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1、高中物理动能定理专题高中物理电场专题篇一 : 高中物理电场专题 电 场 知识网络： 单元切块： 按照考纲的要求，本章内容可以分成三部分，即：电场的力的性质；电场的能的性质；带电粒子在电场中的运动。其中重点是对电场基本性质的理解、熟练运用电场的基本概念和基本规律分析解决实际问题。难点是带电粒子在电场中的运动。 电场的力的性质 教学目标： 1两种电荷，电荷守恒，真空中的库仑定律，电荷量。小球落地时vy=gt2=2gh,vx=at= 2qEmt=2gt=2gs?22gh 落地速度v=vx?vy? 1523 64gs?10gh?8g2sh R 将电场和重力场等效为一个新的重力场，小球刚好沿圆轨道做圆周
2、运动可视为小球到达等效重力场“最高点”时刚好由等效重力提供向心力求出等效重力加速度g及其方向角，再对全过程运用动能定理即可求解 附： 课前预习，知识梳理提纲 一电荷及电荷守恒定律 1两种电荷：自然界只存在正、负两种电荷，基元电荷电量C 2物体的带电方式有三种：摩擦起电 接触起电 感应起电 3电荷守恒定律：电荷既不能，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。) 4带电体的线度，以致带电体的形状和大小对作用力的影响可以 时，此带电体可以看作点电荷。 二库仑定律 1内容：真空中两个点电荷间的作用力跟它们成正比，反比，作用力的方向在 。 2公式：，式中k?9?109N?m2/
3、c2，称为静电力常量，数值上等于 。 3适用条件：24注意：1）使用库仑定律计算时，电量用绝对值代入，作用力的方向根据“同种电荷相斥，异种电荷相吸”的规律定性判定。 2）研究微观带电粒子相互作用时，万有引力或重力可以忽略不计。 3）库仑分取电量的方法：两个大小、形状完全相同的带电金属球相碰后，带电量一定相等。 三电场、电场强度 1电场：电场是电荷周围存在的电荷发生相互作用的媒介物质；电场的最基本性质是 。 2电场强度 物理意义：描述电场 的物理量。 定义： 。 定义式： ，此式适用于 电场。式中q是 ，F是 。场强的大小和方向与检验电荷 ，由 决定。 场强E是矢量，方向规定为 。 叠加：E=E
4、1+E2+?，空间同时存在多个电场时，合场强可用平行四边形定则计算 特例：1）点电荷电场 ：E= 2）匀强电场：场强大小及方向处处相同 E=U/d。） 四电场线 1定义：在电场中画出一系列曲线，使曲线 ， 这些曲线叫电场线。 2作用：形象化地描述电场；电场线上表示场强方向；电场线的 表示场强大小。 3特点：1）不闭合 2）不相交 3）沿电场线的方向，电势 降低。 4注意：在一般情况下，电场线不是电荷的运动轨迹。仅当电场线是直线，不计电荷重 力，电荷无初速或初速方向沿电场线方向时，电荷才会沿电场线运动。 5几种典型电场的电场线分布情况： 五电场力： F=qE 该式适用于 电场， 在匀强电场 中电
5、场力是恒力。 教学随感：近几年高考中对本章知识的考查命题频率较高且有相当难度要求的知识点集 中在电场力做功与电势能变化，带电粒子在电场中运动这两个知识点上。尤其在与力学知识的结合中巧妙地把电场概念，牛顿定律，功能原理等相联系命题，对学生能力有较好的测试作用。另外平行板电容器也是一个命题频率较高的知识点，且常以小综合题型出现。其它如库仑定律，场强迭加等虽命题频率不高，但往往出现需深刻理解的迭加问题 电场的能的性质 教学目标： 1.电势能，电势差，电势，等势面。 2.匀强电场中电势差跟电场强度的关系。） 3.静电场中的导体，静电感应现象，导体内部的电场强度等于零，导体是一个等势体。 教学重点：电势
6、、电势差、电场力的功 教学难点：对基本概念的理解及应用 教学方法：讲练结合，计算机辅助教学 教学过程： 一、电势能 1定义：因电场对电荷有作用力而产生的由电荷相对位置决定的能量叫电势能。 2电势能具有相对性，通常取无穷远处或大地为电势能的零点。 3电势能大小：电荷在电场中某点的电势能在数值上等于把电荷从这点移到电势能为零处电场力所做的功 4电场力做功是电势能变化的量度：电场力对电荷做正功，电荷的电势能减少；电荷克服电场力做功，电荷的电势能增加；电场力做功的多少和电势能的变化数值相等，这是判断电荷电势能如何变化的最有效方法。 二、电势 1电势：电场中某点的电势，等于单位正电荷由该点移动到参考点时
7、电场力所做的功。电势用字母表示。 WAO q表达式：?A? 单位：伏特，且有1V=1J/C。 意义：电场中某一点的电势在数值等于单位电荷在那一点所具有的电势能。 相对性：电势是相对的，只有选择零电势的位置才能确定电势的值，通常取无限远或地球的电势为零。 标量：只有大小，没有方向，但有正、负之分，这里正负只表示比零电势高还是低。 高低判断：顺着电场线方向电势越来越低。 三、等势面：电场中电势相等的点构成的面。 意义：等势面来表示电势的高低。 典型电场的等势面：匀强电场； 点电荷电场； 等量的异种点电荷电场； 等量的同种点电荷电场。 等势面的特点： 同一等势面上的任意两点间移动电荷电场力不做功；
