c正确 1 电荷及其守恒定律 备用习题 1 电荷及其守恒定律 备用习题 1 电荷及其守恒定律 备用习题 1 电荷及其守恒定律 备用习题 1 电荷及其守恒定律 备用习题 解析 b由于静电感应 a端将带上负电荷 b端带正电荷 所以电子向a端移动 正电荷是金属中的正离子 不能自由移动 选项b正确 1 电荷及其守恒定律 备用习题 1 电荷及其守恒定律 备用习题 1 电荷及其守恒定律 备用习题 1 电荷及其守恒定律 自我检测 1 摩擦带电和电荷守恒 多选 用丝绸摩擦过的玻璃棒和用毛皮摩擦过的硬橡胶棒都能吸引轻小物体 下列说法正确的是 a 被摩擦过的玻璃棒和硬橡胶棒一定带上了电荷b 被摩擦过的玻璃棒和硬橡胶棒一定带有同种电荷c 被吸引的轻小物体一定是带电体d 被吸引的轻小物体可能不是带电体 自我检测 ad 解析 玻璃棒和硬橡胶棒因摩擦带电 能吸引轻小物体 轻小物体在靠近端和远离端分别感应上异种电荷而受到吸引 选项a d正确 1 电荷及其守恒定律 自我检测 2 感应起电 多选 如图1 1 3所示 把架在绝缘支架上的不带电的枕形导体放在带负电的导体c附近 导体的a端感应出正电荷 b端感应出负电荷 关于使导体带电的以下说法中正确的是 图1 1 3 1 电荷及其守恒定律 自我检测 a 如果用手摸一下导体的b端 b端负电荷将经人体流入大地 手指离开 移去带电体c 导体将带正电b 如果用手摸一下导体的a端 大地的自由电子将经人体流入导体 与a端的正电荷中和 手指离开 移去带电体c 导体带负电c 如果用手摸一下导体的中间 由于中间无电荷 则手指离开 移去带电体c 导体不带电d 无论用手摸一下导体的什么位置 导体上的自由电子都经人体流入大地 手指离开 移去带电体c 导体带正电 1 电荷及其守恒定律 自我检测 ad 解析 无论用手摸一下导体的什么位置 都会使枕形导体通过人体与大地相连 由于静电感应 导体上的自由电子将经人体流入大地 使得导体带正电 手指离开 移去带电体c 导体所带正电不变 1 电荷及其守恒定律 自我检测 3 接触带电和电荷守恒 有三个相同的绝缘金属小球a b c 其中小球a带有2 0 10 5c的正电荷 小球b c不带电 现在让小球c先与球a接触后取走 再让小球b与球a接触后分开 最后让小球b与小球c接触后分开 最终三球的带电荷量之比是多少 1 电荷及其守恒定律 自我检测 1 电荷及其守恒定律 自我检测 2 库仑定律 2 库仑定律 2 库仑定律 教学目标 教学目标 1 掌握库仑定律 要求知道点电荷的概念 2 理解库仑定律的含义及其公式表达 知道静电力常量 3 会用库仑定律的公式进行有关的计算 2 库仑定律 重点难点 重点 掌握真空中点电荷间作用力大小的计算及方向的判定 库仑定律 难点 库仑定律的实际应用 重点难点 2 库仑定律 教学建议 教学建议 本节作为一堂物理规律课的教学 重点是对概念的建立和对规律的理解 为了使学生的感性认识真正上升到理性认识 必须使学生参与科学的抽象过程 使他们在这个过程中区别和辨别本质的东西与非本质的东西 在此基础上让他们试作概括 并由他们自己得出结论 为此本课可以采用教师演示实验 学生在老师的启发和帮助下通过实验操作来发现问题 解决问题来获取新的知识 利用实验来验证结论的探究发展的课堂教学模式 在教学过程中 积极引导学生主动探究 突出课堂教学中学生的主体地位 2 库仑定律 新课导入 新课导入 导入一 教师 上节课我们学习了电荷及电荷守恒定律 了解了物质内部的微观结构 掌握了物体带电的实质 通过静电感应现象知道了电荷间存在相互作用力 那么电荷间相互作用力的大小跟什么有关 存在怎样的规律 这节课我们就来深入学习这方面的知识 2 库仑定律 新课导入 导入二 复习准备 引入新知在课的开始让学生先观察2组演示实验 并通过学生对旧知识的回顾 进一步了解电学的基本知识 为学生对库仑定律及应用的学习做好知识和思路方面的准备 演示1 摩擦起电提出问题 摩擦起电的原因是什么 如何判断物体是否带电 2 库仑定律 新课导入 演示2 电荷间的相互作用两种电荷 自然界只存在正 负两种电荷 1 正电荷 用丝绸摩擦过的玻璃棒上带的电荷叫正电荷 2 负电荷 用毛皮摩擦过的硬橡胶棒上带的电荷叫负电荷 3 电荷量 