2019春高中物理 第1章 靜電場(chǎng)章末小結(jié)課件 新人教版選修3-1.ppt

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第一章 靜電場(chǎng) 章末小結(jié) 知識(shí)結(jié)構(gòu) 靜電場(chǎng) 靜電場(chǎng) 靜電場(chǎng) 靜電場(chǎng) 規(guī)律方法 一 電場(chǎng)的力的性質(zhì)的描述1 對(duì)庫(kù)侖定律的三點(diǎn)提醒 1 庫(kù)侖定律僅適用于真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷間靜電力的計(jì)算 空氣中也可近似適用 2 計(jì)算點(diǎn)電荷間的靜電力時(shí) 不必將表示電荷q1 q2的帶電性質(zhì)的正 負(fù)號(hào)代入公式中 3 庫(kù)侖力的方向由兩點(diǎn)電荷的電性決定 可按照同種電荷相互排斥 異種電荷相互吸引來(lái)確定 2 對(duì)電場(chǎng)和電場(chǎng)線的理解 1 電場(chǎng)是客觀存在的物質(zhì) 電場(chǎng)線是為了形象描述電場(chǎng)而引入的假想曲線 2 電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度E的大小和方向是唯一的 其大小只由電場(chǎng)本身的特性決定 故不能認(rèn)為E與F成正比 與q成反比 3 電場(chǎng)線不是電荷的運(yùn)動(dòng)軌跡 根據(jù)電場(chǎng)線的方向能確定電荷的受力方向和加速度方向 不能確定電荷的速度方向和運(yùn)動(dòng)軌跡 4 只根據(jù)一條電場(chǎng)線無(wú)法判斷電場(chǎng)強(qiáng)弱和場(chǎng)源情況 3 場(chǎng)強(qiáng)的疊加多個(gè)電場(chǎng)在空間某點(diǎn)產(chǎn)生的合場(chǎng)強(qiáng) 等于每個(gè)電場(chǎng)單獨(dú)存在時(shí)在該點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)的矢量和 這就是場(chǎng)強(qiáng)疊加原理 由于電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量 求合場(chǎng)強(qiáng)需用平行四邊形定則 B 點(diǎn)評(píng) 明確 b點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)為零 的準(zhǔn)確含義是解題的關(guān)鍵 二 電場(chǎng)的能的性質(zhì)的描述1 電勢(shì)的高低和電勢(shì)能大小 正負(fù)的判定方法 1 根據(jù)場(chǎng)源電荷判斷離場(chǎng)源正電荷越近 電勢(shì)越高 正檢驗(yàn)電荷的電勢(shì)能 為正值 越大 負(fù)檢驗(yàn)電荷的電勢(shì)能 為負(fù)值 越小 離場(chǎng)源負(fù)電荷越近 電勢(shì)越低 正檢驗(yàn)電荷的電勢(shì)能 為負(fù)值 越小 負(fù)檢驗(yàn)電荷的電勢(shì)能 為正值 越大 2 根據(jù)電場(chǎng)線判斷順著電場(chǎng)線的方向 電勢(shì)逐漸降低 檢驗(yàn)正電荷 或負(fù)電荷 的電勢(shì)能逐漸減小 增加 逆著電場(chǎng)線的方向 電勢(shì)逐漸升高 檢驗(yàn)正電荷 或負(fù)電荷 的電勢(shì)能逐漸增加 減小 3 根據(jù)電場(chǎng)力做功判定電場(chǎng)力對(duì)正電荷做正功時(shí) 正電荷由高電勢(shì) 電勢(shì)能大 的點(diǎn)移向低電勢(shì) 電勢(shì)能小 的點(diǎn) 電場(chǎng)力對(duì)負(fù)電荷做正功時(shí) 負(fù)電荷由低電勢(shì) 電勢(shì)能大 的點(diǎn)移向高電勢(shì) 電勢(shì)能小 的點(diǎn) 2 電場(chǎng)強(qiáng)度 電勢(shì) 電勢(shì)差 電勢(shì)能的比較 特別提醒 場(chǎng)強(qiáng)為零的點(diǎn) 電勢(shì) 電勢(shì)能不一定為零 電勢(shì)為零的點(diǎn) 場(chǎng)強(qiáng)不一定為零 電勢(shì)能一定為零 電勢(shì)能為零的點(diǎn) 場(chǎng)強(qiáng)不一定為零 電勢(shì)一定為零 