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1、第11单元：电场我们根据教学基础和教材特点，把本章内容划分为两个部分：第一部分为“电场的基础知识”，涉及的教材主要是电场强度、电势差和电势、电容器的电容。这部分知识在高二物理的必修教材中已大部分学习过，在高三选修教材中主要是对学过的知识进行加深、补充和提高。这是我们本章第一单元所要讨论的内容。第二部分为“力电综合能力的培养”，涉及的教材主要带电粒子在匀强电场中的运动。这是高二必修教材中没有讲过的内容。通过这部分的理论联系实际的练习，将会提高学生的分析综合能力。这是我们在本章第二单元将要讨论的内容。第一单元 电场强度、电势、电容一、教法建议抛砖引玉由于本单元的主要知识在高二物理中已经学过，所以我
2、们建议按下列两个步骤进行教学。第一步：通过对比阅读，指导学生找出本单元的基本知识和补充提高的内容，并重点讲授。教师在本单元授课之前，预先通知学生上课时不但要带来高三物理课本，也是把过去学过的高二物理课本同时带来。上课时，教师指导学生对比阅读高二物理第一章和高三物理第六章，并要求学生找出这两章共有的基础知识和规律；高三物理补充增加的新知识。（注：教师若感觉授课时间紧张，也可以把课堂阅读改为课前的预习作业。）在学生对比阅读以后，教师以“提问总结板书”的过程，完成本单元的知识教学。附：需要总结出的内容（限于篇幅，我们在此只列出条目，不重述课本中已阐明的知识了。）高二和高三的“电场”一章中共有的内容电
3、荷间的相互作用、库化定律：电场强度、电力线；电势差；电场力做功、电势能；电容器、电容。高三物理在“电场”一章中增补的新知识电荷守恒定律；电场的叠加；电场中的导体；电势、等势面；匀强电场中电势差跟电场度的关系；电容器的连接。此外还有：带电粒子在匀强电场中的运动、示波管（这部分内容属于第二单元讨论）。（为课本中选学符号）第二步：通过解题，加深知识的理解、提高应用的能力。通过前一步骤的学习，已使学生了解到：高三再次讲述“电场”知识，并不是简单地重复，而是系统地补充和提高。补充和提高，不能仅限于多学到一些知识更重要的是提高分析、解决问题的能力。因此，在掌握了知识以后，还要作一些例题和习题，除了课本已有
4、的，我们还在“学海导航”和“智能显示”中提供一些，请教师参考、供学生练习。指点迷津1“基本电荷”与“点电荷”有什么区别？这是两个完全不同的概念，不能混淆，现分别说明如下：“基本电荷”有确切的数值，其绝对值为1.6010-19库（这是取两位有效数字时的数值，在中学解题时常用）。它是电子或质子所带电量的绝对值（质子为正值，电子为负值）。在过去的物理研究中，认为物体所带电荷的量值是不连续的，物体所带的电量总是“基本电荷”的整数倍。但是在近代高能物理的研究中，一些物理家曾提出“层子”（夸克）所带的电量可能是基本电荷的推荐精选，不过这方面的理论尚未成熟。目前只要求中学知道电子或质子的电量等于“基本电荷”
5、的绝对值。“点电荷”是一种理想化的模型，它是模仿力学的“质点”概念而建立的。严格理想化的点电荷应是一个带电的“几何点”，但这是不存在的。所以通常是把带电体间的距离比它们自身形体大得多，以致带电体的形状和大小相互作用力的影响可以忽略不计时，这样的带电体就可以看成是“点电荷”。点电荷所带的电量既不是基本电荷，也不一定是电量很小，在中的场源点电荷Q的电量也有可能是很大的。2处于电场中的导体都有哪些性质？在课本中是比较分散地先后全面地讲述了处于电场中导体的各种性质的。在讲过全章以后，教师指导学生总结归纳为简明的几条知识，对于理解和记忆都是有益的。处于电场中的导体会发生静电感应现象金属导体内部的自由电子
6、受到电场力的作用而向电场反方向做定向移动，会使导体两端分别分布正、负电荷。（注：金属导体正电荷是正离子，负电荷是自由电子。）处于静电平衡状态的导体，内部的场强必定处处为零。处于静止平衡状态下的带电导体，净电荷只分布在导体的外表面上，导体内部没有净电荷。处于静电平衡状态的导体是个等势体，导体表面是个等势面。处于静电平衡状态的导体表面上任何一点的场强都垂直于该点的表面。（因为等势面与场强方向垂直）3“电场力做功”与“电势能变化”有什么关系？电场力对电荷做正功电荷的电势能减少电势能转化成其它形式的能。电场力对电荷做负功电荷的电势能增加其它形式的能转化成电热能。（注：电场力对电荷做负功也可称为电荷克服
7、电场力做功）为了便于记住上述知识，可参阅下表：电势能的变化量（增加或减少）等于电场力所做的功（负功或正功），它们的数学表达形式为：=W式中表示电势能的变化量，W表示电场力所作的功，若将W=qU代入，则：=qU最后提醒同学们注意正功对应电势能减少；负功对应电势能增加。（要从物理过程中理解，不要死记硬背。）二、学海导航思维基础例题1：把一个架在绝缘支座上的导体放在负电荷形成的电场中，导体外于静电平衡时，导体表面上感应电荷的分布，如图6-1所示，这时导体（A）A端的电势比B端的电势高。（B）A端的电势比B端的电势低。（C）A端的电势可能比B端的电势高，也可能比B端的电势低。推荐精选图 6-1（D）A
