精典高二物理复习方略

学科名称 高二物 理 课程开发模板 文理科 2 课程开发整体方案说明 课程名称课程名称 物理选修 3 1 静电场 课程定位课程定位 提高学习者对静电场特性的理解和对其相关性质的认知 总体课程目标总体课程目标 通过对基础知识的巩固 加强同学对基础概念基本模型的理解记忆 依靠相关 问题的发散性引导 培养同学们独立思考问题 总结一般规律的能力 强化典 型问题解析 提升同学们解决具体问题能力 课程适用区域课程适用区域 省或直辖市 省或直辖市 天津市 课程研发课程研发 理念和思路理念和思路 理念 用问题触发思考 用理解加强记忆 思路 通过典型例题的讲解分析 引导学生对相关知识进行反思总结 课程特色课程特色引导学生自主学习 关注学生物理逻辑的培养 编号编号每讲标题每讲标题课程容量 分钟 课程容量 分钟 第一讲第一讲电荷 库仑定律 120 第二讲第二讲电场强度 120 第三讲第三讲电势 电势能及电势差 120 主要内容主要内容 第四讲第四讲电容及电容器 120 课程开发模板 文理科 3 第一讲 电荷 库仑定律 课程目标课程目标 一 知识与技能 一 知识与技能 1 知道两种电荷及其相互作用 知道电量的概念 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 6 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 7 会用库仑定律的公式进行有关的计算 8 知道库仑扭秤的实验原理 二 过程与方法 二 过程与方法 1 通过对初中知识的复习使学生进一步认识自然界中的两种电荷 2 通过对原子核式结构的学习使学生明确摩擦起电和感应起电不是创造了 电荷 而是使物体中的电荷分开 但对一个与外界没有电荷交换的系统 电荷的 代数和不变 3 通过演示让学生探究影响电荷间相互作用力的因素 再得出库仑定律 三 情感态度与价值观 三 情感态度与价值观 通过对本节的学习培养学生从微观的角度认识物体带电的本质 通过演示 让学生探究影响电荷间相互作用力的因素 再得出库仑定律 课程重点课程重点 1 电荷守恒定律 2 掌握库仑定律 课程难点课程难点 利用电荷守恒定律分析解决相关问题摩擦起电和感应起电的相关问题 会用 库仑定律的公式进行有关的计算 教学方法建议教学方法建议 加强和学生的交流 强化对学生独立解答问题能力的培养 避免因为传统的 授课形式造成学生对新知识的不理解和抵触 课堂精讲例题课堂精讲例题搭配课堂训练题搭配课堂训练题课后作业课后作业 A 类 1 道 1 道 5 道选材程度及数量选材程度及数量 B 类 1 道 1 道 6 道 课程开发模板 文理科 4 C 类 1 道 1 道 3 道 一 知识梳理 1 两种电荷及其相互作用 电荷量的概念 摩擦起电的知识 这些在初中都已经讲过 本节 重点是讲述静电感应现象 要做好演示实验 使学生清楚地知道什么是静电感应现象 在此基础上 使学生知道 感应起电也不是创造了电荷 而是使物体中的正负电荷分开 使电荷从物体的一部分 转移到另一部分 本节只说明静电感应现象 2 在复习摩擦起电现象和讲述静电感应现象的基础上 说明起电的过程是使物体中正负电荷 分开的过程 进而说明电荷守恒定律 3 要求学生知道元电荷的概念 而密立根实验作为专题 有条件的学校可以组织学生选学 二 课堂精讲例题 例题 1 题目 例 1 关于摩擦起电和感应起电的实质 下列说法正确的是 A 摩擦起电现象说明了机械能可以转化为电能 也说明通过做功可以创造电荷 B 摩擦起电说明电荷可以从一个物体转移到另一个物体 C 感应起电说明电荷可以从物体的一个部分转移到物体另一个部分 D 感应起电说明电荷从带电的物体转移到原来不带电的物体上去了 难度分级 A 类 试题来源 山东省模拟题 选题意图 对应知识点 电荷守恒定律 解题思路 解析 摩擦起电的实质是 当两个物体相互摩擦时 一些束缚得不紧的电子往往从一 个物体转移到另一个物体 于是原来电中性的物体由于得到电子而带上负电 失去电子的物体带上 正电 即电荷在物体之间转移 感应起电的实质是 当一个带电体靠近导体时 由于电荷之间的相互吸引或排斥 导致导体中 的自由电荷趋向或远离带电体 使导体上靠近带电体的一端带异种电荷 远离的一端带同种电荷 即电荷在物体的不同部分之间转移 由电荷守恒定律可知 电荷不可能被创造 解法与答案 B C 搭配课堂训练题 和例题相一致 起到巩固的作用 数量可根据课程容量设计 课程开发模板 文理科 5 题目 大量事实说明 电荷既不能 也不能 只能从 转移到 或者从 转移到 这个结论叫做电荷守恒定律 解析 电荷守恒定律 例题 2 题目 一根置于水平面上的光滑玻璃管 绝缘体 内部有两个完全相同的 弹性金属球 A B 带电量分别为 9Q 和 Q 从图示位置由静止开始释放 问 两球再次经过图中位置时 两球的加速度是释放时的多少倍 难度分级 B 类 试题来源 宁夏省模拟题 选题意图 对应知识点 库仑定律 解题思路 解析 弹性金属小球在玻璃管中的运动过程是这样的 1 在它们之间库仑引力作 用下的相向加速运动 由于两球完全相同 故它们在任意时刻加速度的大小相等 2 碰撞过程 中电荷量的重新分配 结果是两球带上了等量同种电荷 3 在它们之间库仑斥力作用下的反方 