AB 解析 由運(yùn)動(dòng)的速度 時(shí)間圖象可看出 帶正電的粒子的加速度在A點(diǎn)時(shí)較大 由牛頓第二定律得知在A點(diǎn)的電場(chǎng)力大 故A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度一定大于B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度 故A正確 由A到B的過(guò)程中 速度變大 說(shuō)明是電場(chǎng)力做正功 電勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能 由功能關(guān)系可知 此過(guò)程中電勢(shì)能減少 正電荷在A點(diǎn)時(shí)電勢(shì)能大于在B點(diǎn)時(shí)的電勢(shì)能 故B正確 從C到D 粒子速度一直不變 故電場(chǎng)力做功為零 可知CD間各點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度為零 但電勢(shì)不一定為零 故C錯(cuò)誤 A C兩點(diǎn)的速度相等 故粒子的動(dòng)能相同 因此從A到B和從B到C電場(chǎng)力做功的絕對(duì)值相同 AB兩點(diǎn)間的電勢(shì)差等于CB兩點(diǎn)間的電勢(shì)差 故D錯(cuò)誤 三 用動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)解決帶電體在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1 帶電的物體在電場(chǎng)中受到電場(chǎng)力作用 還可能受到其他力的作用 如重力 彈力 摩擦力等 在諸多力的作用下物體可能處于平衡狀態(tài) 靜止或做勻速直線運(yùn)動(dòng) 物體也可能所受合力不為零 做勻變速運(yùn)動(dòng)或變加速運(yùn)動(dòng) 2 處理這類問(wèn)題 就像處理力學(xué)問(wèn)題一樣 首先對(duì)物體進(jìn)行受力分析 包括電場(chǎng)力 再明確其運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 最后根據(jù)所受的合力和所處的狀態(tài)選擇相應(yīng)的規(guī)律解題 3 相關(guān)規(guī)律 力的平衡條件 即F合 0或Fx 0 Fy 0 牛頓第二定律F合 ma或Fx max Fy may 運(yùn)動(dòng)學(xué)公式 如勻變速直線運(yùn)動(dòng)速度公式 位移公式等 平拋運(yùn)動(dòng)知識(shí) 圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)等 點(diǎn)評(píng) 由粒子的受力情況 準(zhǔn)確判斷出粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡及臨界條件 是解決此類問(wèn)題的突破口 四 用能量觀點(diǎn)解決帶電體在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1 帶電的物體在電場(chǎng)中具有一定的電勢(shì)能 同時(shí)還可能具有動(dòng)能和重力勢(shì)能等 用能量的觀點(diǎn)處理問(wèn)題是一種簡(jiǎn)便的方法 處理這類問(wèn)題 首先要進(jìn)行受力分析以及各力做功的情況分析 再根據(jù)做功情況選擇合適的規(guī)律列式求解 常用的規(guī)律有動(dòng)能定理和能量守恒定律 2 常見(jiàn)的幾種功能關(guān)系 1 只要外力做功不為零 物體的動(dòng)能就要改變 動(dòng)能定理 2 靜電力只要做功 物體的電勢(shì)能就要改變 且靜電力做的功等于電勢(shì)能的減少量 如果只有靜電力做功 物體的動(dòng)能和電勢(shì)能之間相互轉(zhuǎn)化 總量不變 類似機(jī)械能守恒定律 3 如果除了重力和靜電力之外 無(wú)其他力做功 則物體的動(dòng)能 重力勢(shì)能和電勢(shì)能三者之和不變 3 解法一 整個(gè)過(guò)程中產(chǎn)生的熱量等于克服摩擦力所做的功 即Q mgsAB qEh代入數(shù)據(jù)解得Q 7 67J解法二 整個(gè)過(guò)程中電勢(shì)能的減少量轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能和內(nèi)能 