带电体上所带电荷的多少叫电荷量 物体的带电方式有三种 1 摩擦起电 2 接触起电 3 感应起电 2 库仑定律 新课导入 电荷守恒定律 电荷既不能创造 也不能消灭 任何起电方式都是电荷的转移 它只能从一个物体转移到另一个物体或从物体的一部分转移到另一部分 在同一隔离系统中正 负电荷量代数和不变 电荷间的相互作用规律 电荷间有相互作用力 同种电荷相互排斥 异种电荷相互吸引 两个电荷间的相互作用力大小相等 方向相反 作用在同一直线上 2 库仑定律 知识必备 知识必备 知识点一点电荷1 点电荷是只有 而没有 的理想化模型 2 条件 当带电体的 比起相互作用的距离小很多时 带电体可视为点电荷 电荷量 大小 形状 大小 2 库仑定律 知识必备 真空 正比 反比 连线上 在真空中 1m 9 0 109n 真空中 点电荷 2 库仑定律 学习互动 考点一对点电荷概念的理解 想一想 能否说 大的带电体一定不能看成点电荷 小的带电体一定能看成点电荷 什么样的带电体可以看作点电荷 学习互动 2 库仑定律 学习互动 要点总结 1 点电荷是一个 的模型 实际生活中并不存在 2 当带电体的 比起 小很多时 以致带电体的形状 大小及电荷分布状况对它们之间作用力的影响可以忽略不计时 带电体可视为点电荷 理想化 大小 相互作用的距离 例1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 2 库仑定律 学习互动 c 解析 当带电体的形状 大小及电荷分布状况对它们之间作用力的影响可以忽略不计时 带电体可看成点电荷 选项c正确 2 库仑定律 学习互动 考点二库仑定律的理解 2 库仑定律 学习互动 要点总结 1 库仑定律只适用于计算真空中两个 间的相互作用力 空气中两点电荷间的相互作用力也可以近似用库仑定律计算 2 应用库仑定律公式计算库仑力时不必将表示电荷性质的正 负号代入公式中 只将其 的绝对值代入公式中算出力的大小 力的方向根据同种电荷相互 异种电荷相互 的原则另行判断 各物理量要统一用国际单位 只有采用国际单位时 k的值才是9 0 109n m2 c2 2 库仑定律 学习互动 点电荷 电荷量 排斥 吸引 2 库仑定律 学习互动 b 解析 两球带异种电荷 相互吸引 若视为点电荷 则两点电荷的距离小于3r 由库仑定律可得静电力大于k 选项b正确 2 库仑定律 学习互动 2 库仑定律 学习互动 2 库仑定律 学习互动 2 库仑定律 学习互动 考点三库仑定律的应用 2 库仑定律 学习互动 要点总结 1 当多个点电荷同时存在时 任意两个点电荷间的作用力仍遵循库仑定律 任一点电荷所受的库仑力可利用矢量合成的 求出其合力 2 库仑力具有力的一切性质 可以与其他力合成 分解 可以与其他力平衡 可以产生加速度 两点电荷间的库仑力是一对 遵从 2 库仑定律 学习互动 平行四边形定则 相互作用力 牛顿第三定律 2 库仑定律 学习互动 2 库仑定律 学习互动 2 库仑定律 备用习题 1 多选 关于点电荷 下列说法正确的是 a 电子和质子在任何情况下都可视为点电荷b 均匀带电的绝缘球体在计算库仑力时一般可视为点电荷c 带电的细杆在一定条件下可以视为点电荷d 带电的金属球一定不能视为点电荷 备用习题 解析 bc带电体能否视为点电荷 要看它们本身的线度是否比它们之间的距离小得多 而不是看物体本身有多大 也不是看它所带的电荷量有多大 选项b c正确 2 库仑定律 备用习题 2 库仑定律 备用习题 解析 d由库仑定律可知 在点电荷的电荷量不变的情况下 它们之间作用力的大小与距离的二次方成反比 选项d正确 2 库仑定律 备用习题 3 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 它们从静止同时释放 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 2 库仑定律 备用习题 解析 c因电荷间的静电力与电荷的运动方向相同 故电荷将一直做加速运动 又由于两电荷间距离越来越大 则它们之间的静电力越来越小 故加速度越来越小 选项c正确 2 库仑定律 备用习题 4 绝缘细线的一端与一带正电的小球m相连接 