向的加速运动 在任意时刻加速度的大小仍相等 设 图示位置 A B 两球的距离为 r 球的质量为 m 它们之间相互作用的库仑力大小为 F1 则 2 2 1 9 r Q kF 此时 A B 两球加速度的大小为 aA aB F1 m 2 2 9 mr kQ 碰撞后 A B 两球的带电量均为 4Q 它们再次经过图示位置时的库仑斥力的大小为 F2 则 2 2 2 16 r Q kF 此时 A B 两球加速度的大小为 aA aB F2 m 2 2 16 mr kQ 故两球再次经过图中位置时 两球的加速度是释放时的倍 9 16 课程开发模板 文理科 6 解法与答案 两球再次经过图中位置时 两球的加速度是释放时的倍 9 16 搭配课堂训练题 和例题相一致 起到巩固的作用 数量可根据课程容量设计 题目 两个相同的带电导体小球所带电荷量的比值为 1 3 相距为 r 时相互作用的库仑力的大小为 F 今使两小球接触后再分开放到相距为 2r 处 则此时库仑力的大小为 A B C D F 12 1 F 6 1 F 4 1 F 3 1 解析 设两个小球相互接触之前所带电荷量分别为 q 和 3q 由库仑定律得 F 3kq2 r2 由于两个导体小球完全相同 故接触后它们的带电情况完全相同 若它们原来带相同性质的电荷 则接触后它们的电荷量均为 2q 于是有 F1 k 2q 2 2r 2 F 3 1 若它们原来带相异性质的电荷 则接触后的它们的电荷量均为 q 于是有 F2 kq2 2r 2 F 12 1 答案 A D 四 巩固练习 基础训练题 A 类 1 1 用丝绸摩擦过的玻璃棒和用毛皮摩擦过的橡胶棒 都能吸引轻小物体 这是因为 A 被摩擦过的玻璃棒和橡胶棒一定带上了电荷 B 被摩擦过的玻璃棒和橡胶棒一定带上了同种电荷 C 被吸引的轻小物体一定是带电体 D 被吸引的轻小物体一定不是带电体 课程开发模板 文理科 7 2 两个金属小球带有等量同种电荷 q 可视为点电荷 当这两个球相距为 5r 时 它们之间相互 作用的静电力的大小为 A B C D 条件不足 无法判断 2 2 25r q kF 2 2 5r q kF 2 2 25 r q kF 3 关于库仑定律的公式 下列说法中正确的是 2 21 r QQ kF A 当真空中的两个点电荷间的距离 r 时 它们之间的静电力 F 0 B 当真空中的两个点电荷间的距离 r 0 时 它们之间的静电力 F C 当两个点电荷之间的距离 r 时 库仑定律的公式就不适用了 D 当两个点电荷之间的距离 r 0 时 电荷不能看成是点电荷 库仑定律的公式就不适用了 4 关于元电荷下列说法正确的是 A 元电荷实际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 元电荷的值通常取作 e 1 60 10 19C D 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 5 关于摩擦起电和感应起电 以下说法正确的是 A 摩擦起电是因为电荷的转移 感应起电是因为产生了新电荷 B 摩擦起电是因为产生了新电荷 感应起电是因为电荷的转移 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 提高训练 B 类 1 如图所示 用两根绝缘轻细绳悬挂两个小球 A 和 B 这时上 下两根绳子中的张力 分别为 T1和 T2 使两球都带上正电荷 上 下两根绳子中的张力分别为 T1 和 T2 则 A T1 T1 B T1 T2 课程开发模板 文理科 8 甲 乙 4 3 2 1 2 如图所示 三个点电荷 q1 q2 q3固定在一直线上 q2与 q3的距离为 q1与 q2的距离的 2 倍 每个电荷所受静电力的合力均为零 由此可以判定 三个电荷的电量之比 q1 q2 q3为多少 3 真空中在具有相同距离的情况下 点电荷 A B 和点电荷 A C 间作用力大小之比为 4 1 则点 电荷 B C 所带电荷量之比为 如果要使点电荷 A B 和点电荷 A C 间作用力的大小相等 A B 和 A C 间距离之比为 4 如图所示 M N 两点分别放置两个等量异种电荷 A 为它们连线的中点 B 为连线上靠近 N 的一点 C 为连线的中垂线上处于 A 点上 方的一点 在 A B C 三点中 A 场强最小的点是 A 点 电势最高的点是 B 点 B 场强最小的点是 A 点 电势最高的点是 C 点 C 场强最小的点是 C 点 电势最高的点是 B 点 D 场强最小的点是 C 点 电势最高的点是 A 点 5 如图所示的直线是真空中某电场的一条电场线 A B 是这条直线上的两点 一带正电粒子以 速度 vA经过 A 点向 B 点运动 经过一段时间后 粒子以速度 vB经过 B 点 且 vB与 vA方向相 反 不计粒子重力 下面说法正确的是 A A 点的场强一定大于 B 点的场强 B A 点的电势一定高于 B 点的电势 C 粒子在 A 点的速度一定小于在 B 点的速度 D 粒子在 A 点的电势能一定小于在 B 点的电势能 6 如图 甲 所示 在 x 轴上有一个点电荷 Q 图中未画出 O A B 为轴上三点 放在 A B 两点的检验电荷受到的电场力跟检验电荷所带电荷量的关系如图 