2019统编部编版高中物理必修第三册全册教案教学设计后附单元测试卷及答案(第九至十三章全)

【2019统编版】人教部编版高中物理必修第三册第九章《静电场及其应用》全章节备课教案教学设计目录第九章《静电场及其应用》9.1《电荷》优秀教案9.2《库仑定律》优秀教案9.3《电场电场强度》优秀教案9.4《静电的防止与利用》优秀教案第九章单元测试卷及答案第十章《静电场中的能量》10.1《电势能和电势》优秀教案10.2《电势差》优秀教案10.3《电势差与电场强度的关系》优秀教案10.4《电容器的电容》优秀教案10.5《带电粒子在电场中的运动》优秀教案第十章单元测试卷及答案第十一章《电路及其应用》11.1《电源和电流》优秀教案11.2《导体的电阻》优秀教案11.3《实验：导体电阻率的测量》优秀教案11.4《串联电路和并联电路》优秀教案11.5《实验：练习使用多用电表》优秀教案第十一章单元测试卷及答案第十二章《电能 能量守恒定律》12.1《电路中的能量转化》优秀教案12.2《闭合电路的欧姆定律》优秀教案12.3《实验：电池电动势和内阻的测量》优秀教案12.4《能源与可持续发展》优秀教案第十二章单元测试卷及答案第十三章《电磁感应与电磁波初步》13.1《磁场磁感线》优秀教案13.2《磁感应强度磁通量》优秀教案13.3《电磁感应现象及应用》优秀教案13.4《电磁波的发现及应用》优秀教案13.5《能量量子化》优秀教案第十三章单元测试卷及答案

9.1.《电荷》教学设计教学目标知识与技能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。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。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。教学重难点重点：电荷守恒定律。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。教学过程一、引入新课新的知识内容，新的学习起点。本节将学习静电学。将从物质的微观的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。【演示】摩擦过的琥珀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。【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。自然界中的两种电荷正电荷和负电荷：把用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷称为正电荷，用正数表示。把用毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电荷称为负电荷，用负数表示。电荷及其相互作用：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。二、进行新课1．电荷（1）原子的核式结构及摩擦起电的微观解释构成物质的原子本身就是由带电微粒组成。原子：包括原子核（质子和中子）和核外电子。（2）摩擦起电的原因：不同物质的原子核束缚电子的能力不同。实质：电子的转移。结果：两个相互摩擦的物体带上了等量异种电荷。（3）金属导体模型也是一个物理模型用静电感应的方法也可以使物体带电。【演示】把带正电荷的球C移近彼此接触的异体A，B。可以看到A，B上的金属箔都张开了，表示A，B都带上了电荷。如果先把C移走，A和B上的金属箔就会闭合。如果先把A和B分开，然后移开C，可以看到A和B仍带有电荷；如果再让A和B接触，他们就不再带电。这说明A和B分开后所带的是异种等量的电荷，重新接触后等量异种电荷发生中和。（4）静电感应：把电荷移近不带电的异体，可以使导体带电的现象。利用静电感应使物体带电，叫做感应起电。提出问题：静电感应的原因？带领学生分析物质的微观分子结构，分析起电的本质原因：把带电的球C移近金属导体A和B时，由于同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，使导体上的自由电子被吸引过来，因此导体A和B带上了等量的异种电荷。感应起电不是创造了电荷，而是使物体中的正负电荷分开，是电荷从物体的一部分转移到另一部分。2．电荷守恒定律：电荷既不会创生，也不会消灭，它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。3．元电荷电荷的多少叫做电荷量。符号：Q或q单位：库仑符号：C元电荷：电子所带的电荷量，用e表示。注意：所有带电体的电荷量或者等于e，或者等于e的整数倍。就是说，电荷量是不能连续变化的物理量。电荷量e的值：e=1.60×10-19C比荷：电子的电荷量e和电子的质量me的比值，为C/㎏三、巩固练习1．关于元电荷的理解，下列说法正确的是（）A．元电荷就是电子B．元电荷是表示跟电子所带电量数值相等的电量C．元电荷就是质子D．物体所带的电量只能是元电荷的整数倍2．5个元电荷的电量是________；16C电量等于________元电荷。3．关于点电荷的说法，正确的是（）A．只有体积很小的带电体才能看成点电荷B．体积很大的带电体一定不能看成点电荷C．当两个带电体的大小及形状对它们之间的相互作用力的影响可以忽略时，这两个带电体可看成点电荷D．一切带电体都可以看成点电荷四、说明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。

9.2.《库仑定律》教学设计教学目标一、知识与技能1．掌握库仑定律，知道点电荷的概念，并理解真空中的库仑定律。2．会用库仑定律进行有关的计算。二、过程与方法1．渗透理想化方法，培养学生由实际问题进行简化抽象建立物理模型的能力。2．渗透控制度量的科学研究方法。三、情感、态度与价值观通过元电荷的教学，渗透物质无限可分的辩证唯物主义观点。教学重难点重点：库仑定律和库仑力的教学。难点：关于库仑定律的教学教学方法探究、讲授、讨论、练习教学过程一、库仑定律1．电荷间的相互作用：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。提问：那么电荷之间的相互作用力和什么有关系呢？结论：电荷之间存在着相互作用力，力的大小与电量的大小、电荷间距离的大小有关，电量越大，距离越近，作用力就越大；反之电量越小，距离越远，作用力就越小。作用力的方向，可用同种电荷相斥，异种电荷相吸的规律确定。2．库仑定律：内容：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，与它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上。3．库仑定律表达式：4．对库仑定律的理解：（1）库仑定律的适用条件：真空中，两个点电荷之间的相互作用。a：不考虑大小和电荷的具体分布，可视为集中于一点的电荷。b：点电荷是一种理想化模型。c：介绍把带电体处理为点电荷的条件。d：库仑定律给出的虽是点电荷间的静电力，但是任一带电体都可看成是由许多点电荷组成的，据库仑定律和力的合成法则就可以求出带电体间的静电力大小和方向。（2）K：静电力恒量。重要的物理常数K=9.0×109N·m²/C2，其大小是用实验方法确定的。其单位是由公式中的F、q、r的单位确定的，使用库仑定律计算时，各物理量的单位必须是：F：N、q：C．r：m。（3）关于点电荷之间相互作用是引力还是斥力的表示方法，使用公式计算时，点电荷电量用绝对值代入公式进行计算，然后根据同性电荷相斥、异性电荷相吸判断方向即可。（4）库仑力也称为静电力，它具有力的共性。它与高一时学过的重力，弹力，摩擦力是并列的。它具有力的一切性质，它是矢量，合成分解时遵从平行四边形法则，与其它的力平衡，使物体发生形变，产生加速度。若点电荷不是静止的，而是存在相对运动，那么它们之间的作用力除了仍存在静电力之外，还存在相互作用的磁场力。（5）F是q1与q2之间的相互作用力，F是q1对q2的作用力，也是q2对q1的作用力的大小，是一对作用力和反作用力，即大小相等方向相反。二、库仑的实验研究方法：控制变量法1．F与r的关系2．F与q的关系【演示】库仑扭秤介绍：物理简史及库仑的实验技巧。1785年，法国物理学家。库仑，库仑扭秤实验实验技巧：小量放大；电量的确定。小结：（1）电荷间相互作用规律：同性相斥，异性相吸，大小用库仑定（2）电荷间作用力为一对相互作用力，遵循牛顿第三定律。（3）库仑定律适用条件：真空中静止点电荷间的相互作用力（均匀带电球体间、均匀带电球壳间也可）。【例题】试比较电子和质子间的静电引力和万有引力。已知电子的质量m1=9.10×10-31kg，质子的质量m2=1.67×10-27kg｡电子和质子的电荷量都是1.60×10-19C。分析：这个问题不用分别计算电子和质子间的静电引力和万有引力，而是列公式，化简之后，再求解。可以看出，万有引力公式和库仑定律公式在表面上很相似，表述的都是力，这是相同之处；它们的实质区别是：首先万有引力公式计算出的力只能是相互吸引的力，绝没有相排斥的力。其次，由计算结果看出，电子和质子间的万有引力比它们之间的静电引力小的很多，因此在研究微观带电粒子间的相互作用时，主要考虑静电力，万有引力虽然存在，但相比之下非常小，所以可忽略不计。三、课堂训练1．关于点电荷的下列说法中正确的是：()A．真正的点电荷是不存在的。B．点电荷是一种理想模型。C．足够小的电荷就是点电荷。D．一个带电体能否看成点电荷，不是看它的尺寸大小，而是看它的形状和大小对所研究的问题的影响是否可以忽略不计2．三个相同的金属小球A、B和C，原来C不带电，而A和B带等量异种电荷，相隔一定距离放置，A、B之间的静电力为F。现将C球分别与A、B接触后拿开，则A、B之间的静电力将变为（

