第六章 静电场.docx
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第六章静电场
第六章静电场
编制人:
刘向军适用时间:
案序:
领导签字:
本章考纲解读:
主题
内容
要求
说明
电
场
物质的电结构、电荷守恒
Ⅰ
静电现象的解释
Ⅰ
点电荷
Ⅰ
库仑定律
Ⅱ
静电场
Ⅰ
电场强度,点电荷的场强
Ⅱ
电场线
Ⅰ
电势能、电势
Ⅰ
电势差
Ⅱ
匀强电场中电势差与电场强度的关系
Ⅰ
带电粒子在匀强电场中的运动
Ⅱ
示波管
Ⅰ
常见电容器
Ⅰ
电容器的电压、电荷量和电容的关系
Ⅰ
第一单元电场力的性质
学习目标:
知识与技能
1.知道电荷守恒和库仑定律:
两种电荷及使物体带电的方法;电荷守恒定律;库仑定律。
2.知道电场、电场强度:
电场的基本性质;电场强度的定义、场强的方向、场强的决定因素。
3.知道点电荷产生的电场的场强。
4.会利用电场叠加的方法求电场中某点产生的场强。
5.知道电场线的相关知识。
6.知道匀强电场的定义及其电场线的特点。
7.会画几种典型的电场线:
孤立正、负点电荷的电场线;等量异种点电荷的电场线;等量同种点电荷的电场线;匀强电场线;点电荷与带电平板的电场线。
过程与方法通过自主学习,培养分析解决问题的能力
情感态度与价值观通过合作学习培养自己有主动与他人合作的精神,有将自己的见解与他人交流的愿望,敢于坚持正确观点,勇于修正错误,具有团队精神。
重点难点
库仑定律;电场强度;点电荷的电场
电场力的性质第一课时学案
一、基础整合
(一)电荷守恒和库仑定律
1.两种电荷及使物体带电的方法及起电的本质
2.电荷守恒定律的内容;元电荷;净电荷;完全相同的带电金属球接触时的电荷分配原则
3.库仑定律的内容、公式、使用条件及点电荷的概念
(二)电场电场强度
1.电场是一种物质吗?
它的基本性质是什么?
2.电场强度的定义、定义式、单位、标矢量、方向、决定因素(物理量符号—)
3.点电荷产生的场强的公式及公式中各个物理量的意义
4.电场的叠加原理
5.电场线
为了形象的描述而引入的假想的曲线
⑴电场线的疏密表示,电场线上每一点的切线方向表示。
⑵电场线从或出发,终止于无穷远或。
静电场中的电场线(填“闭合”或“不闭合”),不会中断与距场强有限远的地方。
⑶电场线(填“相交”或“不相交”)也不相切,(填“能”或“不能”认为是电荷在电场中的运动轨迹。
⑷顺着电场线电势,而且,电场线与等势面。
⑺
6.匀强电场的定义及其电场线的特点
7.画出几种典型的电场线:
⑴孤立正、负点电荷的电场线;⑵等量异种点电荷的电场线;⑶等量同种点电荷的电场线;⑷匀强电场线;⑸点电荷与带电平板的电场线。
二、问题探究
1.对库仑定律的理解
⑴库仑定律的适用条件:
⑵r趋于零时,电场力无穷大吗?
⑶三点电荷平衡问题
例题:
如图所示,在一条直线上的三点A、B、C,自由放置点电荷QA、QB、QC,每个电荷在库仑力作用下均处于平衡状态的条件是:
2.场强三个表达式的比较
3.等量同种电荷和等量异种电荷的电场
⑴等量同种电荷的电场如图甲所示
①两点电荷连线中点O处的场强为,此处电场线
②两点电荷连线中点O附近电场线非常稀疏,场强零
③从两点电荷连线中点O沿中垂面(线)到无限远,电场线先变后变,即场强先变后变.
④两点电荷连线中垂线上各点的场强方向和中垂线
⑤关于O点对称的两点A与A′、B与B′的场强等.关于O点对称的两点场强的这种关系可以推广到一般.如甲图中的C和C′.
⑵等量异种电荷的电场如图乙所示
①两点电荷连线上各点的场强方向从正电荷指向负电荷,沿电场线方向场强.
②两点电荷连线的中垂面(线)上,电场线的方向均相同,且与中垂面(线).