乙 所示 以 x 轴的正方向 为电场力的正方向 则 A 点电荷 Q 一定为正电荷B 点电荷 Q 在 AB 之间 C A 点的电场强度大小为 2 103N CD A 点的电势比 B 点的电势高 vAvB AB 课程开发模板 文理科 9 综合迁移 C 类 1 大小相同的金属小球 所带的电荷量分别为 Q1 Q2 且 把 Q1 Q2放在相距较远的 21 3 1 QQ 两点 它们之间的作用力大小为 F 若使它们接触后再分开放回原处 求它们之间相互作用力的大 小 2 真空中在具有相同距离的情况下 点电荷 A B 和点电荷 A C 间作用力大小之比为 4 1 则点 电荷 B C 所带电荷量之比为 如果要使点电荷 A B 和点电荷 A C 间作用力的大小相等 A B 和 A C 间距离之比为 3 如图所示 质量均为 m 的三个带电小球 A B C 放置在光滑的绝缘 水平面上 A 与 B B 与 C 相距均为 l A 带电 QA 8q B 带电 QB q 若 在 C 上加一水平向右的恒力 F 能使 A B C 三球始终保持相对静止 则外力大小 F 为多少 C 球 所带电量 QC 课程开发模板 文理科 10 第二讲 电场强度 课程目标课程目标 一 知识与技能 一 知识与技能 1 知道电荷间的相互作用是通过电场发生的 知道电场是客观存在的一种 特殊物质形态 2 理解电场强度的概念及其定义式 会根据电场强度的定义式进行有关的 计算 知道电场强度是矢量 知道电场强度的方向是怎样规定的 3 能根据库仑定律和电场强度的定义式推导点电荷场强的计算式 并能用 此公式进行有关的计算 4 知道电场的叠加原理 并应用这个原理进行简单的计算 二 过程与方法 二 过程与方法 通过分析在电场中的不同点 电场力 F 与电荷电量 q 的比例关系 使学生理 解比值 F q 反映的是电场的强弱 即电场强度的概念 知道电场叠加的一般方法 三 情感态度与价值观 三 情感态度与价值观 培养学生学会分析和处理电场问题的一般方法 课程重点课程重点 电场强度的概念及其定义式 课程难点课程难点 对电场概念的理解 应用电场的叠加原理进行简单的计算 教学方法建议教学方法建议 加强和学生的交流 强化对学生独立解答问题能力的培养 避免因为传统的 授课形式造成学生对新知识的不理解和抵触 课堂精讲例题课堂精讲例题搭配课堂训练题搭配课堂训练题课后作业课后作业 A 类 1 道 1 道 7 道 B 类 1 道 1 道 5 道 选材程度及数量选材程度及数量 C 类 1 道 1 道 3 道 一 知识梳理 1 电场 启发学生从哲学角度认识电场 理解电场的客观存在性 不以人的意识为转移 但能为人的意 识所认识的物质属性 利用课本图 14 5 说明 电荷 A 和 B 是怎样通过电场与其他电荷发生作 用 电荷 A 对电荷 B 的作用 实际上是电荷 A 的电场对电荷 B 的作用 电荷 B 对电荷 A 的作用 实 际上是电荷 B 的电场对电荷 A 的作用 1 电荷之间的相互作用是通过特殊形式的物质 电场发生的 电荷的周围都存在电场 特殊性 不同于生活中常见的物质 看不见 摸不着 无法称量 可以叠加 物质性 是客观存在的 具有物质的基本属性 质量和能量 课程开发模板 文理科 11 2 基本性质 主要表现在以下几方面 引入电场中的任何带电体都将受到电场力的作用 且同一点电荷在电场中不同点处受到的电 场力的大小或方向都可能不一样 电场能使引入其中的导体产生静电感应现象 当带电体在电场中移动时 电场力将对带电体做功 这表示电场具有能量 可见 电场具有力和能的特征 提出问题 同一电荷 q 在电场中不同点受到的电场力的方向和大小一般不同 这是什么因素造 成的 引出电场强度的概念 因为电场具有方向性以及各点强弱不同 所以靠成同一电荷 q 在电场 中不同点受到的电场力的方向和大小不同 我们用电场强度来表示电场的强弱和方向 2 电场强度 E 由图 1 2 1 可知带电金属球周围存在电场 且从小球受力情况可知 电场的强弱与小球带电和 位置有关 引出试探电荷和场源电荷 1 关于试探电荷和场源电荷 详见 P12 注意 检验电荷是一种理想化模型 它是电量很小的点电荷 将其放入电场后对原电场强度无影响 指出 虽然可用同一电荷 q 在电场中各点所受电场力 F 的大小来比较各点的电场强弱 但是电 场力 F 的大小还和电荷 q 的电量有关 所以不能直接用电场力的大小表示电场的强弱 实验表明 在电场中的同一点 电场力 F 与电荷电量 q 成正比 比值 F q 由电荷 q 在电场中的位置所决定 跟 电荷电量无关 是反映电场性质的物理量 所以我们用这个比值 F q 来表示电场的强弱 2 电场强度 定义 电场中某一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 用 E 表示 公式 大小 E F q 适用于所有电场 单位 N C 意义 P13 提出问题 电场强度是矢量 怎样表示电场的方向呢 方向性 物理学中规定 电场中某点的场强方向跟正电荷在该点所受的电场力的方向相同 指出 负电荷在电场中某点所受的电场力的方向跟该点的场强方向相反 带领学生讨论真空中点电荷周围的电场 说明研究方法 将检验电荷放入点电荷周围的电场中 某点 判断其所受的电场力的大小和方向 