8、等势面一定跟电场线垂直； 电场线总是从电势较高的等势面指向电势较低的等势面。 四、电势差 1电势差：电荷q在电场中由一点A移动到另一点B时，电场力所做的功WAB与电荷量的q的比值。 UAB = WAB q 注意：电势差这个物理量与场中的试探电荷无关，它是一个只属于电场的量。电势差是从能量角度表征电场的一个重要物理量。 电势差也等于电场中两点电势之差 UABUBA?A?B?U?B?A?AB?UBA 电势差由电场的性质决定，与零电势点选择无关。 2电场力做功：在电场中AB两点间移动电荷时，电场力做功等于电量与两点间电势差的乘积。 WAB = q?UAB 注意： 该式适用于一切电场； 电场力做功与路
9、径无关 利用上述结论计算时，均用绝对值代入，而功的正负，借助于力与移动 方向间关系确定。 五、电势差与电场强度关系 1电场方向是指向电势降低最快的方向。在匀强电场中，电势降低是均匀的。 2匀强电场中，沿场强方向上的两点间的电势差等于场强和这两点间距离的乘积。 U=E?d 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降低的电势。 E? Ud 注意： 两式只适用于匀强电场； d是沿场方向上的距离。 3电场线和等势面 要牢记以下6种常见的电场的电场线和等势面： 孤立点电荷周围的电 等量异种点电荷的电场 等量同种点电荷的电场 匀强电场 点电荷与带电平 注意电场线、等势面的特点和电场线与等势面间
10、的关系： 电场线的方向为该点的场强方向，电场线的疏密表示场强的大小。 电场线互不相交，等势面也互不相交。 电场线和等势面在相交处互相垂直。 电场线的方向是电势降低的方向，而且是降低最快的方向。 电场线密的地方等差等势面密；等差等势面密的地方电场线也密。 如图所示，三个同心圆是同一个点电荷周围的三个等势面，已知这三个圆的半径成等差数列。A、B、C分别是这三个等势面上的点，且这三点在同一条电场线上。A、C两点的电势依次为A=10V和C=2V，则B点的电势是 A.一定等于6V B .一定低于6V C.一定高于6V D.无法确定 六、电荷引入电场 1将电荷引入电场 将电荷引入电场后，它一定受电场力Eq
11、，且一定具有电势能q。 2 在电场中移动电荷电场力做的功 在电场中移动电荷电场力做的功W=qU，只与始末位置的电势差有关。 如图所示，在等量异种点电荷的电场中，将一个正的试探电荷由a 点沿直线移到O点，再沿直线由O点移到c点。在该过程中，检验电荷所受的电势能如何改变？ 如图所示，将一个电荷量为q = +310-10C的点电荷从电场中的A 点移到B点的过程中，克服电场力做功610-9J。已知A点的电势为A= - 4V， 求B点的电势。 粒子从无穷远处以等于光速十分之一的速度正对着静止的金核射去。已知离点电荷Q距离为r处的电势的计算式为 =，那么粒子的最大r 电势能是多大？由此估算金原子核的半径是
12、多大？ 已知ABC处于匀强电场中。将一个带电量q= -210-6C的点电荷从A移到B的过程中，电场力做功W1= -1.210-5J；再将该点电荷从B移到C，电场力做功W2= 610-6J。已知A点的电势A=5V，则B、C两点的电势分别为_V和_V。试在右图中画出通过A点的电场线。 如图所示，虚线a、b、c是电场中的三个等势面，相邻等势面间的电势差相同，实线为一个带正电的质点仅在电场力作用下，通过该区域的运动轨迹，P、Q是轨迹上的两点。下列说法中正确的是 A.三个等势面中，等势面a的电势最高 B.带电质点一定是从P点向Q点运动 C.带电质点通过P点时的加速度比通过Q点时小 D .带电质点通过P点
13、时的动能比通过Q点时小 七、高考题选编： 1如图所示，Q是带正电的点电荷，P1和P为其电场中的两点。 2212.Em=E+ 由动量守恒定律可得两球最接近，即电势能最大时二者的共 同速度，再由能量守恒定律可求得电势能的最大值. 13.vC=v?23gL，aC=g-a 在D点：mgsin30-FDsin30=ma，在C点：mgsin30+FDcos30=maC，D和C在同一等势面上，FD=FC，得aC=2gsin30-a=g-a.质点从D到C 1的过程中运用动能定理可得：mgLsin60=m，从而得出结论. 2 I M?mIM2m214. 定律求解. ，由动量守恒定律和能的转化和守恒 教学后记 电场能在近年高考中是经常和动能定理，功能关系结合命题，电场力做功和电势能的改变可以类比重力做功来分析，教会学生应用类比法这一重要思维方法。 2.电容器的电容 电容C? QU 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决定的。 3.平行板电容器的电容 平行板电容器的电容的决定式是：C?4.两种不同变化 电容器和电源连接如图，改变板间距离、