即Q qE sAB R mg R h 代入數(shù)據(jù)解得Q 7 67J 觸及高考 1 本章知識(shí)是高考的熱點(diǎn) 考查頻率較高的是電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能的變化 帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)等知識(shí)點(diǎn) 尤其是與力學(xué)知識(shí)的結(jié)合構(gòu)成力電綜合題 能力要求較高 以計(jì)算題形式出現(xiàn) 2 對(duì)庫(kù)侖定律 電場(chǎng)強(qiáng)度 電場(chǎng)線 電勢(shì) 電勢(shì)能 等勢(shì)面 平行板電容器等的考查 通常以選擇題形式出現(xiàn) 對(duì)概念理解要求較高 3 本章知識(shí)與生產(chǎn)技術(shù) 生活實(shí)際 科學(xué)研究聯(lián)系密切 如靜電屏蔽 尖端放電 示波器原理 靜電分選器 直線加速器等都可以成為新情景命題素材 要密切關(guān)注 一 考題探析 AB 1 2018 北京卷 19 研究與平行板電容器電容有關(guān)因素的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示 下列說(shuō)法正確的是 A 實(shí)驗(yàn)前 只用帶電玻璃棒與電容器a板接觸 能使電容器帶電B 實(shí)驗(yàn)中 只將電容器b板向上平移 靜電計(jì)指針的張角變小C 實(shí)驗(yàn)中 只在極板間插入有機(jī)玻璃板 靜電計(jì)指針的張角變大D 實(shí)驗(yàn)中 只增加極板帶電量 靜電計(jì)指針的張角變大 表明電容增大 二 臨場(chǎng)練兵 A 2 2018 天津卷 3 如圖所示 實(shí)線表示某電場(chǎng)的電場(chǎng)線 方向未標(biāo)出 虛線是一帶負(fù)電的粒子只在電場(chǎng)力作用下的運(yùn)動(dòng)軌跡 設(shè)M點(diǎn)和N點(diǎn)的電勢(shì)分別為 M N 粒子在M和N時(shí)加速度大小分別為aM aN 速度大小分別為vM vN 電勢(shì)能分別為EpM EpN 下列判斷正確的是 A vM vN aM aNB vM vN M NC M N EpM EpND aM aN EpM EpN D 解析 因?yàn)镹點(diǎn)的電場(chǎng)線密 所以場(chǎng)強(qiáng)大 受到的電場(chǎng)力大 加速度大 即aM N 又由Ep q 知 帶負(fù)電粒子在電勢(shì)越低的位置 具有的電勢(shì)能越大 即EpMvN 若帶負(fù)電粒子由N向M運(yùn)動(dòng)過(guò)程中電場(chǎng)力做正功 則動(dòng)能增大 也可得vM vN 故選D D 4 多選 2018 全國(guó)卷 21 如圖 一平行板電容器連接在直流電源上 電容器的極板水平 兩微粒a b所帶電荷量大小相等 符號(hào)相反 使它們分別靜止于電容器的上 下極板附近 與極板距離相等 現(xiàn)同時(shí)釋放a b 它們由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng) 在隨后的某時(shí)刻t a b經(jīng)過(guò)電容器兩極板間下半?yún)^(qū)域的同一水平面 a b間的相互作用和重力可忽略 下列說(shuō)法正確的是 A a的質(zhì)量比b的大B 在t時(shí)刻 a的動(dòng)能比b的大C 在t時(shí)刻 a和b的電勢(shì)能相等D 在t時(shí)刻 a和b的動(dòng)量大小相等 BD BD 6 2018 北京卷 24 1 靜電場(chǎng)可以用電場(chǎng)線和等勢(shì)面形象描述 a 請(qǐng)根據(jù)電場(chǎng)強(qiáng)度的定義和庫(kù)侖定律推導(dǎo)出點(diǎn)電荷Q的場(chǎng)強(qiáng)表達(dá)式 b 點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線和等勢(shì)面分布如圖所示 等勢(shì)面S1 S2到點(diǎn)電荷的距離分別為r1 r2 我們知道 電場(chǎng)線的疏密反映了空間區(qū)域電場(chǎng)強(qiáng)度的大小 請(qǐng)計(jì)算S1 S2上單位面積通過(guò)的電場(chǎng)線條數(shù)之比N1 N2