从而得出该点场强 唯一性和固定性 电场中某一点处的电场强度 E 是唯一的 它的大小和方向与放入该点电荷 q 无关 它决定于电 场的源电荷及空间位置 电场中每一点对应着的电场强度与是否放入电荷无关 带领学生总结出真空中点电荷周围电场的大小和方向 在此过程中注意引导学生总结公式 E F q 和 E kQ r2的区别及联系 3 真空中 点电荷周围的电场 电场强度的叠加 1 点电荷周围的电场 大小 E kQ r2 只适用于点电荷的电场 方向 如果是正电荷 E 的方向就是沿着 PQ 的连线并背离 Q 如果是负电荷 E 的方向就是 沿着 PQ 的连线并指向 Q 参见课本图 14 7 说明 公式 E kQ r2中的 Q 是场源电荷的电量 r 是场中某点到场源电荷的距离 从而使学生 理解 空间某点的场强是由产生电场的场源电荷和该点距场源电荷的距离决定的 与检验电荷无 关 课程开发模板 文理科 12 提出问题 如果空间中有几个点电荷同时存在 此时各点的场强是怎样的呢 带领学生由检验 电荷所受电场力具有的叠加性 分析出电场的叠加原理 2 电场强度的叠加原理 某点的场强等于该点周围各个电荷单独存在时在该点产生的场强 的矢量和 二 课堂精讲例题 例题 1 题目 下列说法正确的是 A 根据 E F q 可知 电场中某点的场强与电场力成正比 B 根据 E kQ r2 可知电场中某点的场强与形成电场的点电荷的电荷量成正比 C 根据场强的叠加原理 可知合电场的场强一定大于分电场的场强 电场线就是点电荷在电场中的运动轨迹 难度分级 B 类 试题来源 山东模拟题 选题意图 对应知识点 电场强度及相关概念 解题思路 解析 这个问题涉及到有关电场的基本概念 E F q 作为电场强度的定义式 给出了 电场强度的一种测量方式或方法 而对于电场中的某一确定的点 放在该处的试探电荷的电荷量不 同 电荷受到的电场力也不同 但电场力和电荷量的比值却是不变的 即电场强度与电场力及试探 电荷的电荷量无关 而由场源电荷及研究点在场中的位置决定 对于点电荷形成的电场 确定点的 场强与形成电场的场源电荷的电量成正比 电场强度是矢量 合场强由平行四边形法则确定 作为 合场强的平行四边形的对角线不一定比作为分场强的平行四边形的邻边长 只有当电场线是直线 带电粒子只在电场力的作用下 电荷的初速度为零或初速度方向与电场线重合时 电荷的运动轨迹 才会与电场线重合 解法与答案 B 搭配课堂训练题 和例题相一致 起到巩固的作用 数量可根据课程容量设计 题目 电场强度的定义式 E F q 下列说法正确的是 A 该定义式只适用于点电荷形成的电场 课程开发模板 文理科 13 B F 是试探电荷所受到的力 q 是产生电场电荷的电荷量 C 电场强度的方向与 F 的方向相同 D 由该定义式可知 场中某点电荷所受的电场力大小与该点场强的大小成正比 例题 2 题目 如图所示 以 O 为圆心 r 为半径的圆与坐标轴的交点分别为 a b c d 空间有与 x 轴正方向相同的匀强电场 E 同时在 O 点固定 一个电荷量为 Q 的点电荷 如果把一个带电量为 q 的试探电荷放在 c 点 则恰好平衡 那么匀强电场的场强为多少 a d 两点的实际场强 为多少 难度分级 B 类 试题来源 海南模拟题 选题意图 对应知识点 场强计算 解题思路 解析 图示空间有匀强电场和点电荷形成的电场 任何一点的场强都是两个电场在该 处场强的合场强 由带电量为 q 的 试探电荷在 c 处于平衡可得 qE r Qq k 2 解得匀强电场的场强为 2 r kQ E 由正点电荷形成的电场场强方向从圆心沿半径方向向外 故在 a 点 点电荷场强方向沿 x 轴 正方向 在 d 点 点电荷场强方向沿 y 轴的正方向 在 a 点 为两个等大 同方向场强的合成 即 2 2 r kQ Ea 在 b 点 为两个等大 互相垂直的场强的合成 即 2 2 r kQ Eb 解法与答案 2 r kQ E 2 2 r kQ Ea 2 2 r kQ Eb 搭配课堂训练题 和例题相一致 起到巩固的作用 数量可根据课程容量设计 课程开发模板 文理科 14 题目 将一电荷量为 2 10 5的试探电荷放在点电荷 Q 的电场中的 P 点处 所受的电场力的大小为 2 10 2N 则 P 点的电场强度的大小为 N C 如果 P 点距点电荷 Q 为 10cm 则 Q 的电 荷量为 C 解析 应用场强定义和库仑定律求解 四 巩固练习 基础训练题 A 类 1 1 下列说法中正确的是 A 只要有电荷存在 电荷周围就一定存在着电场 B 电场是一种物质 它与其它物质一样 是不依赖我们的感觉而客观存在的东西 C 电荷间相互作用是通过电场而产生 电场最基本的特征是对处在它里面的电荷有力的作用 D 电场是人为设想出来的 其实并不存在 2 电场强度的定义式 E F q 下列说法正确的是 A 该定义式只适用于点电荷形成的电场 B F 是试探电荷所受到的力 q 是产生电场电荷的电荷量 C 电场强度的方向与 F 的方向相同 D 由该定义式可知 场中某点电荷所受的电场力大小与该点场强的大小成正比 3 下列关于点电荷的场强公式的说法中 正确的是 2 r kQ E A 在点电荷 Q 的电场中 某点的场强大小与 Q 成正比 与 r2成反比 B Q 