电场教学建议(20121024)

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1、电场,2012年10月24日 人大附中 刘永进,一、知识要点及高考要求,能力要求,1、理解能力和推理能力,概念多且抽象 ，在理解的基础上，注重抽象思维能力和推理能力的培养,2、分析综合能力,本章与力学知识密切相关，体现知识的综合性，提高学生分析综合能力方面要予以足够注视,1.本章主要内容可以概括为：两条主线、三个关系、四种现象、五种常见电场、六个常用规律、七个主要概念 (1)两条主线：电场的力的性质；电场的能的性质 (2)三个关系：电场力做功与电势能变化的关系；匀强电场中电势差与场强的关系；电场线与等势面的关系 (3)四个现象：静电感应现象；电容器充放电现象；带电粒子在电场中加速；带电粒子在电

2、场中偏转,(4)五种电场： 孤立点电荷的电场；等量异种点电荷的电场；等量同种点电荷的电场；匀强电场；点电荷与带异种电荷金属板间的电场 (5)六个常用规律：库仑定律、电荷守恒定律、牛顿第二定律、动能定理、动量定理、能量守恒定律 (6)七个概念：元电荷、点电荷、电场强度、电势、电势差、电势能、电容 2复习本单元应着重点突破以下几个方面： (1)重视对基本概念的理解及基本知识的总结本单元主要概念有七个，其中的重点概念有：电场强度、电势差、电容,除了理顺电场中三个关系外，在复习时要加强对知识的总结与提炼如计算电场强度有三个途径；计算电场力做功有三个途径；判断电势的高低有四个途径；求解电势能的变化有三个

3、途径等 (2)重视解题规律的总结与指导 在力电综合中，研究电场的力的性质时，要利用牛顿第二定律、力的平衡条件分析；研究电场能的性质时，要利用动能定理、能量守恒定律进行分析同时，利用电场线或等势面定性分析电场中的问题往往比较简便，这就要求复习时重视对五种常见电场的电场线与等势面的特点进行总结和记忆,(3)加强电场与其他物理知识的联系，重视知识的应用 以实际应用为背景，以带电粒子在电场(或复合场)中运动为依托，以考查知识、区分能力为目的的出题思路在高考中已多次体现，这些考题情景新、信息多、综合性强、过程复杂，要运用多个力学规律或力学知识综合分析求解 (4)重视对科学研究方法的领会 本单元的科学研究

4、方法主要有：理想化模型法，例如点电荷的概念；比值定义法，如电场强度、电势差的概念；类比法，如电场与重力场类比等,二、教学建议,单元划分,第一单元：电场的力的性质 第二单元：电场的能的性质 第三单元：电容器、带电体在电场中的运动 第四单元：实验,第一单元 电场的力的性质,一、电场强度 1.定义式：E_. 2.方向：规定与_电荷在该点受的电场力方向相同 3.特点：具有不变性(同一点的电场强度由电场本身的性质决定，与q、F无关) 4.特例：(1)真空中点电荷的场强计算式：E_； (2)匀强电场的场强计算式：E_. 5.形象描述：电场线(要求熟记几种常见电场的电场线) 6.规律：(1)电场线的密疏对应

5、电场的_，电场线的切线方向对应电场的_ (2)电场线出发于_电荷，终止于_电荷,正,强弱,方向,正,负,qE,顺,逆,零,等势,等势,垂直,外表面, 探究点一 库仑定律与力学问题,一、应用库仑定律解题要点 1.适用条件：真空、点电荷；两静止点电荷之间或静止点电荷与运动点电荷之间 2.真空中两点电荷间的库仑力是一对相互作用力，满足牛顿第三定律 3.对于两个不能视为点电荷的带电导体间库仑力大小的分析要考虑带电体上电荷的重新分布 4.当r0时，带电体不能看成点电荷，也就不能得出F的结论,5.微观带电粒子间的库仑力远大于它们之间的万有引力，所以研究微观带电粒子之间的相互作用力时，可忽略万有引力 6.应