③关于O点对称的两点A与A′、B与B′的场强.同样,关于O点对称的两点场强的这种关系可以推广到一般.如乙图中的C和C′.
三、典型例题
(一)库仑定律的应用
例题1:
如图所示,悬挂在O点的一根不可伸长的绝缘细线下端有一个带电量不变的小球A,在两次实验中,均缓慢移动另一种带同种电荷的小球B,当B到达悬点O的正下方并与A在同一水平线上,A处于受力平衡时,悬线偏离竖直方向的角度为θ。
若两次实验中B的电荷量分别q1和q2,θ分别为300和450为多少?
解析:
例题2:
两个分别带有电荷量-Q和+3Q的相同金属小球(均可视为点电荷)固定在相距为r的两处,它们间库仑力的大小为F。
两小球相互接触后将其固定距离变为r/2,则两球间库仑力的大小为()
A.
B.
C.
D.
解析:
四、自我总结
五、作业《创新设计》269页第1至第7题
编制人:
刘向军适用时间:
案序:
领导签字:
第一单元电场力的性质第二课时学案
学习目标:
知识与技能
1.能解决电场与电场线的实际问题。
2.能解决电场叠加的实际问题。
3.能解决与电场力相关的力、电综合的问题。
过程与方法通过自主学习,培养分析解决问题的能力
情感态度与价值观通过合作学习培养自己有主动与他人合作的精神,有将自己的见解与他人交流的愿望,敢于坚持正确观点,勇于修正错误,具有团队精神。
重点难点
解决电场与电场线的实际问题;解决电场叠加的实际问题。
解决与电场力相关的力、电综合的问题
一、基础整合
1.库仑定律的内容及表达式
2.求电场强度的表达式
3.电场强度的叠加方法
二、典型例题
(二)电场与电场线
例3 如图所示,M、N为两个固定的等量同种正电荷,在其连线的中垂线上的P点自由释放一个负电荷(重力不计),关于负电荷的运动,下列说法中正确的是( )
A.从P到O,可能加速度越来越小,速度越来越大
B.从P到O,可能加速度先变大再变小,速度越来越大
C.越过O点后,加速度一直变大,速度一直变小
D.越过O点后,加速度一直变小,速度一直变小
解析:
练习1:
等量异种点电荷的连线和中垂线如图示,现将一个带负电的检验电荷先从图中的a点沿直线移动到b点,再从b点沿直线移动到c点,则检验电荷在此全过程中( )
A.所受电场力的方向不变
B.所受电场力的大小恒定
C.b点场强为0,电荷在b点受力也为0
D.在平面内与c点场强相同的点总共有四处
解析:
例4如图,带电小球A、B的电荷分别为QA、QB,OA=OB,都用长L的丝线悬挂在O点.静止时A、B相距为d.为使平衡时AB间距离减为d/2,可采用以下哪些方法( )
A.将小球B的质量增加到原来的2倍
B.将小球B的质量增加到原来的8倍
C.将小球B的电荷量减小到原来的一半
D.将小球A、B的电荷量都减小到原来的一半,
同时将小球B的质量增加到原来的2倍
解析:
练习2:
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,下列4幅图中可能正确的是(忽略重力和空气阻力)( )
解析:
(三)电场的叠加
例5 图中边长为a的正三角形ABC的三点顶点分别固定三个点电荷+q、+q、-q,求该三角形中心O点处的场强大小和方向.