是产生电场的电荷 r 是场强为 E 的点到 Q 的距离 C 点电荷 Q 产生的电场中 各点的场强方向一定都指向点电荷 Q D 点电荷 Q 产生的电场中 各点的场强方向一定都背向点电荷 Q 课程开发模板 文理科 15 4 关于电场力和电场强度 下列说法正确的是 A 电场强度的方向总是跟电场力的方向一致 B 电场强度的大小总是跟电场力的大小成正比 C 正电荷受到的电场力的方向跟电场强度的方向一致 D 电荷在某点受到的电场力越大 该点的电场强度越大 5 关于电势和电势能下列说法中正确的是 A 在电场中 电势高的地方 电荷在该点具有的电势能就大 B 在电场中 电势高的地方 放在该点的电荷的电量越大 它所具有的电势能也越大 C 在电场中的任何一点上 正电荷所具有的电势能一定大于负电荷具有的电势能 D 在负的点电荷所产生的电场中任何一点上 正电荷所具有的电势能一定小于负电荷所具有的 电势能 6 A 在场强较小处 电荷在该处的电势能也较小 B 电荷在场强为零处的电势能也为零 C 在场强相等的各点 电荷的电势能必相等 D 在选定为零电势的位置处 任何电荷的电势能必为零 7 如下图为某电场中的电场线和等势面 已知 A 10V C 6V ab bc 则 A B 8V B B 8V C B 8V D 上述三种情况都可能 提高训练 B 类 1 如图 在匀强电场中 a b 两点连线与电场线成 60 角 将正电荷由 a 点移 到 b 点 电场力做正功 可以判定电场线的方向是 填斜向上或 斜向下 如果 ab 相距 0 20m 场强为 2 103N C 正电荷的电量为 4 10 4C 则从 a 到 b 电荷的电势能 变化了 焦耳 2 一个电子以 v0 4 l07m s 的速度 方向与电场方向相同 射入电场强度 E 2 l05V m 的匀强电 场中 如图所示已知电子电量 e 1 6 10 19C 电子质量 m 9 1 10 31kg 试求 1 从电子的入射 点到达速度为 0 之点的两点间电势差是多少 两点间距离是多少 2 电子到达速度为 0 之点所需的时 间是多少 4 55 l03V 2 27 l0 2m 1 1 l0 9s 课程开发模板 文理科 16 3 如图所示真空中 A B 两点分别放置异种点电荷 QA QB QA 1 10 8C QB 4 10 8C 已知两点 电荷间库仑引力为 10 5N 求 若移去 B 处的电荷后 B 处的电场强度为多大 若不移去 B 处点电荷 则 AB 连线中点处 C 的场强是多大 4 如图所示 绝缘细线一端固定于 O 点 另一端连接一带量为 q 质量为 m 的 带正电小球 要使带电小球静止时细线与竖直方向夹角 可在空间加一匀强电 场 则当所加的匀强电场沿着什么方向时可使场强最小 最小的场强多大 这时 细线中的张力多大 5 如图所示 在真空中倾斜放置着两块带有异种电荷的平行金属板 A B 一质量为 m 电量为 q 的小球 自小孔 P 以水平速度 vo射入 经 t 秒后回到 P 点 设小球未碰到 B 板 求 两板间电场强度的大小 板与水平方向的夹角 综合迁移 C 类 1 点电荷 A B 带有等量正电荷 将第三个电荷 C 放在 A B 连线的中点恰好平衡 现将 B 作缓慢 地远离 A 点的运动 则 C 的运动情况是 A 靠近 A 的运动 B 远离 A 的运动 C 仍然保持静止 D 有可能靠近 A 也可能靠近 B 课程开发模板 文理科 17 2 如图所示 有一弯管 ab 其中心线是半径为 R 的一段圆弧 弧的圆心 处有一个点电荷 Q 有一束带负电的粒子流从 a 端的中点射入 恰能沿中 心线通过弯管的粒子应为 A 质量和速度均相同的粒子 B 电量和动量均相同的粒子 C 电量和动能均相同的粒子 D 电量和速度均相同的粒子 3 图中质量分别为 m 2m 3m 的三个小球 A B C 其中 B 球带的电荷量 为 Q A C 不带电 绝缘细线将它们相连 并把它们放在方向竖直向下 场强为 E 的匀强电场中 当将 A 拴住 三个小球均处于静止状态时 A B 间 的细线张力为 当将 A 球静止释放 则在释放 A 球的瞬间 A B 球间 的张力为 课程开发模板 文理科 18 第三讲 电势 电势差 电势能 课程目标课程目标 一 知识与技能 一 知识与技能 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 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 3 理解电势差的概念 会计算点电荷在电场力作用下 从电场中一点移动到 另一点时电场力所做的功 二 过程与方法 二 过程与方法 通过与前面知识的结合 理解电势能与静电力做的功的关系 从而更好的了解 电势能和电势的概念 三 情感态度与价值观 三 情感态度与价值观 尝试运用物理原理和研究方法解决一些与生产和生活相关的实际问题 增强 科学探究的价值观 课程重点课程重点 理解掌握电势能 电势 等势面的概念及意义 电势差的概念 电势能的改变与电场力做功的关系 电功计算 课程难点课程难点 掌握电势能与做功的关系 并能用此解决相关问题 电势差的定义 比值 及 在电场中电场力对电荷做功引起电荷的电势能的 减少 的认识 教学方法建议教学方法建议 