另一端固定在天花板上 在小球m下面的一绝缘水平面上固定了另一个带电小球n 在下列情况下 小球m能处于静止状态的是 2 库仑定律 备用习题 解析 bm受到三个力的作用而处于平衡状态 则绝缘细线的拉力与库仑力的合力必与m的重力大小相等 方向相反 故选项b正确 2 库仑定律 备用习题 2 库仑定律 自我检测 1 点电荷 下列关于点电荷的说法正确的是 a 点电荷也叫元电荷b 只有体积很小的带电体 才能看作点电荷c 只有电荷量很小的带电体 才能看作点电荷d 点电荷是一种理想化模型 自我检测 d 解析 点电荷是一种理想模型 一个带电体能否看成点电荷不是看其大小 而是看它的形状和大小对相互作用力的影响能否忽略不计 因此大的带电体一定不能看成点电荷和小的带电体一定能看成点电荷的说法都是错误的 a b c错 d对 2 库仑定律 自我检测 2 库仑定律的应用 多选 如图1 2 3所示 水平地面上固定一个光滑绝缘斜面 斜面与水平面的夹角为 一根轻质绝缘细线的一端固定在斜面顶端 另一端系有一个带电小球a 细线与斜面平行 小球a的质量为m 电荷量为q 小球a的右侧固定放置带等量同种电荷的小球b 两球心的高度相同 间距为d 静电力常量为k 重力加速度为g 两个带电小球可视为点电荷 小球a静止在斜面上 则 2 库仑定律 自我检测 图1 2 3 2 库仑定律 自我检测 2 库仑定律 自我检测 2 库仑定律 自我检测 2 库仑定律 自我检测 3 电场强度 3 电场强度 3 电场强度 教学目标 教学目标 1 了解电荷周围存在电场 电荷间的相互作用是通过电场来实现的 2 理解电场强度的定义 公式 单位和方向 掌握电场强度矢量的叠加 并进行简单计算 3 识别常见电场的电场线特征 理解匀强电场的定义及电场线分布特征 3 电场强度 重点难点 重点 掌握电场 电场强度 电场线 匀强电场的特征 难点 电场强度的叠加 点电荷的电场的理解与应用 重点难点 3 电场强度 教学建议 教学建议 3 电场强度 新课导入 新课导入 导入一 师 在我们所学习过的各种力中 有些力必须发生在相互接触的物体间 有些力可发生在不直接接触的物体间 请同学们回想一下 哪些力必须发生在相互接触的物体间 哪些力可发生在不直接接触的物体间 生 拉力 支持力 压力和摩擦力都是接触力 万有引力 磁力以及我们刚学的静电力不接触也能产生 3 电场强度 新课导入 师 这些不直接接触的物体间的相互作用是如何发生的呢 历史上万有引力曾被认为是一种既不需要媒介 也不需经历时间 而是超越空间直接发生的作用力 并被称为超距作用 牛顿不赞成这种观点 认为这种想法荒唐之极 但他没有提出自己的具体观点 因而超距作用的坚持者仍把万有引力当成是超距作用的典范 上节课我们学习了真空中两个点电荷间相互作用的规律 库仑定律 它与万有引力定律极为相似 也遵循着平方反比的规律 3 电场强度 新课导入 两个电荷并没有相互接触 那么 它们是通过什么而发生相互作用的呢 是否像万有引力一样 也是一种超距力呢 尽管当时多数科学家难于接受这样的观点 但他们未能解决这个问题 使人们摆脱这一困境的是英国物理学家 化学家法拉第 法拉第在实验中发现 电作用和磁作用跟电荷或磁体之间的介质有关 在不同介质中进行同样的实验 作用效果不同 这引起法拉第对电磁作用本质的深思 他认为 电力和磁力不可能是超越空间并与介质无关的超距作用 并提出 电荷或磁体在空间产生电场或磁场 正是通过场 才把电作用或磁作用传递到别的电荷或磁体 3 电场强度 新课导入 本节课 我们来讨论电荷间的相互作用 导入二 一个物体没有与地球接触 也能受到重力作用 重力是由重力场传递的 带电的物体没有与其他电荷接触 也会产生静电作用力 那么静电力是如何发生的 是什么物质传递了静电作用力 实际上 在任何电荷周围都存在一种物质 电场 电场虽然看不见也摸不着 但可以通过它所表现的性质反映出来 电场有两个基本性质 一是对放入其中的电荷有力的作用 二是使放入其中的电荷具有电势能 本节主要学习描述电场的力的性质的物理量 电场强度及形象地描述电场的工具 电场线 3 电场强度 知识必备 知识必备 知识点一电场1 电场的产生 电荷在其周围产生 电场是 周围存在的一种特殊物质 2 基本性质 