8、端的电势与B端的电势相等。答 思维基础：解答本题只要求学生在理解的基础上熟记“电场中的导体”的各项性质。解题思路：处于静电平衡状态的导体是个等势体，导体表面是个等势面。答：D例题2：如图6-2所示：Q是带正电的点电荷，P1和P2为其电场中的两点。若E1、E2为P1、P2两点的电场强度的大小，U1、U2为P1、P2两点的电势，则：图 6-2（A）E1U2（B）E1E2 ,U1E2 ,U1U2（D）E1E2 ,U1E2。正点电荷所形成的电场的电力线的方向是向外放射的，根据“沿着电力的方向电势越来越低”可知本题应为U1U2。同时满足这两个条件的选项就是正确的答案。答案： C 解题后的思考：本题虽然只
9、画了一条虚线即不能反映电力线分布的疏密，也不能表现电力线的方向，但是我们在考虑问题时，应以带正电的点电荷Q为中心画出其电力线（如果对此知识很熟，则不必真正画出，只要想到即可。）于是就顺利地选出正确答案了。同学们还可再想想：如果Q是带负电的点电荷，那么哪个选项应是正确答案？学法指要例题3：图6-4中A、B、C、D是匀强电场中一正方形的四个顶点。已知A、B、C三点的电热分别为UA=15V，UB=3V，UC=-3V。求：D点的电势UD=？启发性问题：1什么是“等势面”？2在匀强电场中的等势面是什么形式分布的？3A、C两点电势差UAC=？B、C两点电势差UBC=？图 6-44你能画出通过B点的“等势线
10、”吗？你能画出通过D点的“等势线”吗？5通过上列的四个启发性问题，你能想到解答本题的基本思路吗？分析与说明：1电场中电势相同的各点构成的面叫做“等势面”。只要知道某一等势面上任一点的电势大小，也就知道了该等势面上其它各点的电势了。（请你思考：什么是“等势线推荐精选”？）2在匀强电场中各个等势面是彼此平行的平面，间距相等的等势面的电势差是相等的（这可以根据U=Ed推论出）。3UAC=UA-UC=15V-（-3V）=18VUBC=UB-UC=3V-（-3V）=6V 4只要能找出与B点电势相等的另一个点，我们将该点与B点连接，这条线就是通过B点的“等势线”，再过D点做一个与这条直线平行的直线，就是通
11、过D点的等势线。5在解答本题时，先想办法画出通过D点的等势线，然后再求出此线上某点的电势，也就知道D点的电势了。图 6-5求解过程：如图6-5所示：在A、C连线上，我们取EC=。由于在匀强电场中电势差是随距离均匀分布的，所以。在前面“分析与说明”中，我们已求出UAC=18V，则：将已知的UEC=6V和UC=-3V代入上式：BE（及其延长线）是“等势线”。过D点作与BE的平行线DF（即DFBE），根据平面几何知识可以证明 则对应边相等，即AF=EC，又因则前面已证明BE是“等势线”，而且DFBE，所以DF也是“等势线”。（在分析与说明中已经讲过）D和F是同一“等势线”上的点答：D点的电势。 推荐
12、精选思维体操例题4：如图6-6所示的电路中，直流电源的电压U=18，电容器A和B的电容分别为CA=20微法和CB=10微法。开始时，单刀双掷开关K是断开的，A和B都不带电。求：（1）把K扳到位置1，A的带电量CA=？（2）然后把K从位置1换接到位置2，则B的带电量 CB=？图 6-6（3）再把K扳到位置1，使A充电，然后把K换接到位置2，则B的带电量变为QB=？“准备活动”（解题所需的知识与技能）：1本题虽然只涉及“电容”的知识，但因在往复扳动电键K时的充电和放电，以及电路的变化，而成为一个灵活性较强的小难题。2解答本题所用的基本关系式为3需要掌握电容器并联的性质。在本题中电键K接到位置2时，
13、其总电容C并=CA+CB 其总电量先后为Q并=CA，Q并=QA+QB“体操表演”（解题的过程）：（1） 把K扳到位置1，是对电容器A充电，根据电容器的电容公式可以导出下式：QA=CAU统一单位，将QA=20微法=2010-6法、U=18伏代入上式可得：QA=2.010-518=3.610-4 (库)答：电容器A的带电量QA=3.610-4（库）（2）把K从位置1换接到位置2时，两电容器并联，其总电容C并为：C并=CA+CB=2.010-5+1. 010-5=3. 010-5(法)因为电容器B原来不带电，所以此时两电容器并联所带的总电量 应为：Q并=QA=3.610-4库根据电容器的电容公式可以
14、导出此状态时的电压 的计算式，并代值求解：再根据电容器的电容公式可以导出此状态时电容器B所带电量 的计算式，并代值求解：（注：电容器并联时的总电压等于每个电容器的电压，即）答：K换接到位置2时，电容器B的带电量QB=1.210-4库请你思考：此时电容器A的带电量是多少？（3）再把K扳到位置1，使A充电，则A的电量仍可恢复到QA=3.610-4库。再把K换接到位置2，电容器A又将向电容器B放一部分电，并使并联电容器组的总电压变为。此时并联电容器组的总电量Q并应为：Q并=Q并+QB=3.610-4+1.210-4=4.810-4(库)推荐精选此时并联电容器组的电压U并应为：（注：并联电容器组的总电容C并 是不会变化的。）再根据电容公式可以导出此状态时电容器B所带电量C并的计算式，并代值求解：QB =CBU并=1.010-516=1.610-4 (库)答：经此扳动K的过程后，电容器B的带电量变为QB=1.610-4库请你思考：