加强和学生的交流 强化对学生独立解答问题能力的培养 避免因为传统的 授课形式造成学生对新知识的不理解和抵触 课堂精讲例题课堂精讲例题搭配课堂训练题搭配课堂训练题课后作业课后作业 A 类 1 道 1 道 6 道选材程度及数量选材程度及数量 B 类 1 道 1 道 5 道 课程开发模板 文理科 19 C 类 1 道 1 道 3 道 一 知识梳理 1 1 静电力做功的特点 静电力做功的特点 结合课本图 1 4 1 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 与重力做功类比 引出 2 2 电势能 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 静电力做功与电势能变化的关系 静电力做的功等于电势能的变化量 写成式子为 PBPA EEW AB 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 电场力力做多少功 电势能就变化多少 在只受电场力作用下 电势能与动能相互转化 而它们的总量保持不变 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 W 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 关于电势能零点的规定 P19 大地或无穷远默认为零 课程开发模板 文理科 20 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 ABABPA qELWE 举例分析 对图 1 4 1 中的各量附与一定的数值 后让学生计算 1 课时 3 3 电势 电势 表征电场性质的重要物理量度 通过研究电荷在电场中电势能与它的电荷量的比值得出 参阅 P20图 1 4 3 1 定义 电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值 叫做这一点的电势 用表 示 标量 只有大小 没有方向 但有正负 2 公式 与试探电荷无关 q Ep 3 单位 伏特 V 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 让学生思考和讨论 P21问题 引导学生分析问题与练习 3 4 4 4 等势面 等势面 定义 电场中电势相等的点构成的面 等势面的性质 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 电场线跟等势面一定垂直 并且由电势高的等势面指向电势低的等势面 等势面越密 电场强度越大 等势面不相交 不相切 等势面的用途 由等势面描绘电场线 几种电场的电场线及等势面 注意 等量同种电荷连线和中线上 连线上 中点电势最小 中线上 由中点到无穷远电势逐渐减小 无穷远电势为零 等量异种电荷连线上和中线上 连线上 由正电荷到负电荷电势逐渐减小 中线上 各点电势相等且都等于零 引导学生分析问题与练习 7 二 课堂精讲例题 课程开发模板 文理科 21 例题 1 题目 在静电场中 下列说法中错误的是 A 电场强度为零的点 电势也一定为零 B 电场强度处处相等的区域内 电势也一定处处相等 C 只在电场力作用下 正电荷一定从电势高的地方向电势低的地方移动 D 沿着电场线方向电势一定越来越低 难度分级 B 类 试题来源 江西模拟题 选题意图 对应知识点 电势的基本规律 解题思路 解析 电场强度和电势是从不同的角度描述电场性质的两个物理量 前者从力的角度 后者从能量的角度 两者之间没有直接的对于关系 在等量同种电荷形成的电场中 它们连线的中点电场强度为零 但电势却不为零 匀强电场的 场强处处相等 而沿着电场线方向电势却在不断降低 正电荷在电场中的移动方向还和它的初速度 方向有关 如果初速度是逆着电场线方向的 那么它移动的开始阶段从低电势向高电势 电场线的 方向是电势的降落的方向 综上所述 A B C 中的表述都是错误的 解法与答案 A B C 搭配课堂训练题 和例题相一致 起到巩固的作用 数量可根据课程容量设计 题目 如图所示 a b 为竖直向上的电场线上的两点 一带电质点在 a 由静止释放 沿 电场线方向向上运动 到 b 点速度恰好为零 下列说法中正确的是 A 带电质点在 a b 两点所受的电场力都是竖直向上的 B a 点电势比 b 点的电势高 C 带电质点在 a 点的电势能比在 b 点的电势能小 D a 点的电场强度比 b 点的电场强度大 课程开发模板 文理科 22 解析带电质点在 a 点 由静止释放向上运动 说明电场力向上 且应满足 Eaq mg 而又静止于 b 点 说明电场力仍向上 用 Ebq mg 选项 A D 正确 因不知质点的带电性质 故无法确定 a b 两点的电势高低 选项 B 错误 a 到 b 的运动过程中 电场力和重力做功 由动能定理可知 W电 W重 0 因为 W重为负值 故 W电必为正值 而电场力做正功 电势能减小 即 b 点的电势能小 于 a 点电势能 选项 C 错误 例题 2 题目 如图所示 光滑绝缘细杆竖直放置 细杆右侧距杆 0 3m 处有一固定的点 电荷 Q A B 是细杆上的两点 点 A 与 Q 