电场对放入其中的电荷产生 电场 电荷 力的作用 3 电场强度 知识必备 静电力f 电荷量q 场强 牛每库 n c 正电荷 矢量 3 电场强度 知识必备 形象地描述电场 切线方向 正电荷或无限远处 无限远处或负电荷 较密 较疏 3 电场强度 知识必备 3 常见电场的电场线分布 如图1 3 1所示 图1 3 1 3 电场强度 知识必备 3 电场强度 知识必备 大小相等 方向相同 相等 等量异种 3 电场强度 学习互动 考点一对电场强度的理解 学习互动 3 电场强度 学习互动 例1在真空中o点放一个点电荷q 1 0 10 9c 直线mn通过o点 om的距离r 30cm m点放一个点电荷q 1 0 10 10c 如图1 3 2所示 1 求q在m点受到的作用力 2 求m点的场强 3 求拿走q后m点的场强 4 拿走q后m n点的场强哪个大 图1 3 2 3 电场强度 学习互动 3 电场强度 学习互动 考点二电场的叠加 3 电场强度 学习互动 要点总结 电场强度是矢量 场强的叠加本质是矢量叠加 所以叠加应该遵循平行四边形定则 3 电场强度 学习互动 3 电场强度 学习互动 3 电场强度 学习互动 3 电场强度 学习互动 考点三电场线的应用 3 电场强度 学习互动 要点总结 1 电场线是为了形象表示电场的强弱和方向而假想的曲线 其疏密程度表示强弱 某点切线表示方向 2 等量同种电荷的电场线分布特点 1 对称性 关于中心点o对称的各点的电场强度均大小相等 方向相反 如图1 3 4甲中的a b两点 2 两电荷连线的中点o的场强为零 两电荷连线的中垂线上有两个场强最大的点且关于o点对称 3 电场强度 学习互动 3 电场强度 学习互动 3 等量异种电荷的电场线分布特点 1 对称性 关于中心点o对称的各点的场强大小和方向均相同 如图1 3 4乙中的a b两点 2 两电荷连线的中垂线上各点的场强方向均相同 但大小不等 其中心点o的场强是两电荷连线上场强最小的点 却是两电荷连线的中垂线上场强最大的点 3 电场强度 学习互动 3 电场强度 学习互动 3 电场强度 学习互动 3 电场强度 备用习题 备用习题 3 电场强度 备用习题 3 电场强度 备用习题 3 电场强度 备用习题 3 电场强度 备用习题 3 电场强度 备用习题 3 电场强度 备用习题 3 电场强度 备用习题 3 电场强度 备用习题 3 电场强度 备用习题 3 电场强度 备用习题 3 电场强度 备用习题 3 电场强度 自我检测 自我检测 答案 ad 3 电场强度 自我检测 3 电场强度 自我检测 3 电场强度 自我检测 3 电场强度 自我检测 3 电场强度 自我检测 3 电场强度 自我检测 4 电势能和电势 4 电势能和电势 4 电势能和电势 教学目标 教学目标 1 理解静电力做功的特点 电势能的概念 电势能与静电力做功的关系 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 明确电势能 电势 静电力的功 电势能的关系 了解电势与电场线的关系 了解等势面的意义及与电场线的关系 4 电势能和电势 重点难点 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 重点难点 4 电势能和电势 教学建议 教学建议 电势 电势能的概念比较抽象 在讲解时可以通过引入重力场的有关概念进行类比 以增强知识的可感知性 这样有助于学生的理解 但还需要注意的是 在讲解中不仅要掌握好教学的深度 同时要加强学生从不同的知识角度 能的角度 功能关系的角度学习本节知识 从一个更高的全面的基准点对已学知识进行综合 加强学生自身知识的再更新能力 这也是教师急需要注意的问题 4 电势能和电势 教学建议 在讲解中 知识点上需要明确的是 1 除了需要说明电势的单位以及标量性 还需要强调电势公式是定义式 电场中某一点的电势与电荷在电场中的电势能无关 与电荷的多寡无关 而电场中某点的电势与产生电场的源电荷有关 与该点在电场中的位置有关 2 使用电势公式时 注意公式中物理量的正负 理解正负只是表示电势的高低而不是方向 3 关于电势的讲解 一是需要注意的是零电势的选取 理论上以距离电场无限远处为零电势 