）。A．F/2

B．F/4

C．F/8

D．3F/83．两个半径为0.3m的金属球，球心相距1.0m放置，当他们都带1.5×105C的正电时，相互作用力为F1，当它们分别带+1.5×105C和-1.5×105C的电量时，相互作用力为F2，则(

)A．F1=F2

B．F1＜F2

C．F1＞F2

D．无法判断

9.3.《电场电场强度》教学设计教学目标一、知识与技能1.粗略了解物理学史上对电荷间相互作用力的认识过程。2.知道电荷间的相互作用是通过电场发生的，电场是客观存在的。3.理解电场强度的概念及其定义，会根据电场强度的定义进行有关的计算。知道电场强度是矢量，知道电场强度的方向是怎样规定的。4.能根据库仑定律和电场强度的定义推导点电荷场强的计算式，并能用此公式进行有关的计算。5.知道场强的叠加原理，并能应用这一原理进行简单的计算。6.知道常见几种的电场线的特点。二、过程与方法1.经历“探究描述电场强弱的物理量”的过程，获得探究活动的体验。2.领略通过电荷在电场中所受静电力研究电场、理想模型法、比值法、类比法等物理学研究方法。三、情感态度与价值观1.体验探究物理规律的艰辛与喜悦。2.学习科学家严谨科学的态度。教学重点1.探究描述电场强弱的物理量。2.理解电场、电场强度的概念，并会根据电场强度的定义进行有关的计算。教学难点探究描述电场强弱的物理量。教学过程一、复习提问、新课导入教师：上一节课我们学习了库仑定律，请同学们回忆一下：库仑定律的内容是什么？学生回答：略教师：我们不免会产生这样的疑问：投影展示问题1：真空中？它们之间相隔一定的距离，又没有直接接触，这种相互作用是如何产生的呢？能不能通过离开地面的物体仍受到重力得到启示？投影展示“探究影响电荷间相互作用力的因素”。教师：这幅图大家不陌生，那么相同的小球在不同的位置所受作用力不一样，说明了什么？学生回答：库仑力的大小与距离有关。教师：其本质原因又是什么呢？教师：带着这两个疑问，本节课我们一齐来学习《电场电场强度》。（板书课题）二、新课教学（一）电场教师：请同学们带着这三个问题来自学“电场”内容，讨论并回答以下问题。（1）电荷间的相互作用是如何发生的？这一观点是谁提出来的？（2）请用自己的语言描述一下什么是电场？你能描述一下电场具有什么样的特点吗？（3）电场有什么本领？学生自学活动一：学生回答：（1）略；（2）略；教师启发引导：场是“物质”──它和分子、原子组成的实物一样，是一种客观存在。电视机、收音机信号的发射与接受就是电磁场在空间的传播；“特殊”──看不见、摸不着；“存在于电荷周围”并板书。（电场是）存在于电荷周围的一种特殊的物质。教师：场与实物是物质存在的两种不同形式。（3）学生回答：对放入其中的电荷有静电力的作用，电荷间的相互作用是通过电场实现的。如图：（二）科学探究描述电场强弱的方法教师：下面我们再来探讨：①相同的小球在不同的位置所受作用力不一样，其本质原因是什么呢？（对照“探究影响电荷间相互作用力的因素”图片说明）学生回答：电场强弱不同。②那么如何来描述电场的强弱呢？教师启发：像速度、密度等寻找一个物理量来表示。③如何来研究电场？（学生思考）教师启发引导：电场的本领是对场中的其他电荷具有作用力，这也是电场的最明显、最基本的特征之一。因此在研究电场的性质时，我们可以从静电力入手。（板书研究方法）教师：对于像电场这样，看不见，摸不到，但又客观存在的物质，可以根据它表现出来的性质来研究它，这是物理学中常用的研究方法。教师：还需要什么？学生回答：电场及放入其中的电荷。教师简述：①“探究影响电荷间相互作用力的因素”中的试探电荷；②场源电荷。师生共析对试探电荷的要求。教师：下面请同学们仔细观察模拟实验的动画演示，并描述你看到的现象说明了什么：①不同位置偏角不同；②增加试探电荷带电量偏角均增加。学生回答：不同位置受力不同；同一位置试探电荷带电量增加，受力增大，但不同位置受力大小关系不变。教师：下面我们再通过表格定量地来看一看：将表格填完整，并分析、比较表格中的数据有什么特点和规律，看你能否得出如何来描述电场的强弱。多媒体展示表格，学生回答后依次填入：①F1、F2、F3及F1＜F2＜F3；②2F1、3F1、4F1、nF1等。学生活动二：表一：（P1位置）试探电荷q2q3q4qnq静电力F12F13F14F1nF1表二：（P2位置）试探电荷q2q3q4qnq静电力F22F23F24F2nF2表三：（P3位置）试探电荷q2q3q4qnq静电力F32F33F34F3nF3（学生思考并交流讨论）学生回答：（1）不同的电荷，即使在电场中的同一点，所受静电力也不同，因而不能直接用试探电荷所受的静电力来表示电场的强弱；（2）电场中同一点，比值F/q是恒定的，与试探电荷的电荷量无关；（同一张表格）（3）在电场中不同位置比值F/q不同。（三张表格比较）（4）离源电荷近的位置比值F/q较大。师生共同小结：比值由电荷q在电场中的位置决定，与电荷q的电荷量大小无关，它才是反映电场性质的物理量。教师：在物理学中我们定义放入电场中某点的电荷所受的静电力F跟它的电荷量q的比值，叫做该点的电场强度。并板书。（三）电场强度1.定义：教师：以前我们还学过哪些物理量是用比值法来定义的？学生回答：略。教师：从它的定义，电场强度的单位是什么？学生回答：N/C介绍另一种单位并板书。2.单位：N/C或V/m，1N/C＝1V/m教师结合板画：在电场中不同位置，同种电荷受力方向不同，说明场强是矢量还是标量？学生（集体）回答：矢量3.匀强电场（1）定义：如果电场中各点电场强度的大小相等、方向相同，这个电场就叫做匀强电场。（2）特点：①电场方向处处相同。②场强大小处处相等。（四）点电荷的电场电场强度的叠加教师结合板画：电场中同一点放入正电荷和负电荷受力方向不同，如何确定场强的方向呢？教师：在物理学中作出了这样的规定。（板书）方向：电场中某点电场强度的方向跟正电荷在该点所受静电力的方向相同。教师：按照这个规定，如果放入电场中的是负电荷呢？学生回答：与负电荷在电场中某点所受静电力的方向相反。投影练习：练习1（加深对场强的理解，探讨点电荷的场强大小与方向）点电荷是最简单的场源电荷。设一个点电荷的电荷量为+Q，与之相距为r的A点放一试探电荷，所带电荷量为+q。（1）试用所学的知识推导A点的场强的大小，并确定场强的方向；（2）若所放试探电荷为-2q，结果如何？（3）如果移走所放的试探电荷呢？（请两位同学板演前两问后，共同完成第三问）师生共同归纳总结：1.点电荷电场的场强大小与方向。（多媒体动画演示方向的确定方法）2.电场强度是描述电场（力的）性质的物理量，在静电场中，它不随时间改变。电场中某点的场强完全由电场本身决定，与是否放入电荷，放入电荷的电荷量、电性无关！练习2（探讨场强的叠加，巩固对场强的理解及公式的灵活运用，加强计算能力培养）如图所示，真空中有两个点电荷Q1＝+3.0×10-8C和Q2＝－3.0×10-8C，它们相距0.1m，A点与两个点电荷的距离r相等，r＝0.1m。求：（1）电场中A点的场强；（2）在A点放入电量q＝－1×10-6C，求它受的电场力。教师：题中场源电荷不止一个，如何来确定电场中某点的场强？学生：平行四边形定则（请两位同学板演）教师：根据场强的叠加原理对于一个比较大的不能看成点电荷的带电物体产生电场的场强如何确定？学生思考后回答：无限等分成若干个点电荷。教师：根据以上方法，同学们设想一下一个半径为R的均匀带电球体（或球壳）外部产生电场的场强，如何求解？学生思考后回答：等效成电荷量集中于球心的点电荷。（五）电场线1.电场线的概念：电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线，曲线上每点的切线方向表示该点的电场强度方向，电场线不是实际存在的线，而是为了形象描述电场而假想的线2.展示几种常见的电场线三、小结通过本节课的学习，我们知道电荷间的相互作用是通过电场发生的，电场是存在于电荷周围的一种特殊的物质，它最基本的特征是对放入其中的电荷具有力的作用。正是利用电场的这一特性，我们通过研究试探电荷的所受静电力特点，引入了描述电场强弱的物理量──电场强度。电场强度是用比值法定义的，它是矢量，有方向。电场、电场强度的概念是电学中最重要的概念之一，它的研究方法和定义方法也是物理学中比较常见的方法。