点 B 与的连线与杆的夹角均为 37 一中间有小孔的带电小球穿在绝缘细杆上滑下 通过 A 点时加速度为 零 速度为 3m s 取 g 10m s2 求小球下落到 B 点时的加速度和速度的大小 难度分级 A 类 B 类 C 类 试题来源 选题意图 对应知识点 受力分析 电场力做功 动能定理 解题思路 解析 求小球至 B 的加速度 从受力分析出发 探求小球在 A B 两点的受力情况 从而确定加速度的关系 在 A 处 小球受力如图所示 由题意可知 K 0cos 2 mg r Qq 在 B 处 小球受力如图所示 由题意可知 K mamg r Qq cos 2 由 得 a 2g 20m s2 小球从 A 到 B 受到的合力为变力 故不宜用牛顿定律和运动学公式求解 抓住 A B 处在等势面上 由 A 到 B 电场力做功为零这个特点 用动能定理求解 mghAB 22 2 1 2 1 AB mvmv 解得 vB 5m s 课程开发模板 文理科 23 解法与答案 vB 5m s 搭配课堂训练题 和例题相一致 起到巩固的作用 数量可根据课程容量设计 题目 如图所示 在场强为 E 的匀强电场中 一电子 电量为 e 质量为 m 从电场中的 A 点沿电场线方向以速度 v0运动 到达 B 点是时速度为零 求 A B 两点间电势差 UAB为多少 哪点电势高 电子从 A 点运动到 B 点所用时间为多少 A B 两点间距离为多大 解析 电子在电场中只受电场力 电场力做功 由动能定理得 WAB 2 0 22 2 1 2 1 2 1 mvmvmv AB A B 两点的电势差 UAB e mv e mv q WAB 2 2 1 2 0 2 0 因为 UAB 0 所以 即 A 点电势高 A B 以 v0为正方向 从 A 至 B 设运动时间为 t 由动量定理得 Eet 0 mv0 t Ee mv0 设 A B 两点的距离为 s 由动能定理得 Ees 故 s 2 0 2 1 mv Ee mv 2 2 0 四 巩固练习 基础训练题 A 类 1 下列说法中正确的是 课程开发模板 文理科 24 A 电场强度和电势都是矢量 B 电势为零的地方 电场强度也一定为零 C 把电荷从电场中一点移至另一点电场力一定做功 D 把电荷从电场中一点移至另一点电场力有可能不做功 2 如图所示 在 O 点置一点电荷 Q 以 O 为圆心作一圆 现将一电荷从 A 分别移到圆上的 B C D 三点 则电场力做功最多的过程是 A 移到 B 的过程 B 移到 C 的过程 C 移到 D 的过程 D 三个过程一样多 3 关于电势差的说法中 正确的是 A 两点间的电势差等于电荷从其中一点移到另一点时 电场力所做的功 B 1C 电荷从电场中一点移动到另一点 如果电场力做了 1J 的功 这两点间的电势差就是 1V C 在两点间移动电荷时 电场力做功的多少跟这两点间的电势差无关 D 两点间的电势差的大小跟放入这两点的电荷的电量成反比 4 一个带电粒子射入一固定在 O 点的点电荷的电场中 粒子运动轨 迹如图虚线 abc 所示 图中实线表示电场的等势面 下列判断错误的是 A 粒子在 a b c 的过程中 电场力始终做正功 B 粒子在 a b c 的过程中 一直受静电引力作用 C 粒子在 a b c 的过程中 ab 段受引力 bc 段受斥力 D 粒子在 a b c 的过程中 ab 段逆着电场线 bc 段顺着电场线 5 四种电场的电场线如图 2 所示 一正电荷 q 仅在电场力作用下由 M 点向 N 点作加速运动 且 加速度越来越大 则该电荷所在的电场是图中的 6 有一个电量 q 3 10 6C 的点电荷 从某电场中的 A 点移动到 B 点 电荷克服电场力何做了 6 10 4J 的功 从 B 点移至 C 点 电场力对电荷做了 9 10 4J 的功 设 B 点为零电势 求 A C 两 点的电势和各为多少 A C 课程开发模板 文理科 25 提高训练 B 类 1 如图所示 a b 两点电势相同 电场强度也相同的是 A B C D 2 将一正电荷从无穷远处移向电场中 M 点 电场力做功为 6 0 10 9J 若将一个等量的负电荷从 电场中 N 点移向无穷远处 电场力做功为 7 0 10 9J 则 M N 两点的电势 M N有如下关系 A M N 0 B N M 0 C N M 0 D M N 0 3 把带电荷量 2 10 8C 的正点电荷从无限远处移到电场中 A 点 要克服电场力做功 8 10 6J 若 把该电荷从无限远处移到电场中 B 点 需克服电场力做功 2 10 6J 取无限远处电势为零 求 1 A 点的电势 2 A B 两点的电势差 3 若把 2 10 5C 的负电荷由 A 点移到 B 点电场力做的功 4 一个带负电的粒子 q 2 0 10 9C 在静电场中由 a 点运动到 b 点 在这过程中 除电场力外 其它力作的功为 6 0 10 5J 粒子动能增加了 8 0 10 5J 求 a b 两点间电势差 Uab等于多少 5 固定不动的正点电荷 A 带电量为 q 1 0 10 6 C 点电荷 B 从距 A 无穷远的电势为零处移到距 A 为 2cm 电势为 3000V 的 P 点 电场力做功为 1 8 10 3J 若把 B 电荷从 P 点由静止释放 释放 瞬间加速度大小为 