实际上以大地的电势为零电势 二是电势沿着电场线的方向逐渐降低 4 电势能和电势 新课导入 新课导入 导入一 复习前面相关知识1 静电力 电场强度的概念 指出前面我们从力的性质的角度研究电场 从本节起将从能量的角度研究电场 2 复习功和能量的关系 从静电力做功使试探电荷获得动能入手 提出问题 是什么能转化为试探电荷的动能 引入新课 4 电势能和电势 新课导入 导入二 高山耸立 峭壁嶙峋 攀岩者若要登上陡峭的山峰 不仅需要熟练的攀岩技巧 而且需要过人的体力 攀岩者攀岩时 攀岩者克服重力做功 也一步步地增大了自己的重力势能 而做自由落体运动的物体 由于重力做功 使得势能转化成了动能 电子在静电力的作用下沿着与电场强度相反的方向运动时 电场力做功吗 电子在电场中有势能吗 如果有 这个势能与静电力所做的功有什么关系 这个势能与重力势能有无相似之处 4 电势能和电势 知识必备 知识必备 知识点一电势能1 静电力做功的特点 静电力移动电荷所做的功只与 有关 而与电荷 无关 2 电势能的定义 电荷在 所具有的能叫作电势能 用ep表示 单位是j 3 静电力做功与电势能变化的关系 wab 4 电势能是 但有 其正负反映比零电势能大还是小 经过的路径 起始位置和终止位置 电场中 标量 epa epb 正负 4 电势能和电势 知识必备 电势能 电荷量 1 能的性质 单位正电荷 4 电势能和电势 知识必备 相同的点 为球心的 4 电势能和电势 知识必备 5 形状不规则的带电导体附近的电场线及等势面如图戊所示 处于静电平衡状态的导体是等势体 导体表面是等势面 导体表面外侧的电场线跟导体表面垂直 图1 4 1图1 3 1 4 电势能和电势 学习互动 考点一电势能 想一想 重力做功与静电力做功有何共同之处 什么是电势能 静电力做功与电势能的变化量之间有什么关系 学习互动 4 电势能和电势 学习互动 例1将带电荷量为6 10 6c的负电荷从电场中的a点移到b点 克服静电力做了3 10 5j的功 再从b移到c 静电力做了1 2 10 5j的功 则 1 该电荷从a移到b 再从b移到c的过程中电势能共改变了多少 2 如果规定a点的电势能为零 则该电荷在b点和c点的电势能分别为多少 3 如果规定b点的电势能为零 则该电荷在a点和c点的电势能分别为多少 4 电势能和电势 学习互动 4 电势能和电势 学习互动 考点二电势 想一想 什么是电势 零电势点是怎么规定的 沿电场线的方向电势如何变化 4 电势能和电势 学习互动 4 电势能和电势 学习互动 4 电势能和电势 学习互动 4 电势能和电势 学习互动 4 电势能和电势 学习互动 4 电势能和电势 学习互动 4 电势能和电势 学习互动 考点三等势面 想一想 等势面有哪些特点 电场线与等势面有何关系 4 电势能和电势 学习互动 要点总结 1 在同一等势面上移动电荷时 静电力不做功2 等势面一定处处与电场线垂直 即与场强的方向垂直 3 电场线总是从电势较高的等势面指向电势较低的等势面 4 电场中任意两个等势面永远不会相交 因为如果两个等势面相交 则根据等势面与电场强度的关系得出的结论是在相交处出现两个电场方向 而这显然是不可能的 4 电势能和电势 学习互动 4 电势能和电势 学习互动 4 电势能和电势 学习互动 4 电势能和电势 备用习题 备用习题 4 电势能和电势 备用习题 4 电势能和电势 备用习题 4 电势能和电势 备用习题 4 电势能和电势 备用习题 4 电势能和电势 备用习题 4 电势能和电势 备用习题 4 电势能和电势 备用习题 4 电势能和电势 自我检测 自我检测 4 电势能和电势 自我检测 4 电势能和电势 自我检测 4 电势能和电势 自我检测 4 电势能和电势 自我检测 4 电势能和电势 自我检测 4 电势能和电势 自我检测 4 电势能和电势 自我检测 5 电势差 5 电势差 5 电势差 教学目标 教学目标 1 理解电势差是描述电场的能的性质的物理量 2 知道电势差与电势零点的选取无关 熟练应用其概念及定义式进行相关的计算 3 知道电势与电势差的关系 5 电势差 重点难点 重点 1 电势差的概念 2 静电力做功公式的推导和该公式的具体应用 难点 静电力做功公式中正负号的应用与正负号的物理意义 