9.4.《静电的防止与利用》教学设计教学目标1．知道什么是静电平衡状态，能说出静电平衡产生的条件。2．掌握静电平衡状态下的导体特点。3．了解尖端放电、静电屏蔽现象及其应用。教学重难点掌握静电平衡状态下的导体特点。教学过程一、复习提问、新课导入教师：上为什么给车加油前要触摸一下静电释放器？学生回答：略教师投影展示问题：把一只小鸟放入一个用金属网制成的鸟笼中，再把鸟笼放入高压电场中，鸟会安然无恙吗？如果人在金属笼子里，给笼子加上高压电，人安全吗？教师：带着这两个疑问，本节课我们一齐来学习《静电的防止与利用》。（板书课题）二、新课教学（一）静电感应教师：把金属导体放入电场中，导体上会出现怎样的现象？画图阐述：在电场中的导体沿着电场强度方向两端出现等量异种电荷的现象叫做静电感应。（二）静电平衡提问：1．电子的聚集会出现怎样的结果？提问：2．电子是否会永远这样定向运动下去？画图阐述：当导体内的自由电子不再发生定向移动时，导体达到静电平衡状态。提问：3．最终会出现怎样的现象？总结：静电平衡的条件通过学生们互相讨论积极回答：（三）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．导体内部无电场线分布，外表面处场强方向必跟该点的表面垂直。巩固练习例1：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处产生的场强的大小为多大？（四）静电平衡时导体上电荷的分布的特点1．静电平衡时导体内部没有净剩电荷，电荷只分布在导体的外表面。2．处于静电平衡状态的导体，在导体的外表面越尖锐的位置，电荷的密度越大（即单位面积电荷量多），周围的场强越大。3．尖端放电（1）导体尖端的电荷密度很大，附近的电场很强，空气中残留的带电粒子在强电场的作用下发生剧烈的运动，把空气中的气体分子撞散，即使分子中的正负电荷分离，这个现象叫做空气的电离。（2）那些所带电荷与导体尖端的电荷相反的粒子，由于吸引而奔向尖端，与尖端上的电荷中和，相当于导体从尖端失去电荷，这个现象叫做尖端放电。（3）应用：避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施。（五）静电屏蔽1．静电屏蔽的定义教师：回到课前的问题：把一只小鸟放入一个用金属网制成的鸟笼中，再把鸟笼放入高压电场中，鸟会安然无恙吗？如果人在金属笼子里，给笼子加上高压电，人安全吗？演示：处于静电平衡状态的导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的表面，如果将这个导体掏空呢？静电平衡时，内部没有电荷，所以导体壳内空腔里的电场强度也处处为0。教师：导体球壳内(或金属网罩)达到静电平衡后，内部场强处处为0，不受外部电场的影响，内部的仪器不会受到外电场的影响，这种现象叫做静电屏蔽。演示实验：2．静电屏蔽的应用（1）电力工人高压带电作业，全身穿戴金属丝网制成的衣、帽、手套、鞋，可以对人体起到静电屏蔽作业，使人安全作业。（2）三条输电线的上方还有两条导线，与大地相连，形成一个稀疏的金属网，把高压线屏蔽起来，免遭雷击。3．静电屏蔽的两种情况及本质（1）屏蔽外电场（2）屏蔽腔内电场（六）静电吸附——静电现象及其应用1．静电除尘2．静电植绒3．静电喷涂4．静电分选5．静电复印

第九章《静电场及其应用》测试卷(时间:60分钟满分:100分)一、选择题(本题共12个小题,每题4分,共48分。1~6是单选题,7~12是多选题,多选、错选均不得分,漏选得2分)1.关于电场线的下列说法中,正确的是()A.电场线上每一点的切线方向都跟电荷在该点的受力方向相同B.沿电场线方向,电场强度越来越小C.电场线越密的地方,同一试探电荷所受静电力就越大D.在电场中,顺着电场线移动电荷,电荷受到的静电力大小恒定2.关于库仑定律公式F=kq1q2A.该公式对任何情况都适用B.当真空中的两个电荷间的距离r→0时,它们之间的静电力F→∞C.当真空中的两个电荷之间的距离r→∞时,库仑定律的公式就不适用了D.当真空中的两个电荷之间的距离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3.如图所示,四个质量均为m、带电荷量均为+q的微粒a、b、c、d距离地面的高度相同,以相同的水平速度被抛出,除了a微粒没有经过电场外,其他三个微粒均经过电场强度大小为E的匀强电场(mg>qE),这四个微粒从被抛出到落地所用的时间分别是ta、tb、tc、td,不计空气阻力,则()A.tb<ta<tc<td B.tb=tc<ta=tdC.ta=td<tb<tc D.tb<ta=td<tc4.A、B、C三点在同一直线上,AB∶BC=1∶2,B点位于A、C之间,在B处固定一电荷量为Q的点电荷。当在A处放一电荷量为+q的点电荷时,它所受到的静电力为F;移去A处电荷,在C处放一电荷量为-2q的点电荷,其所受静电力为()A.-F2 B.F2 C.-F D5.如图所示,abcde是半径为r的圆的内接正五边形,当在顶点a、b、c、d、e处各固定一带电荷量为+Q的点电荷时,O点的电场强度为零;若在e处改为固定一带电荷量为-3Q的点电荷,a、b、c、d各处点电荷不变,则圆心O处的电场强度大小为(静电力常量为k)()A.4kQr2 B.3kQr2 C6.如图所示,一半径为R的绝缘环上,均匀地带有电荷量为Q的电荷,在垂直于圆环平面的对称轴上有一点P,它与环心O的距离OP=L。设静电力常量为k,关于P点的电场强度E,下列四个表达式中有一个是正确的,请你根据所学的物理知识,通过一定的分析,判断正确的表达式是()A.kQR2+LC.kQR(R2+7.如图所示,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θ。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,两带电小球可视为点电荷。小球A静止在斜面上,则()A.小球A与B之间静电力的大小为kB.当qdC.当qdD.当qd=mg8.下列关于电场强度的两个表达式E=Fq和E=kQr2A.E=Fq是电场强度的定义式,F是放入电场中的电荷所受的力,qB.E=Fq是电场强度的定义式,F是放入电场中的电荷所受的静电力,qC.E=kQr2是点电荷电场强度的计算式,D.从点电荷电场强度计算式分析库仑定律的表达式F=kq1q2r2,式kq2r2是点电荷q2产生的电场在点电荷q19.如图所示中带箭头的直线是某一电场中的一条电场线,在该直线上有a、b两点,用Ea、Eb分别表示a、b两点的电场强度大小,则()A.a、b两点电场强度方向相同B.电场线从a指向b,所以Ea>EbC.电场线是直线,所以Ea=EbD.不知a、b附近的电场线分布,Ea、Eb大小不能确定10.用电场线能很直观、很方便地比较电场中各点处电场强度的大小。如图甲所示是等量异种点电荷形成电场的电场线,图乙是场中的一些点:O是电荷连线的中点,E、F是连线中垂线上关于O对称的两点,B、C和A、D也关于O对称。则()A.B、C两点电场强度大小和方向都相同B.A、D两点电场强度大小相等,方向相反C.E、O、F三点比较,O的电场强度最强11.图甲为某一点电荷Q产生的电场中的一条电场线,A、B为电场线上的两点,一电子以某一速度沿电场线由A运动到B的过程中,其速度—时间图像如图乙所示,则下列叙述正确的是()A.电场线方向由B指向AB.电场强度大小EA>EBC.Q可能为负电荷,也可能为正电荷D.Q在A的左侧且为负电荷12.如图所示,AB是某点电荷电场中的一条电场线。在电场线上P处自由释放一个负试探电荷时,它沿直线向B点运动。对此现象,负试探电荷的运动情况可能是(不计电荷重力)()A.电荷向B做匀速运动B.电荷向B做匀加速直线运动C.电荷向B做匀减速直线运动D.电荷向B做加速度逐渐增大的直线运动二、实验题(本题共2个小题,每空1分,共12分)13.观察静电感应现象的操作如下。(1)带正电的C移近导体A,金属箔片,移走C之后金属箔片。