解析:
练习3物理学中有些问题的结论不一定必须通过计算才能验证,有时只需通过一定的分析就可以判断结论是否正确.如图所示为两个彼此平等且共轴的半径分别为R1和R2的圆环,两圆环上的电荷量均为q(q>0),而且电荷均匀分布.两圆环的圆心O1和O2相距为2a,连线的中点为O,轴线上的A点在O点右侧与O点相距为r(r<a).试分析判断下列关于A点处电场强度大小E的表达式(式中k为静电力常量)正确的是( )
解析:
(四)与电场力相关的力、电综合的问题
例6 竖直墙面和水平地面均光滑且绝缘,小球A、B带有同种电荷,用指向墙面的水平力F作用于小球B,两球分别静止在竖直墙面和水平地面上,如图所示,若将小球B向左移动少许,当两球重新达到平衡时,与原来的平衡状态相比( )
A.推力F变大
B.地面对B球的支持力不变
C.竖直墙面对小球A的弹力变大
D.A、B两球之间距离变大
解析:
练习4:
如图,圆弧虚线表示正点电荷电场的等势面,相邻两等势面间的电势差相等。
光滑绝缘直杆沿电场方向水平放置并固定不动,杆上套有一带正电的小滑块(可视为质点),滑块通过绝缘轻弹簧与固定点O相连,并以某一初速度从M点运动到N点,OM 若滑块在M、N时弹簧的弹力大小相等,弹簧始终在弹性限度内,则( ) A滑块从M到N的过程中,速度可能一直增大 B滑块从位置1到2的过程中,电场力做的功比从位置3到4的小 C在M、N之间的范围内,可能存在滑块速度相同的两个位置 D在M、N之间可能存在只由电场力确定滑块加速度大小的三个位置 解析: 三、自我总结 四、作业《创新设计》269—270页第8至第12题 编制人: 刘向军适用时间: 案序: 领导签字: 第二单元电场的能的性质第一课时学案 学习目标: 知识与技能 1.知道静电力做功的特点。 2.知道电势能的概念: 定义、静电力做功与电势能变化的关系、电势能的对性。 3.知道电势的概念: 定义、定义式、决定因素、标矢性、相对性。 4.知道电势差的概念: 定义、定义式、标矢性、电势差与电势的关系、单位。 5.知道电场力做功与电势能改变的关系: 公式及语言表述。 6.知道知道等势面的概念: 定义、特点。 会画常见的等势面: 点电荷、等量异种电荷、等量同种电荷、匀强电场。 过程与方法通过自主学习,培养分析解决问题的能力 情感态度与价值观通过合作学习培养自己有主动与他人合作的精神,有将自己的见解与他人交流的愿望,敢于坚持正确观点,勇于修正错误,具有团队精神。 重点难点 电势差与电势的关系;电场力做功与电势能改变的关系;匀强电场中电势差与电场强度的关系 一、基础整合(完成知识与技能目标) 1.静电力做功的特点: 2.电势能 3.电势 4.电势差 5.电场力做功与电势能的关系 6.匀强电场中电势差与电场强度的关系 7.等势面 二、问题探究 1.比较电势高低的几种方法 (1)沿电场线方向,电势,电场线由电势的等势面指向电势的等势面. (2)判断出UAB的正负,再由UAB=φA-φB,比较φA、φB的大小.若UAB>0,则φAφB;若UAB<0,则φAφB。 (3)取无穷远处为电势零点,正电荷周围电势为值,且离正电荷近处电势;负电荷周围电势为值,且离负电荷近处电势. 2.电势能大小的比较方法 (1)场源电荷判断法 ①离场源正电荷越近,试探正电荷的电势能越,试探负电荷的电势能越. ②离场源负电荷越近,试探正电荷的电势能越,试探负电荷的电势能越. (2)电场线判断法 ①正电荷顺着电场线的方向移动时,电势能;逆着电场线的方向移动时,电势能. ②负电荷顺着电场线的方向移动时,电势能;逆着电场线的方向移动时,电势能. (3)做功判断法 电场力做正功,电荷(无论是正电荷还是负电荷)从电势能的地方移向电势能的地方,反之,如果电荷克服电场力做功,那么电荷将从电势能的地方移向电势能的地方. 从电场线的分布情况可以直观地看出两点电场强度的大小和电势的高低: 由疏密判断场强的,由方向判断电势的. 3.电场力做功的计算方法 ①由求功公式计算W=F·s·cosθ,可变形为W=。 此式只适用于匀强电场. ②由电场力做功与电势能的改变关系计算W=-ΔEp=qU,对任何电场都适用. ③由动能定理计算W电+W非电=ΔEk. ④由电势能的变化计算: W电=Ep1-Ep2. 三、典型例题 (一)电场力做功与电势能改变的关系 例1 有一带电荷量q=-3×10-6C的点电荷,从电场中的A点移到B点时,克服电场力做功6×10-4J.从B点移到C点时,电场力做功9×10-4J.