6、用库仑定律进行计算时，可先将电荷量的绝对值代入计算，然后根据电性来判断方向 二、如何解决涉及库仑力的力学问题 库仑力可以和其他力平衡，也可以和其他力一起使带电体产生加速度因此这类问题的实质仍是力学问题，要按照处理力学问题的基本思路来解题解决此类问题的基本步骤如下： 1.明确研究对象(多为一个带电体，也可以是几个带电体组成的系统)；,2.分析研究对象所受的全部外力，包括电场力； 3.分析研究对象所处的状态：平衡状态、非平衡状态等； 4.由平衡条件或牛顿第二定律列方程求解 说明：由于带电体之间的库仑力是一对相互作用力，满足牛顿第三定律，因此对于孤立的带电系统在只有内部各部分相互作用的过程中，可考虑

7、应用动量守恒或动能与电势能之和守恒来研究,D,点评 本题考查涉及库仑定律的平衡问题，与前面力学平衡问题解题思路相同，但要注意库仑力的特征 命题意图 本题意在巩固学生对平衡问题的处理能力，同时加强库仑力与前面力学问题的整合,AB, 探究点二 电场强度与电场力,一、计算电场强度的三个基本公式,二、电场强度的“三性”的理解 电场强度的三性为：矢量性、唯一性、客观性因为场强是矢量，且电场中某点处场强E是唯一的，空间中多个电场存在时，某点的场强为多个电场的合场强，场强叠加遵循矢量合成法则(平行四边形定则)场强叠加是高考热点，且多侧重于对等量同种电荷电场和等量异种电荷电场的考查，详见下表,例题如图11所示

8、，A、B、C三点为一直角三角形的三个顶点，B=30。现将两个点电荷qA、qB放置在A、B两点，继而测得C点场强方向与BA平行，则qA带 电，qB带 电（填正或负），qA:qB= 。,例题等量异种点电荷的连线和其中垂线如图所示现将一个带负电的检验电荷先从图中a点沿直线移到b点，再从b点沿直线移到c点则检验电荷在此全过程中（ ） A所受的电场力方向不变； B所受的电场力的大小一直增大； C电势能一直减小； D电势能先不变后减小,三、求解电场强度的几种特殊方法 补偿法、极值法、微元法、对称法、等效替代法等,D, 探究点三 电场线与电场力,二、电场线的作用 电场线是认识和研究电场问题的有力工具，必须掌

9、握典型电场的电场线分布，电场线的基本作用如下： 1判断场强的大小(定性)和方向； 2判断电势的高低和电势降落的快慢； 3判断等势面的疏密和位置 4结合带电体的电性判断电场力的方向； 5结合带电体的电性判断在电场中电势能的大小； 6判断电场力做功的正负； 三、电场线应注意的问题,1一根电场线不能表示场强的大小； 2电场线是不真实的； 3电场线是不闭合的； 4电场线是不中断的； 5电场线不相交、也不相切； 6电场线不是电荷运动的轨迹 四、电场线、电场力与粒子运动轨迹 1运动轨迹不一定与电场线重合，轨迹的切线方向为粒子经过该点时的速度方向,2弄清力和运动的关系，揭示粒子为什么这样运动，带电粒子所受合

10、力应指向轨迹弯曲的凹侧 3粒子运动轨迹和电场线重合必须同时满的三个条件：(1)电场线为直线；(2)粒子只受电场力作用；(3)初速度为零或初速度平行于电场线,例4 静电除尘器是目前普遍采用的一种高效除尘器某除尘器模型的收尘板是很长的条形金属板，图336中直线ab为该收尘板的横截面工作时收尘板带正电，其左侧的电场线分布如图所示；粉尘带负电，在电场力作用下向收尘板运动，最后落在收尘板上若用粗黑曲线表示原来静止于P点的带电粉尘颗粒的运动轨迹，图337中可能正确的是(忽略重力和空气阻力)( ),A,解析 本题考查带电微粒在电场力作用下的曲线运动，中档题粉尘在电场力作用下做加速曲线运动，电场力指向轨迹的凹