(2)带正电的C移近导体A,先把AB分开,再移走C,金属箔片,A带电,B带电,再让AB接触,金属箔片。

(3)带正电的C移近导体A,用手摸一下A或者B,移走C,再分开AB,金属箔片,A、B带电。

(4)把C碰一下A或者B,移走C,分开AB,A、B带电。

14.在探究“两电荷间相互作用力的大小与哪些因素有关”的实验中,一同学猜想可能与两电荷的距离和电荷量有关。他选用带正电的小球A和B,A球放在可移动的绝缘座上,B球用绝缘丝线悬挂于玻璃棒C点,如图所示。实验时,先保持两球电荷量不变,使A球从远处逐渐向B球靠近,观察到两球距离越小,B球悬线的偏角越大;再保持两球的距离不变,改变小球所带的电荷量,观察到电荷量越大,B球悬线的偏角越大。实验表明:两电荷之间的相互作用力,随其距离的而增大,随其所带电荷量的而增大。

此同学在探究中应用的科学方法是(选填“累积法”“等效替代法”“控制变量法”或“演绎法”)。

三、计算题(本题共4个小题,每题10分)15.如图所示,把一个倾角为θ的光滑绝缘斜面固定在匀强电场中,电场方向水平向右,有一质量为m、带电荷量为+q的物体以初速度v0从A端滑上斜面恰好沿斜面匀速运动,求匀强电场的电场强度的大小。(重力加速度取g)16.如图所示,竖直放置的两块足够大的带电平行板间形成一个方向水平向右的匀强电场区域,电场强度E=3×104N/C。在两板间用绝缘细线悬挂一个质量m=5×10-3kg的带电小球,静止时小球偏离竖直方向的夹角θ=60°(g取10m/s2)。试求:(1)小球的电性和电荷量;(2)悬线的拉力;(3)若小球静止时离右板d=53×10-2m,剪断悬线后,小球经多少时间碰到右极板。17.如图所示,均可视为质点的三个物体A、B、C在倾角为30°的光滑绝缘斜面上,A绝缘,A与B紧靠在一起,C紧靠在固定挡板上,质量分别为mA=0.43kg,mB=0.20kg,mC=0.50kg,其中A不带电,B、C的电荷量分别为qB=+2×10-5C、qC=+7×10-5C且保持不变,开始时三个物体均能保持静止。现给A施加一平行于斜面向上的力F,使A做加速度a=2.0m/s2的匀加速直线运动,经过时间t,力F变为恒力。已知静电力常量k=9.0×109N·m2/C2,g取10m/s2。求:(1)开始时BC间的距离L;(2)F从变力到恒力需要的时间t。18.在电场强度为E的匀强电场中,取O点为圆心、r为半径作一圆周,在O点固定一电荷量为+Q的点电荷,a、b、c、d为相互垂直的两条直线和圆周的交点。当把一试探电荷+q放在d点恰好平衡(如图所示,不计重力),求:(1)匀强电场电场强度E的大小、方向。(2)试探电荷+q放在点c时,受力Fc的大小。(3)试探电荷+q放在点b时,受力Fb的大小、方向。