重点难点 5 电势差 教学建议 教学建议 通过电场力做功来引入电势差的概念 可增强知识的可感知性 有助于学生的理解 在学习电势差的表达式和定义式时 应该注意下标的使用规则和正负号表示的物理意义 在教学过程中 应从一个更高的全面的基准点对已学知识进行综合 加强学生自身知识的再更新能力 这样使学生在已有知识基础上逐步理解 能帮助学生真正掌握电势差的概念 5 电势差 新课导入 新课导入 导入一 物理学家牛顿说 如果说我比别人看得更远 那是因为我站在巨人的肩膀上 这句话的意思不言而喻 也一直并将继续启迪后人 这里我们要讨论的是这句话的物理道理 假如牛顿真的站在了一个巨人的肩膀上 这个巨人的肩膀越高 牛顿所处的高度就越大 但牛顿的头顶到脚的高度差 身高 却保持不变 同样的道理 选择不同的位置作零电势点 电场中同一点的电势不同 但两点之间的数值之差 电势差 不变 因此 在物理学中 研究电势差更有实际意义 5 电势差 新课导入 导入二 教师幻灯片出示下面习题 某电场的等势面如图所示 试画出电场线的大致分布 5 电势差 新课导入 若以c点为零电势点 则a点的电势为多少 d点的电势为多少 a d两点的电势相差多少 若以b点为零电势点 则a点的电势为多少 d点的电势为多少 a d两点的电势相差多少 教师巡视学生完成习题 提问 分别选c点和b点为零电势点 得到的a d两点的电势相差的值是什么关系 学生 相同 教师 由此你可以得出什么结论来 学生 这个差值与零电势点的选取无关 教师 这个差值我们就叫它电势差 这节课我们就来研究这一物理量 5 电势差 知识必备 知识必备 知识点一电势差1 定义 电场中两点间 叫作电势差 也叫 2 公式 3 单位 符号 4 电势差是 但有正负 其正负表示两点间电势的高低 电势的差值 电压 伏特 标量 v 5 电势差 知识必备 单位正 5 电势差 学习互动 考点一电势差的理解与计算 想一想 电势差可以是正值也可以是负值 电势差的正负表示什么意义 电势的数值与零电势点的选取有关 电势差的数值与零电势点的选取有关吗 这与力学中学过的哪个概念相似 学习互动 5 电势差 学习互动 例1 多选 下列说法正确的是 a 电势差与电势都具有相对性 与零电势点位置的选取有关b 电势差是标量 但是正值和负值意义不同c 因为静电力做功跟移动电荷的路径无关 所以电势差也跟移动电荷的路径无关 只跟这两点的位置有关d 电场中两点a b之间的电势差是恒定的 不随零电势点的不同而改变 所以uab uba 5 电势差 学习互动 5 电势差 学习互动 考点二电势差与静电力做功 想一想 uab由什么决定 跟wab q有关吗 静电力做功有哪些表示形式 5 电势差 学习互动 要点总结 1 在匀强电场中 因为静电力是恒力 所以可以用w qexcos 来计算静电力做的功 也可以用公式wab quab来计算静电力做的功 2 在非匀强电场中 用wab quab来计算静电力做的功 在使用此公式时 为简单起见 电荷量q和电势差uab建议代入符号计算 5 电势差 学习互动 5 电势差 学习互动 5 电势差 学习互动 5 电势差 学习互动 5 电势差 学习互动 5 电势差 备用习题 备用习题 5 电势差 备用习题 5 电势差 备用习题 5 电势差 备用习题 5 电势差 备用习题 5 电势差 备用习题 5 电势差 备用习题 5 电势差 备用习题 5 电势差 备用习题 5 电势差 备用习题 5 电势差 自我检测 自我检测 bd 解析 电势差表征电场的能的性质 与检验电荷无关 选项a错误 由w qu可知 选项b正确 电势差和静电力做的功都是标量 选项c错误 匀强电场中与电场线垂直方向上为一等势面 两点的电势差为0 选项d正确 5 电势差 自我检测 5 电势差 自我检测 5 电势差 自我检测 5 电势差 自我检测 5 电势差 自我检测 5 电势差 自我检测 5 电势差 自我检测 6 电势差和电场强度的关系 6 电势差和电场强度的关系 6 电势差和电场强度的关系 教学目标 教学目标 1 理解匀强电场中电势差与电场强度的关系u ed 并能推导这个关系式 2 会用u ed进行有关计算 6 电势差和电场强度的关系 重点难点 重点 对u