11、侧，而且与速度方向成锐角，只有A符合条件,点评 本题通过静电除尘器原理考查考生对电场线的理解和应用 命题意图 对涉及电场线的问题一定要准确理解电场线的概念，全面掌握电场线的基本作用，尤其典型电场的电场线分布，一定要记清楚,A,解析 电场强度的大小用电场线的疏密来判断，密处场强大，显然EPEQ；又沿着电场线的方向，电势越来越低，则知UPUQ, A正确，B、C、D均错误 命题意图 本题意在通过不等量异种电荷电场线的分布、电场强弱分析、电势高低的判断考查学生灵活应用能力，使学生认识到不但要能用电场线知识分析典型电场，还要能分析非典型电场,变式题（10江苏）空间有一沿x轴对称分布的电场，其电场强度E随

12、x变化的图像如图所示。下列说法正确的是（ ）A、O点的电势最低 B、x2点的电势最高C、x1和- x1两点的电势相等D、x1和x3两点的电势相等,电场强度与电势的关系，考查图象。,答案：C,第二单元 电场的能的性质,一、电场力的功 1.计算式：W_. 2.正负功：做正功时，正电荷顺着电场线运动、负电荷逆着电场线；做负功时，正电荷逆着电场线运动，负电荷顺着电场线 3.特点：电场力做功与_无关，与初末位置的_有关 二、电势能 1.大小：A _.,qU,qEd,路径,电势差,qA,2.变化量：与电场力做功存在一一对应的关系 (1)定性关系：电场力对电荷做正功，电荷的电势能_；电场力对电荷做负功，电荷

13、的电势能_ (2)定量关系： WAB_q(AB)(电场力对电荷做的功等于电荷的电势能增量的负值) 三、电势 1.意义：电势是反映电场的能的性质的物理量,减少,增加,AB,无关,大,小,四、电 势 差 1.定义式：UAB_ _(匀强电场的电势差为_) 2.特点：具有不变性(固定两点间的电势差由电场本身决定，与q、W无关) 3.等势面：在电场中同一等势面上，同一电荷具有相同的电势能；电场线与等势面相互垂直；电场线越密的地方等势面也越密(在相邻等势面的电势差相等的前提下)；在同一等势面上移动电荷，电场力_,AB,(BA),UBA,UEd,不做功, 探究点一 电势能、电势、电势差与电场力做功,1.电势

14、与电势能的对比,2.电场强度与电势的对比,3.电场力做功与能量的变化匀强电场中电场力做功WqUqEd；非匀强电场中电场力做功WABq(AB)正电荷顺着电场线、负电荷逆着电场线，电场力做正功，电势能减小；正电荷逆着电场线、负电荷顺着电场线，电场力做负功，电势能增加可与牛顿第二定律，功和能等相综合，解题的思路和步骤与力学问题完全相同，但要注意电场力做功的特点与路径无关,例1 关于静电场，下列结论普遍成立的是( ) A.电场强度大的地方电势高，电场强度小的地方电势低 B.电场中任意两点之间的电势差只与这两点的场强有关 C.在正电荷或负电荷产生的静电场中，场强方向都指向电势降低最快的方向 D.将正点电

15、荷从场强为零的点移到另一场强为零的点，电场力作功一定为零,C,解析 在正电荷的电场中，离正电荷近，电场强度大，电势高，离正电荷远，电场强度小，电势低；而在负电荷的电场中，离负电荷近，电场强度大，电势低，离负电荷远，电场强度小，电势高，A错误电势差与场强无关，B错误场强的方向就是电势降低最快的方向，C正确场强为零，电势不一定为零，电场力做功只与两点间的电势差有关D错误,变式题 2010山东卷 某电场的电场线分布如图341所示，以下说法正确的是( ) A.c点场强大于b点场强 B.a点电势高于b点电势 C.若将一试探电荷q由a点释放，它将沿电场线运动到b点 D.若在d点再固定一点电荷Q，将一试探电荷q由a移至b的过程中，电势能减小,BD,解析 本题考查电场线的知识由题可知，c点电场线比b点电场线稀疏，所以c点场强小于b点场强，A选项错误；沿着电场线方向，电势降低，所以a点电势高于b点电势，B选项正确；电场线方向不是电荷运动方向，C选项错误；正点电荷从a点移到b点，电场力做正功，电势能减小，D选项正确,