参考答案一、选择题1.解析电场线上某点的切线方向就是该点的电场强度方向,和正电荷受力方向相同,和负电荷受力方向相反,故A选项错;电场强度的大小用电场线的疏密表示,与电场线的方向无关,故B、D选项错,C选项对。答案C2.解析库仑定律适用于真空中点电荷,当真空中两电荷间的距离r→0时,两电荷不能看成点电荷,公式不适用,故选项D对。答案D3.解析根据四个微粒所受静电力的情况可以判断出,竖直方向上的加速度大小关系为ab>aa=ad>ac,又由h=12at2得tb<ta=td<tc,选项D答案D4.解析设A处电场强度为E,则F=qE;由点电荷的电场强度公式E=kQr2可知,C处的电场强度为-E4,在C处放电荷量为-2q的点电荷,其所受静电力为F'=-2q·-E4=答案B5.解析初始时,O点的电场强度大小为零,若取走e处的点电荷,则其余点电荷在O处产生的合电场强度大小为kQr2,方向为O→e;若在e处换上电荷量为-3Q的点电荷,则该点电荷在O处产生的电场强度大小为k3Qr2,方向也为O→e,因此叠加可得,圆心O处的电场强度大小为答案A6.解析将圆环分为n个小段,当n相当大,每一小段都可以看作点电荷,其所带电荷量为q=Qn,由点电荷电场强度公式可求得每一点电荷在P处的电场强度为E=kQnr由对称性可知,各小段带电环在P处的电场强度E的垂直于轴向的分量Ey相互抵消,而E的轴向分量Ex之和即为带电环在P处的电场强度E,即E=nEx=n×kQn(L2答案D7.解析根据库仑定律可得两小球之间的静电力大小为F=kq2d2,选项A对;当细线上的拉力为0时,小球A受到静电力、斜面支持力、重力,由平衡条件得kq2d2=mgtanθ,解得qd=mgtanθk答案AC8.解析公式E=Fq是电场强度的定义式,适用任何电场。E=kQr2是点电荷电场强度的计算公式,只适用于点电荷电场,库仑定律公式F=kq1q2r2可以看成q答案BCD9.解析由于电场线上每一点的切线方向跟该点的电场强度方向一致,而该电场线是直线,故A对。电场线的疏密表示电场的强弱,只有一条电场线时,则应讨论如下:若此电场线为正点电荷电场中的,则有Ea>Eb;若此电场线为负点电荷电场中的,则有Ea<Eb;若此电场线是匀强电场中的,则有Ea=Eb;若此电场线是等量异种点电荷电场中那一条直的电场线,则Ea和Eb的关系不能确定。故正确选项为A、D。答案AD10.D.B、O、C三点比较,O点电场强度最弱解析由对称性可知,B、C两点电场强度大小和方向均相同,A对;A、D两点电场强度大小相同,方向也相同,B错;在两电荷连线的中垂线上,O点电场强度最强,在两点电荷连线上,O点电场强度最弱,C、D对。答案ACD11.解析根据速度—时间图像分析,电荷做加速度减小的加速运动,所以静电力向右,电场线方向向左,A对;加速度减小,静电力减小,电场强度减小,B对;根据点电荷电场特点,Q只能在A的左侧且为负电荷,D对。答案ABD12.解析由于负电荷从P点静止释放,它沿直线运动到B点,说明负电荷受力方向自P指向B,则电场强度方向自A指向B。由于正电荷、负电荷、异种电荷以及平行且带异种电荷的金属板等都能产生一段直线电场线,所以只能确定负电荷受的静电力方向向左(自P指向A),不能确定静电力变化情况,也就不能确定加速度变化情况,加速度可能减小,可能不变,可能增大,故选项BD对,选BD。答案BD二、实验题13.解析(1)C靠近A,A端感应出负电荷,B端感应出正电荷,电子从B端移到A端,金属箔片张开,移走C之后金属箔片闭合。(2)C靠近A,金属箔片张开,先分开AB再移走C,金属箔片张开,A带负电,B带正电,再让AB接触,金属箔片闭合。(3)C靠近A,用手摸一下A或者B,手上的电子移到B,移走C分开AB,AB带负电。(4)C碰一下A或者B,电子转移到C上,移走C再分开AB,AB带正电。答案(1)张开闭合(2)张开负正闭合(3)张开负(4)正14.解析由题意知,悬线夹角越大,说明受力越大,故两电荷之间的相互作用力,随其距离的减小而增大,随其所带电荷量的增大而增大。此同学在探究中应用的科学方法是控制变量法。答案减小增大控制变量法三、计算题15.解析物体匀速运动,说明它受到的重力、静电力、支持力的合力为零,如图所示。由平衡条件知F=mgtanθ根据电场强度的定义知E=Fq=mg答案mgqtan16.解析(1)小球受静电力向右,故带正电,受力分析如图所示。由平衡条件有Eq=mgtan60°解得q=533×10-6(2)由平衡条件得F=mg解得F=0.1N(3)剪断细线后,小球在水平方向做初速度为零的匀加速直线运动,竖直方向做自由落体运动。在水平方向上有ax=Eqmd=12ax联立以上两式解得t=0.1s答案(1)正电533×10-6C(2)0.1N(3)017.解析(1)A、B、C静止时,以AB为研究对象有:(mA+mB)gsin30°=k解得:L=2.0m。(2)给A施加力F后,AB沿斜面向上做匀加速运动,AB分离时两者之间弹力恰好为零,对B用牛顿第二定律得:kqBqCl2-mBg解得:l=3.0m由匀加速运动规律得:l-L=12at解得:t=1.0s。答案(1)2.0m(2)1.0s18.解析(1)试探电荷+q放在d点时,受+Q的作用力方向竖直向上。根据平衡条件可知qE=kQqr2,匀强电场对+q解得E=kQr2(2)试探电荷+q放在点c时,受+Q的作用力方向向左,大小为kQqr2,受匀强电场的作用力方向向下,大小为所以+q放在点c时受力Fc=2kQq(3)试探电荷+q放在点b时,受+Q的作用力方向向下,大小为kQqr2,受匀强电场的作用力方向向下,大小为所以+q放在点d时受力Fd=2kQqr答案(1)kQr2,方向竖直向下(2)2kQqr

10.1.《电势能和电势》教学设计教学目标一、知识与技能1．理解静电力做功与路径无关、电势能的概念。2．理解电势的概念，知道电势是描述电场能的性质的物理量。3．明确电势能、电势、静电力的功与电势能的关系。二、过程与方法1．通过对知识的类比能力，培养学生对现象的归纳能力，对问题的分析、推理能力。2．通过学生的理论探究，培养学生分析问题、解决问题的能力。培养学生利用物理语言分析、思考、描述概念和规律的能力。三、情感、态度与价值观1．利用知识类比和迁移激发学生学习兴趣，培养学生灵活运用知识和对科学的求知欲。2．利用等势面图像的对称性，形态美以获得美的享受、美的愉悦，自己画图，在学习知识的同时提高对美的感受力和鉴别力。3．在研究问题时，要培养突出主要矛盾，忽略次要因素的思维方法。教学重点理解掌握电势能、电势的概念及意义。教学难点握电势能与做功的关系，并能学以致用。教学过程一、复习提问、新课导入1．静电力，电场强度概念，指出前面我们从力的性质研究电场，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：如图所示从静电场中静电力做功使试探电荷获得动能入手，提出问题：是什么转化为试探电荷的动能？二、新课教学（一）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。（1）q沿直线从A到B（2）q沿折线从A到M、再从M到B（3）q沿任意曲线从A到B结果都一样，即：W=qELAM=qELAB与重力做功类比，引出：【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。（二）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。1．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：WAB=EPA-EPB2．注意：①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。②电场力做多少功，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。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。④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，即EP=W。⑤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。⑥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：大地或无穷远默认为零。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做的功。如上式，若取B为电势能零点，则A点的电势能为：EPA=WAB=qELAB举例分析：对图中的各量附与一定的数值，后让学生计算。（三）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。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，叫作电场在这一点的电势。用表示，标量，只有大小，没有方向，但有正负。2．公式：φ=E3．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）三、巩固练习1．将带电量为6×10-6C的负电荷从电场中的A点移到B点，克服电场力做了3×10-5J的功，再从B移到C，电场力做了1.2×10-5J的功，则（1）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？2．一个电荷只在电场力作用下从电场中的A点移到B点时，电场力做了5×10－6J的功，那么（）A．电荷在B处时将具有5×10－6J的电势能B．电荷在B处将具有5×10－6J的动能C．电荷的电势能减少了5×10－6JD．电荷的动能增加了5×10－6J3．如图所示，A、B为某电场线上的两点，那么以下的结论正确的是（）A．把正电荷从a移到b，电场力做正功，电荷的电势能减少B．把正电荷从a移到b，电场力做负功，电荷的电势能增加C．把负电荷从a移到b，电场力做正功，电荷的电势能增加D．从a到b电势逐渐降低4．有关电场中某点的电势，下列说法中正确的是（）A．由放在该点的电荷所具有的电势能的多少决定B．由放在该点的电荷的电量多少来决定C．与放在该点的电荷的正负有关D．是电场本身的属性，与放入该点的电荷情况无关【板书设计】一、静电力做功的特点：与路径无关，只与起点和终点的位置有关二、电势能：电荷在电场中具有的势能1．静电力做的功等于电势能的减少量：WAB=EPA-EPB静电力做正功，电势能减少静电力做负功，电势能增加2．电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该点移动到零势能位置时所做的功3．电势能是相对的，须建立零势能参考面。电势能有正负之分，负值表示比零还要小三、电势1．定义：φ=2．单位：伏特：V，1V=1J/C3．沿电场线方向电势降低4．电势和电势能都是相对的，且为标量，正负号均表示大小5．已知电势求电势能E