ed的推导和理解 尤其是成立条件的理解 难点 对电势与场强无直接关系的理解 重点难点 6 电势差和电场强度的关系 教学建议 教学建议 教学过程中建议教师首先强调电场强度和电势分别是描述电场这一事物的不同特性的物理量 然后再把电场强度和电势依附于电场的基础上 借助于静电力移动电荷做功而导致电势能的改变这一动态过程 导出电势差与电场强度间的关系 最后又通过分析 运用等环节 帮助学生深刻地体会所建立起来的关系的物理含义 较好地达成教学目标 6 电势差和电场强度的关系 新课导入 新课导入 导入一 复习提问 1 我们已经学过哪些描述电场性质的物理量 电场的两大性质 1 力的性质 由电场强度描述 可用电场线形象表示 2 能的性质 由电势 电势差描述 可用等势面形象表示 6 电势差和电场强度的关系 新课导入 2 等势面有哪些特点 等势面的特点 1 沿等势面移动电荷静电力不做功 2 等势面与电场线垂直 且电场线从高电势指向低电势 3 任意两个等势面不相交 既然场强 电势 电势差都描述电场的性质 它们之间一定存在关系 什么关系呢 下面我们就来推导它们间的关系 6 电势差和电场强度的关系 新课导入 导入二 从山顶沿不同的小路下山 走相同的路程时 下降的高度一般是不同的 或者从同一处出发到达另一相同高度时 走不同的小路经过的路程一般是不同的 从电场中同一点出发 沿不同的方向 取相等的长度 电势差一般是不同的 或者从同一点出发沿不同方向到达另一等势面时 路程一般也不同 它们之间有什么关系呢 6 电势差和电场强度的关系 知识必备 知识必备 知识点一匀强电场中电势差与电场强度的关系1 在匀强电场中 两点间的电势差等于电场强度与这两点 的距离的乘积2 公式 uab 沿电场方向 ed 6 电势差和电场强度的关系 知识必备 降落 不一定 最快 电势差 v m 6 电势差和电场强度的关系 学习互动 学习互动 6 电势差和电场强度的关系 学习互动 例1如图1 6 1所示 匀强电场中有a b c三点 ab 5cm bc 12cm 其中ab沿电场方向 bc和电场方向成60 角 一个电荷量为q 4 10 8c的正电荷从a点移到b点 静电力做功为w1 1 2 10 7j 求 1 匀强电场的场强e 2 该正电荷从b点移到c点 静电力做的功w2 3 a c两点间的电势差uac 图1 6 1 6 电势差和电场强度的关系 学习互动 6 电势差和电场强度的关系 学习互动 考点二u ed的应用 想一想 匀强电场的等差等势面是疏密均匀分布的 而点电荷的电场的等差等势面疏密不均匀 且离场源近的等差等势面密 为什么 在匀强电场中 沿两平行的方向 电势降落的快慢一致吗 6 电势差和电场强度的关系 学习互动 要点总结 1 在匀强电场中 电场强度处处相等 故等差等势面是等间距的 2 在非匀强电场中 等差等势面的间距不相等 电场强度大处 等差等势面密集 电场强度小处 等差等势面稀疏 3 在匀强电场中 沿两平行的直线上 任意相等距离的两点电势差相同 6 电势差和电场强度的关系 学习互动 6 电势差和电场强度的关系 学习互动 6 电势差和电场强度的关系 学习互动 6 电势差和电场强度的关系 学习互动 6 电势差和电场强度的关系 学习互动 6 电势差和电场强度的关系 备用习题 备用习题 6 电势差和电场强度的关系 备用习题 6 电势差和电场强度的关系 备用习题 6 电势差和电场强度的关系 备用习题 6 电势差和电场强度的关系 备用习题 6 电势差和电场强度的关系 备用习题 6 电势差和电场强度的关系 备用习题 6 电势差和电场强度的关系 备用习题 6 电势差和电场强度的关系 备用习题 6 电势差和电场强度的关系 备用习题 6 电势差和电场强度的关系 备用习题 6 电势差和电场强度的关系 备用习题 6 电势差和电场强度的关系 备用习题 6 电势差和电场强度的关系 自我检测 自我检测 6 电势差和电场强度的关系 自我检测 6 电势差和电场强度的关系 自我检测 6 电势差和电场强度的关系 自我检测 6 电势差和电场强度的关系 自我检测 6 电势差和电场强度的关系 自我检测 6 电势差和电场强度的关系 自我检测 6 电势差和电场强度的关系 自我检测 6 电势差和电场强度的关系 