9 109m s2 求 B 电荷能达到的最大速度 课程开发模板 文理科 26 综合迁移 C 类 1 如图所示 倾角为 300的直角三角形底边长为 2L 底边处在水平位置 斜 边为光滑绝缘导轨 现在底边中点处固定一正电荷 Q 让一个质量为 m 的带 正电的点电荷 q 从斜面顶端滑下 不脱离斜面 已测得它滑到仍在斜面上的 垂足 D 处速度为 v 加速度为 a 方向沿斜面向下 问该质点滑到斜面底端 C 点时的速度和加速度 各为多少 2 一个质量为 m 带有电荷 q 的小物体距 O 点为 x0 可在水平轨道 Ox 上运动 O 端有一与轨道垂直的固定墙 轨道处于匀强电场中 场强大小 为 E 方向沿 Ox 正方向 如图所示 小物体以初速度 vo沿 Ox 轴正方向运 动 运动时受到大小不变的摩擦力 f 的作用 且 f qE 设小物体与墙碰 撞时不损失机械能 且电荷量保持不变 求它停止运动前所通过的路程 3 长为 L 的绝缘细棒两端固定两金属小球 各带电量为 q 和 q 细棒可绕水 平轴 O 无摩擦转动 细棒放置在两平行金属板中间 两板间距离为 d 电压为 U 要使细棒从图所示位置转过 180 角 两小球克服电场力做功为 2Uql d 若细棒可承受最大力为 F 则细棒断裂所加在两板间最小电压 课程开发模板 文理科 27 第四讲 电容器与电容 课程目标课程目标 一 知识与技能 一 知识与技能 1 知道什么是电容器及常见的电容器 2 知道电场能的概念 知道电容器充电和放电时的能量转换 3 理解电容器电容的概念及定义式 并能用来进行有关的计算 4 知道平行板电容器的电容与哪些因素有关 有什么关系 掌握平行板电 容器的决定式并能运用其讨论有关问题 二 过程与方法 二 过程与方法 结合实物观察与演示 在计算过程中理解掌握电容器的相关概念 性质 三 情感态度与价值观 三 情感态度与价值观 体会电容器在实际生活中的广泛应用 培养学生探究新事物的兴趣 课程重点课程重点 掌握电容器的概念 定义式及平行板电容器的电容 课程难点课程难点 电容器的电容的计算与应用 教学方法建议教学方法建议 加强和学生的交流 强化对学生独立解答问题能力的培养 避免因为传统的 授课形式造成学生对新知识的不理解和抵触 课堂精讲例题课堂精讲例题搭配课堂训练题搭配课堂训练题课后作业课后作业 A 类 1 道 1 道 6 道 B 类 1 道 1 道 6 道 选材程度及数量选材程度及数量 C 类 1 道 1 道 3 道 一 知识梳理 课程开发模板 文理科 28 1 1 电容器 电容器 1 1 构造 任何两个彼此绝缘又相隔很近的导体都可以看成一个电容器 2 2 电容器的充电 放电 电容器的充电 放电 操作 操作 把电容器的一个极板与电池组的正极相连 另一个极板与负极相连 两个极板上就分别 带上了等量的异种电荷 这个过程叫做充电 现象 从灵敏电流计可以观察到短暂的充电电流 充电后 切断与电源的联系 两个极板间有电 场存在 充电过程中由电源获得的电能贮存在电场中 称为电场能 操作 操作 把充电后的电容器的两个极板接通 两极板上的电荷互相中和 电容器就不带电了 这个 过程叫放电 现象 从灵敏电流计可以观察到短暂的放电电流 放电后 两极板间不存在电场 电场能转化为 其他形式的能量 提问 电容器在充 放电的过程中的能量转化关系是什么 待学生讨论后总结如下 板书 充电 带电量 Q 增加 板间电压 U 增加 板间场强 E 增加 电能转化为电场能 放电 带电量 Q 减少 板间电压 U 减少 板间场强 E 减少 电场能转化为电能 2 2 电容 电容 与水容器类比后得出 说明 对于给定电容器 相当于给定柱形水容器 C 类比于横截面积 不变 这是量度式 不是关系式 在 C 一定情况下 Q CU Q 正比于 U 定义 电容器所带的电量 Q 与电容器两极板间的电势差 U 的比值 叫做电容器 的电容 公式 U Q C 单位 法拉 F 还有微法 F 和皮法 pF 1F 10 6F 10 12pF 4 电容的物理意义 电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量 是由电容器本身的性质 由导 体大小 形状 相对位置及电介质 决定的 与电容器是不是带电无关 3 3 平行板电容器的电容 平行板电容器的电容 1 演示 感应起电机给静电计带电 详参阅 P29图 1 7 4 说明 静电计是在验电器的基础上制成的 用来测量电势差 把它的金属球与一个导体相连 把它 的金属外壳与另一个导体相连 从指针的偏转角度可以量出两个导体之间的电势差 U 现象 可以看到 保持 Q 和 d 不变 S 越小 静电计的偏转角度越大 U 越大 电容 C 越小 保持 Q 和 S 不变 d 越大 偏转角度越小 C 越小 保持 Q d S 都不变 在两极板间插入电介质板 静电计的偏转角度并且减小 电势差 U 越小电 容 C 增大 2 结论 平行板电容器的电容 C 与介电常数 成正比 跟正对面积 S 成正比 跟极板间的距 离 d 成反比 课程开发模板 文理科 29 平行板电容器的决定式 真空 介质 kd S C 4 kd S C r 4 4 4 常用电容器 结合课本介绍 常用电容器 结合课本介绍 P P30 30 二 课堂精讲例题 例题 1