10.2《电势差》教学设计教学目标1．知道电势差的概念，知道电势差与电势零点的选择无关。2．掌握两点间电势差的表达式，知道两点之间电势差的正、负与这两点电势高低之间的对应关系。3．知道在电场中移动电荷时静电力做功与两点间电势差的关系，会应用静电力做功的公式进行计算。教学重难点知道在电场中移动电荷时静电力做功与两点间电势差的关系，会应用静电力做功的公式进行计算。教学过程一、新课教学1．电势差：（又叫电压）（1）定义：电场中两点间电势的差值叫作电势差，也叫电压。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：U（3）单位：伏特符号：V1V=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。例如：UAB=10V，移动1库仑正电荷电场力做功为10J，移动1库仑负电荷电场力做功－10J。2．静电力做功与电势差的关系教师引导：（1）UAB由什么决定？跟WAB、由电场本身的因素决；与WAB、q（2）WAB跟q、U跟q、UAB注意：应用公式φ=EPq，U3．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，U（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。【例1】在匀强电场中把电荷量为2.0×10－9C的点电荷从A点移动到B点，静电力做的功为1.6×10－7J。再把这个电荷从B点移动到C点，静电力做的功为-4.0×10－7J。（1）A、B、C三点中，哪点电势最高？哪点电势最低？（2）A、B间，B、C间，A、C间的电势差各是多大？（3）把电荷量为-1.5×10－9C的点电荷从A移动到C，静电力做的功是多少？（4）根据以上结果，定性地画出电场分布的示意图，标出A、B、C三点可能的位置。【解答】（1）A→B，电场力正功，φB→C，电场力负功，φC>∴（2）UAB=U（3）U（4）说明：应用UAB【例2】一个电荷量为1×10－5C的电荷，从电场外某点移到电场内的一点A时，克服电场力做功0.006J，则A点的电势为600V；如果此电荷从电场外移到电场内的另一点B时，电场力做功0.002J，则B点的电势为200V，UAB=400V；若有另一电荷量为0.2C的负电荷从A移到B点，电场力做正功，大小为80J。4．等势面定义：电场中电势相同的各点构成的面叫做等势面。教师引导：（1）观察等势面与电场线的疏密情况有什么特点？说明什么问题？（2）观察等势面与电场线的的方向有什么特点？（3）思考：在等势面上移动电荷，静电力做功有什么特点？总结等势面的特点：（1）等势面越密的位置，电场强度越大。（2）等势面与电场线垂直，并且由电势高的等势面指向电势低的等势面。（3）在等势面上移动电荷静电力不做功。展示几种常见电场的等势面【练习1】如图所示，虚线a、b和c是某静电场中的三个等势面，它们的电势分别为φA、φB和φA．粒子从K到L的过程中，电场力做负功B．粒子从L到M的过程中，电场力做负功C．粒子从K到L的过程中，电势能增加D．粒子从L到M的过程中，动能减少【练习2】如图所示，三个等差等势面上有a、b、c、d四点，若将一个正电荷由c经a移动到d电场力做正功W1，若由c经b移动到d电场力做正功W2，则（）A．W1>WB．W1<C．W1=D．W1=二、课堂小结1.电势差：两点的电势之差，也叫电压。2.电势差的单位：伏特符号V1V=1J/C3.电势差是标量。4.静电力做功与电势差的关系：WU5.电势差UAB与q、WAB均无关，仅与电场中A、B两位置有关。故电势差反映了电场本身的性质。6.电势的高低与参考点的选取有关，但电势差与参考点的选取无关。

10.3《电势差与电场强度的关系》教学设计教学目标一、知识与技能1．理解匀强电场中电势差与电场强度的关系U=Ed，并且能够推导出这个关系式。2．会用关系式U=Ed进行有关的计算。3．理解电势与场强无直接的关系。二、过程与方法通过推导电场强度与电势差的关系，使学生的分析能力和推理能力得到进一步培养。三、情感、态度与价值观通过从不同角度认识电场强度与电势、电势差的关系，使学生在遇到具体问题时要注意分析，不要武断地下结论，使学生养成多角度多方面看问题的学习品质。教学重难点电势与场强无直接的关系；会用关系式U=Ed进行有关的计算。教学过程一、复习提问、新课导入【提问】你学过哪些描述电场性质的物理量？【学生答】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。【提问】等势面有哪些特点？【学生答】等势面的特点：①沿等势面移动电荷电场力不做功；②等势面与电场线垂直，且电场线从高电势指向低电势；③任两个等势面不相交。【过渡】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。二、新课教学1．电势差与电场强度的关系【提问】在场强为E的匀强电场中，将一个带电量为q的正电荷由A点移动到B点，电场力做了多少功？【学生答】W=qUABF=EqW=Fd=Eqd【提问】在场强为E的匀强电场中，将一个带电量为q的正电荷由A点移动到B点，电场力做了多少功？A、B两点间的电势差是多少？从A到C呢？其中AB=S，AC=d；AB和AC的夹角为??。【学生答】解：F=EqWABUWU总结：从A到B与从A到C相同！在匀强电场中，沿场强方向的两点间的电势差等于场强与这两点的距离的乘积。U=Ed在匀强电场中，场强在数值上等于沿场强方向每单位距离上的电势差E=U/d一起总结适用条件：（1）匀强电场（2）d为沿场强方向电荷移动的距离2．探究电势与电场强度的关系【提问】电场强度大电势是否一定高？反之又如何？学生：思考并回答上面的问题。E的值是客观存在的，而电势的值与零电势点选取有关，所以上述问题不可能有肯定答复。教师：那一般地，规定了无穷远处为零电势点，上述问题如何？【提示学生】可从直观表示它们的电场线和等势面的分布图讨论。【学生分析】一些同学举到了正点电荷电场的例子分析：∵A点比B点所在处电场线密，∴EA＞EB而沿电场线方向电势逐渐降低∴φA＞φB故E大处，φ一定高。【提醒学生注意】不能从若干特殊例子随便概括出带有一般性的结论。要想肯定一个命题，必须做一般性的证明，要想否定一个命题，只要举出一个反例即可。【学生举例】有同学会想到负点电荷的电场。由图可知：EC＞ED而φA＜φ反之，学生由以上两例分析得：φ高处E也不一定大。教师：总结，E大处φ不一定高；φ高处E不一定大。【提问】电场强度为零的点电势一定为零吗？反之又如何呢？（若规定无穷远处为零电势点）等量同种点电荷连线中点：根据场强的叠加，此点E=0，而选取一条无限接近该点的电场线可知：沿电场线方向电势降低，至无穷远处为0，则该点φ＞0等量异种点电荷连线中点：由图知，两点电荷连线的中垂线为一等势面而伸向无穷远，∴此点φ=0，而由图可得，此点E≠0总结，E为零处φ不一定为零；φ为零处E不一定为零结论：场强与电势无直接关系。3．三个场强公式的区别4．场强与电势的比较三、巩固练习【练习1】如图，在匀强电场中的M、N两点距离为2cm，两点间的电势差为5V，M、N连线与场强方向成60°角，则此电场的电场强度多大？解：根据，得=500V/m。【练习2】如图所示，在场强为E＝4.0×103N/C的匀强电场中有相距5cm的A、B两点，两点连线与电场强度成30°角。求A、B两点间的电势差。解析：A、B连线不沿电场方向，不能直接用公式UAB＝Ed计算A、B两点间的电势差。根据匀强电场的等势面是与场强方向垂直的平面这一性质，可过B点作一等势面，在等势面上找一点，使A、的连线沿场强方向，求即可。解：过B点作一垂直于电场线的平面即等势面，过A点作电场线的平行线，二者交于点，如图，显然N/C=1.7×102N/C说明：用本节的两个公式解题一定要注意适用条件，还要注意必须使用国际单位。通过此题可以看出场强方向是电势降落最快的方向，即是通过相同距离电势降落最大的方向。这个结论对非匀强电场也成立。【练习3】图中，A、B、C三点都在匀强电场中，已知AC⊥BC，∠ABC=60°，BC＝20cm。把一个电量q=10-5C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J，则该匀强电场的场强大小和方向是（）。A．865V/m，垂直AC向左B．865V/m，垂直AC向右C．1000V/m，垂直AB斜向上D．1000V/m，垂直AB斜向下解析：把电荷q从A移到B电场力不做功，说明A、B两点在同一等势面上。因该电场为匀强电场，等势面应为平面，故图中直线AB即为等势线，电场方向应垂直于等势面，可见，选项A、B不正确。V=-173V，B点电势比C点低173V，因电场线指向电势降低方向，所以场强方向必垂直于AB斜向下。场强大小=V/m=1000V/m。