自我检测 习题课 电场的力的性质 习题课 电场的力的性质 习题课 电场的力的性质 知识必备 知识必备 知识点一电场强度1 定义式 2 矢量性 与 在该点所受的静电力的方向相同 3 叠加 如果场源是多个点电荷 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 正电荷 矢量和 习题课 电场的力的性质 知识必备 假想 正电荷 无穷远 密 疏 切线 习题课 电场的力的性质 知识必备 eq 相同 相反 习题课 电场的力的性质 知识必备 习题课 电场的力的性质 学习互动 考点一电场强度的理解和计算 想一想 电场强度的定义式是测量电场中某点的电场强度的一种方法 是不是电场强度的决定式呢 能不能认为 电场强度与试探电荷所受的静电力成正比 与电荷所带的电荷量成反比 学习互动 习题课 电场的力的性质 学习互动 场强大小的定义式 f q e与f q无关 反映某点电场的性质 真空中点电荷场强的决定式 适用于一切电场 在真空中 场源电荷是点电荷 例1如图x1 1所示 在水平向右 大小为e的匀强电场中的o点固定一电荷量为q的正电荷 a b c d为以o为圆心 r为半径的同一圆周上的四点 b d连线与电场线平行 a c连线与电场线垂直 则 图x1 1 习题课 电场的力的性质 学习互动 习题课 电场的力的性质 学习互动 习题课 电场的力的性质 学习互动 考点二电场线的理解与应用 想一想 电场线就是带电粒子的运动轨迹吗 电场线的疏密与带电粒子有关吗 习题课 电场的力的性质 学习互动 要点总结 1 电场线是形象描述电场的强弱和方向的曲线 由电场的性质决定 与放入电场中的带电粒子无关 一旦电场确定 电场线的疏密和各点的方向就确定了 2 带电粒子的运动轨迹由带电粒子的初速度和所受的静电力决定 静电力只能决定带电粒子的加速度的大小和方向 带电粒子的加速度方向沿着电场线的切线方向 只有在电场线是直线且带电粒子的初速度为零或初速度方向平行于电场线的情况下 带电粒子的运动轨迹才与电场线重合 否则 一定不重合 习题课 电场的力的性质 学习互动 习题课 电场的力的性质 学习互动 习题课 电场的力的性质 学习互动 考点三电场中的力电综合问题 想一想 带电体受到的静电力与力学中的重力 弹力 摩擦力是否一样 产生的效果遵循牛顿力学中的所有规律吗 带电体在静电力作用下的运动问题与动力学问题的解题方法 步骤等是否相同 习题课 电场的力的性质 学习互动 要点总结 静电力产生的效果遵循牛顿力学中的所有规律 因此带电体在静电力作用下的力电综合问题依然需要根据力学解题思路求解 解题过程要遵从以下基本步骤 1 确定研究对象 是单个研究对象还是物体组 2 进行受力分析 分析研究对象所受的全部外力 包括静电力 其中电子 质子 离子等基本微观粒子在没有明确指出或暗示时一般不计重力 而带电油滴 带电小球 带电尘埃等宏观带电体一般要考虑其重力 习题课 电场的力的性质 学习互动 3 进行运动分析 分析研究对象所处的运动环境是否存在束缚条件 并根据研究对象的受力情况确定其运动性质和运动过程 4 建立物理等式 由平衡条件或牛顿第二定律结合运动学规律求解 对于涉及能量的问题 一般用动能定理或能量守恒定律列方程求解 对于带电粒子在交变电场中的运动问题往往需要借助v t图像分析求解 习题课 电场的力的性质 学习互动 习题课 电场的力的性质 学习互动 习题课 电场的力的性质 学习互动 习题课 电场的力的性质 自我检测 自我检测 bcd 解析 由电场线的疏密可知 a点的场强大 带电粒子在a点的加速度大 选项c正确 画出初速度方向 结合运动轨迹的偏转方向 可判断带电粒子所受静电力的方向 但由于电场的方向未知 所以不能判断带电粒子的电性 选项a错误 选项b正确 利用初速度的方向和静电力方向的关系 可判断带电粒子由a到b时静电力做负功 动能减小 因此va vb 选项d正确 习题课 电场的力的性质 自我检测 习题课 电场的力的性质 自我检测 习题课 电场的力的性质 自我检测 7 静电现象的应用 7 静电现象的应用 7 静电现象的应用 教学目标 教学目标 1 知道静电感应产生的原因 理解什么是静电平衡状态 2 理解静电平衡时 导体内部的场强处