10.4《电容器的电容》教学设计教学目标1．了解电容器概念及基本作用。2．了解电容器的结构，了解常用电容器种类。3．知道平行板电容器的电容跟哪些因素有关，有什么关系？教学重点电容的概念，影响电容大小的因素。教学难点电容的概念，电容器的电量与电压的关系，电容的充、放电。教学过程一、新课引入教师：两块相互靠近，平行放置的金属板，如果分别带上等量异种电荷，它们之间有没有电场？两金属板间有没有电势差？教师归纳小结由此可见，相互靠近的两金属板构成的装置具有储存电荷的作用，或者说它可以容纳电荷，而两板所带正、负电荷越多，板间电场就越强，两板间的电势差就越大。那么有什么方法可以使两金属板带上正、负电荷呢？将两金属极分别按到电源的正、负两板上（同时画出电路）将“25V，4700μF”电容器（出示实物）充以16V电压，然后短路放电产生白炽的火花，并发出较大的声响。然后教师明确告诉学生“电容器可以容纳电荷”。如何解释这一现象呢？（学生疑惑）现在我们来学习有关电容器的知识。二、新课教学1．电容器电容器是电气设备中的一种重要元件，在电子技术、电工技术中有很重要的应用。收音机、电视机、充电器、电风扇、日光灯等电器中有广泛的应用。（1）电容器的构成在两个相互靠近的导体中间夹上一层绝缘物质（也叫电介质）就是一个电容器。这两个导体叫做电容器的两个极。教师出示平行板电容器、纸介电容器（展开），介绍它们的内部结构，并指出平行板电容器是最简单的电容器，再介绍一般电容器的符号。2．常用电容器教师介绍常用电容器的种类：（1）固定电容器：电容固定不变。（2）可变电容器：两极由两组铝片组成，固定的一组铝片叫做定片；可以转动的一组铝片叫做动片；空气为电介质。（通过改变两极间的正对面积或距离来改变电容。）3．电容器使用时应注意的问题通过演示电容器上的参数强调电容器使用时应注意的问题：（1）电容器的击穿电压加在电容器两极板上的电压不能超过某一限度，超过这个限度，电介质将被击穿，电容器损坏，这个极限电压称为击穿电压。（2）电容器的额定电压电容器正常工作时两极板上的最大电压。电容器外壳上标的就是额定电压，它比击穿电压要低。（3）电解电容器的极性电解电容器在使用时注意正负极，长引脚为正极。【例题1】某电容器上标有“1.5μF9V”的字样，则（B）A．该电容器所带电荷量不能超过1.5CB．该电容器所加电压不能超过9VC．该电容器击穿电压为9VD．当给该电容器加4.5V的电压时，它的电容值变为0.75μF4．电容器充放电使电容器带电叫做充电，把电容器的一个极板接电池组的正极，另一个极板接电池组的负极，两个极板分别带上了等量的异种电荷，电容器的一个极板上所带电量的绝对值叫做电容器所带的电量，充了电的电容器的两极板之间有电场。两板之间有电势差（电压）使充电后的电容器失去电荷叫做放电，用一根导线把电容器的两极接通，两极上的电荷互相中和，电容器就不带电了，放了电后两极之间不再存在电场，也没有电势差。教师讲解充、放电过程电荷移动，电场、电势差的变化。5．电容电容器充电后的带电量跟两极板间电势差有什么关系？（学生疑惑，思考片刻）我们用实验来分析。分别用8V、12V、16V电源给“25V4700μF”电容器充电，再放电，观察放电的火花与声响（增加学生感性认识）。结果：“25V4700μF”充8V，放电产生桔红色火星，几乎无声音。充12V，放电产生白色炽光，有声音。充16V，放电产生更强的白炽火花，很大声音。由此可知，电容器充电后的带电量Q，是跟它的两极间的电势差（电压）有关的。两极间电势差随所带电量的增加而增加。用不同电容器重做上述实验，又如何？用16V电源分别给“25V4700μF”和“25V1000μF”的电容器充电，再放电。结果：“25V4700μF”放电产生白炽的火花放电“25V1000μF”放电产生桔红色的火星放电由此可知，不同的电容器，电势差增加1V所需要增加的电量是不同的。师生总结实验结果同一电容器，两极间电势差随所带电量的增加而增加，对不同的电容器，电势差增加1V所需要增加的电量是不同的。为了表示这种特征，我们把使电容器的两极间的电势差增加1V所需的电量，叫做电容器的电容。两极板间的电势差增加1伏所需的电量多，电容器的电容大。所需电量少，电容器的电容小。因此，电容是表征电容器容纳电荷的本领大小的物理量。这种情形相当于直筒容器容纳水的情形，以下两个不同的容器，要使水面升高1cm所需的水量不同，乙容器比甲容器所需要的水量多，说明了乙容器容纳水的本领比甲容器大。（类比法）电容器水容器容纳储存电荷容纳储存水电荷量Q水量V电势差U水位差h电容C横截面S电容的符号是C，国际单位制里电容的单位是法拉，简称法，符号是F教师说明法的含义，再介绍较小的单位微法、皮法。1μF=10-6F1pF=10-6μF=10-12F电容是表征电容器容纳电荷特性的物理量，它的大小是由电容器的本身结构决定的（如装水容器的装水本领由容器本身结构决定一样）电容器的电容跟两极板的正对面积、两极板的距离以及两极板间的电介质都有关系，增大两极板正对的面积，电容就增大。减少极板间距离，电容也增大。6．平行板电容器电容电容器中具有代表性的一种。（1）构成：两块平行相互绝缘金属板。构成里可强调一下：①两极间距d；②两极正对面积S。描述一对平行板的几何特性。注意说明，两板所带电量应是等量异号的（前面实验已证明）。（2）量度：，Q是某一极板所带电量的绝对值。（3）影响平行板电容器电容的因素：实验：先说明静电计的作用：指针偏角越大，指针与壳间电势差越大。充电完毕后，断开极板A、B与起电机连线，Q不变，改变A、B极板间距离，可见板间距增大时，静电计指针偏角变大，板间距减小时，静电计指针偏角减小。分析：d增大，C＝，Q不变，U增大，C减小。d增大，C＝，U减小，C增大。①理论和实验精确证明：C∝实验：改变AB两板正对面积S，可观察到S增大时，指针偏角变小；S减小时，指针偏角变大。分析：Q不变，U减小，C＝，C增大，S增大。Q不变，U增大，C＝，C减小，S减小。②理论和实验可精确证明：C∝S实验：固定A、B位置不变，把电介质板插入，可观察到电介质板进入过程中，静电计指针偏角变小。分析：Q不变，U变小，C＝，C变大。电介质一般指绝缘物质，无自由电荷，电荷可在平衡位置附近做微小振动。当绝缘物质处于外加电场中时，这些电荷受力，其分布将发生一定的变化，在靠近正极板表面上出现负电荷，在靠近负极板表面上出现正电荷。这些电荷不是自由电荷，而是被束缚在电介质上，不能自由移动。这些束缚电荷使板间电场削弱，两板间电势差U降低，从而使静电计指针偏角减小。③两极板间插入电介质时比不插入电介质时电容大。给出平行板电容器电容公式：C＝，ε为介电常数，k为静电力恒量。这里也可以用能的观点加以分析：电介质板插入过程中，由于束缚电荷与极板上电荷相互吸引力做功，电势能减少，故电势差降低。（4）几种常用电介质的相对介电常数电介质空气煤油石蜡陶瓷玻璃云母水ε1.000522.0~2.164~116~881（5）平行板电容器内电场：实验：（建议）在一块金属板上固定一些细尼龙丝，把两金属板平行正对放置，并用起电机使两板带电，可见尼龙丝几乎垂直于板，且相互平行地立起来。从细尼龙丝的分布情况，可看出板间电场的特点。①板间电场可看作匀强电场：E=U/dU为两板间电势差，d为两板间距。②场源关系E＝而C＝故E＝Q不变，板间电场强度E与板间距无关。U不变，电容器始终与电源两极相连，E与d成反比，Q=CU，Q与d也成反比。【例题2】如图所示，是一个由电池、电阻R与平行板电容器组成的串联电路，在增大电容器两极板间距离的过程中（）A．电阻R中没有电流B．电容器的电容变小C．电阻R中有从a流向b的电流D．电阻R中有从b流向a的电流【拓展提高1】用两节相同的电池分别给两个原来不带电的电容器充电，已知C1<C2，当电容器达到稳定时，电容器C1和C2的带电量分别为Q1和Q2，则（）A．Q1<Q2B．Q1>Q2C．Q1=Q2D．无法确定【拓展提高2】平行板电容器充电平衡后仍与电源相连，两极板间的电压是U，电荷量为Q，两极板间场强为E，电容为C，现将两极板间距离减小，则（）A．Q变大 B．C变大C．E不变 D．U变小

10.5《带电粒子在电场中的运动》教学设计教学目标1．理解带电粒子在电场中的运动规律，并能分析解决加速和偏转方向的问题。2．知道示波管的构造和基本原理。3．通过带电粒子在电场中加速、偏转过程分析，培养学生的分析、推理能力。4．通过知识的应用，培养学生热爱科学的精神。教学重点带电粒子在匀强电场中的运动规律。教学难点综合应用力学和电学知识处理偏转问题。教学过程一、新课导入教师活动：给学生抛出2012年全世界粒子物理学界最振奋人心的消息：发现“上帝粒子”。给大家讲述中国科学院卡弗里理论物理研究所2012年KITPC拓展项目活动，欧洲核子中心大型强子对撞机原理。结合北京正负电子对撞机的图片讲述参观感受，介绍电子直线加速原理与世界粒子物理研究前沿对接，引入新课。二、新课教学1．教学任务：带电粒子在电场中的的平衡问题师生活动：出示问题问题1：水平放置的两平行金属板间有一匀强电场，已知板间距离为d=5cm，有一质量为m=1.0×10-9kg、带负电的液滴悬浮其中，其电荷量为5.0×10-12C，要使液滴处于静止状态，两极板间应加多大的电势差？哪块极板的电势较高？以提问的方式，师生共同分析得出结论，投影解题过程。学生回答：略2．教学任务：带电粒子的加速师生活动：出示问题问题2：如图，两平行极板之间的距离为d，板间存在场强为E的匀强电场，有一电荷量为e，质量为m的电子，从左侧极板附近由静止加速，求：电子的加速度、到达右侧极板时的速度及所需时间。问题3：如图，两平行极板之间的距离为d，板间电压为U，有一电荷量为e，质量为m的电子，从左侧极板附近由静止加速，求：电子的加速度、到达右侧极板时的速度及所需时间。问题4：如图，两平行极板之间的距离为d，板间电压为U，有一电荷量为e，质量为m的电子，以初速度为v0从左侧极板附近加速，求：电子的加速度和到达右侧极板时的速度。学生分三组，分别完成问题2、问题3和问题4，分别汇报结果。征求不同的解法和思路，总结出两种不同的处理思路：动力学观点和能量观点。方法一：先求出带电粒子的加速度：a=再根据v可求得当带电粒子从静止开始被加速时获得的速度为：v方法二：由W=qU及动能定理：W=qU得：v到达另一板时的速度为：v深入探究：（1）结合牛顿第二定律及动能定理中做功条件（W=Fscosθ恒力（2）若初速度为v0（不等于零），推导最终的速度表达式。学生思考讨论，列式推导（教师抽查学生探究结果并展示）教师最后点拨拓展：推导：设初速为v0，末速为v，则据动能定理得qU所以vv0=0时，v=方法渗透：理解运动规律，学会求解方法，不去死记结论。教学任务：拓展1在加速问题中，如果两极板是其他形状，例如图中所示电场，中间的电场不再均匀，上面的结果是否仍然适用？为什么？3．教学任务：带电粒子的偏转师生活动：投影问题5问题5：如图所示，电子以初速度v0垂直于电场线射入匀强电场中，两极板之间的电压为U，板长为l，板间距离为d，电子电荷量为e，质量为m，初速度为v0水平向右，电子能从极板右侧打出。问题讨论：①分析电子的受力情况。②你认为这种情境同哪种运动类似，这种运动的研究方法是什么?③你能类比得到带电粒子在匀强电场中运动的研究方法吗?求：①电子在射出电场时竖直方向上的偏转距离。②电子在离开电场时的速度偏转角的正切值。学生活动：结合所学知识，自主分析推导。（教师抽查学生活动结果并展示，教师激励评价）同桌对结果相互评议，针对不同意见进行讨论，达成一致。投影示范解析：解：由于带电粒子在电场中运动受力仅有电场力（与初速度垂直且恒定），不考虑重力，故带电粒子做类平抛运动。粒子在电场中的运动时间t=加速度a=竖直方向的偏转距离y=粒子离开电场时竖直方向的速度为v速度为v=粒子离开电场时的偏转角度θ为tan教学任务：拓展2、拓展3拓展2：①如果偏转电压增大，则电子的偏转位移和偏转角如何变化？②如果偏转电场的上极板带负电，下极板带正电，电子又会往哪儿偏？③如果偏转电场的两极板如图示竖直放置，电子会如何偏转呢？拓展3电子从静止开始经加速电压U1加速后，沿垂直于电场线方向射入两平行板中央，如何处理这种先加速后偏转的问题？4．教学任务：示波管（1）示波器：用来观察电信号随时间变化的电子仪器，其核心部分是示波管。师生活动：多媒体展示：示波管原理图：示波器的核心部分是示波管，由电子枪、偏转电极和荧光屏组成。（2）示波管的构造及原理认识结构：电子枪通电后会产生热电子，电子在加速电场作用下被加速，经过偏转电场发生偏转，只是这里有两组偏转电极。例题：已知加速电压U1、极板长l、YY’偏转电极的电压U求：电子射出偏转电场时的偏向角正切值tanα及打到屏上电子的偏移量y'（3）常见波形三、巩固练习1.如图所示，M、N是在真空中竖直放置的两块平行金属板，质量为m、电量为+??的质子，以极小的初速度由小孔进入电场，当M、N间电压为??时，粒子到达N板的速度为??，如果要使这个带电粒子到达N板的速度为2??，则下述方法能满足要求的是（）A、使M、N间电压增加为2UB、使M、N间电压增加为4UC、使M、N间电压不变，距离减半D、使M、N间电压不变，距离加倍2.氢的三种同位素氕、氘、氚的原子核分别为11H、12H

A．氕核B．氘核C．氚核D．一样大3.如图所示，电子在电势差为U1的电场中加速后，垂直进入电势差为U2的偏转电场，在满足电子能射出的条件下，下列四种情况中，一定能使电子的偏转角A．U1变大、UB．U1变小、U2C．U1变大、UD．U1变小、U4.（多选）如图，二价氦离子和质子的混合体，经同一加速电场加速后垂直射入同一偏转电场中，偏转后打在同一荧光屏上，则它们（）A．侧移相同B．偏转角相同C．到达屏上同一点D．到达屏上不同点

第十章《静电场中的能量》测试卷A级—学考达标1．下列说法正确的是()A．电荷放在电势高的地方，电势能就大B．正电荷在电场中某点的电势能一定大于负电荷在该点具有的电势能