问: (1)AB、BC、CA间电势差各为多少? (2)如以B点电势为零,则A、C两点的电势各为多少? 电荷在A、C两点的电势能各为多少? 解析: 练习1一带电油滴在匀强电场E中的运动轨迹如图中虚线所示,电场方向竖直向下.若不计空气阻力,则此带电油滴从a运动到b的过程中,能量变化情况为( ) A.动能减小 B.电势能增加 C.动能和电势能之和减小 D.重力势能和电势能之和增加 解析: (二)电势与电场强度的区别和联系 例2 如图所示,a、b、c为同一直线上的三点,其中c为ab的中点,已知a、b两点的电势分别为φa=1V,φb=9V,则下列说法正确的是( ) A.该电场在c点的电势一定为5V B.a点处的场强Ea一定小于b点处的场强Eb C.正电荷从a点运动到b点过程中电势能一定增大 D.正电荷只受电场力作用,从a点运动到b点过程中动能一定增大 解析: 练习2如图甲所示,A、B是电场中的一条直线形的电场线,若将一个带正电的点电荷从A由静止释放,它只在电场力作用下沿电场线从A向B运动过程中的速度图象如图乙所示.比较A、B两点的电势和场强E,下列说法正确的是( ) A.φA<φB,EA B.φA<φB,EA>EB C.φA>φB,EA>EB D.φA>φB,EA 解析: 四、自我总结 五、作业《创新设计》271页第1题至第7题 第二单元电场的能的性质第二课时学案 学习目标: 知识与技能 1.会解决等势面与电场线的关系。 2.会解决电场线、等势面、运动轨迹的综合问题。 3.会判定电场中电势、电势能高低。 4.会解决电场中的功能关系。 5.能解决等势面与电场线的综合应用问题。 过程与方法通过自主学习,培养分析解决问题的能力 情感态度与价值观通过合作学习培养自己有主动与他人合作的精神,有将自己的见解与他人交流的愿望,敢于坚持正确观点,勇于修正错误,具有团队精神。 重点难点 电场线、等势面、运动轨迹的综合问题;电场中的功能关系;等势面与电场线的综合应用 一、基础整合 (一)电场强度与等势面的关系? (二)写出下列表达式(明确各个物理量的单位及各个物理量的含义) 1.库仑定律的表达式: 2.电场强度的定义式: 3.点电荷场强的表达式: 4.电势的定义式? 5.电势差与电势的关系式: 6.电势差UAB与电场力对电荷q做功WAB的关系式 7.匀强电场中电势差与电场强度的关系式: 8.写出求电场力做功的表达式: 二、典型例题 (三)等势面与电场线的关系 例3 如图,虚线方框内为一匀强电场,A、B、C为该电场中的三个点.已知φA=12V,φB=6V,φC=-6V.试在该方框中作出该电场的示意图(即画出几条电场线),并要求保留作图时所用的辅助线(用虚线表示),若将一个电子从A点移到B点,电场力做多少电子伏特的功? 解析: (四)电场线、等势面、运动轨迹的综合问题 例4 如图虚线a、b、c代表电场中三个等势面,相邻等势面之间的电势差相等,即Uab=Ubc,实线为一带负电的质点仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹,P、Q是这条轨迹上的两点,据此可知( ) A.P点的电势高于Q点的电势 B.带电质点在P点具有的电势能比在Q点具有的电势能大 C.带电质点通过P点时的动能比通过Q点时大 D.带电质点通过P点时的加速度比通过Q点时大 解析: (五)电场中电电势能高低的判定 例5如图固定在Q点的正点电荷的电场中有M、N两点,已知 < 。 下列叙述正确的是: A.若把一正的点电荷从M点沿直线移到N点,则电场力对该电荷做正功,电势能减少 B.若把一正的点电荷从M点沿直线移到N点,则该电荷克服电场力做功,电势能增加 C.MN两点由于没在同一条电场线上,因而无法比较其电势高低 D.若把一负的点电荷从M点沿直线移到N点,再从N点沿另一路径移回到M点,则该电荷克服电场力做的功等于电场力对该电荷所做的功,电势能不变 解析: 例6 如图,在粗糙绝缘的水平面上固定一点电荷Q,在M点无初速释放一带有恒定电量的小物块,小物块在Q的电场中运动到N点静止,则从M点运动到N点的过程中( ) A.小物块所受电场力逐渐减小 B.小物块具有的电势能逐渐减小 C.M点的电势一定高于N点的电势 D.小物块电势能变化量的大小一定等于克服摩擦力做的功 解析: (六)电场中的功能关系 例7 如图所示,虚线为静电场中的等势面1、2、3、4,相邻的等势面之间的电势差相等,其中等势面3的电势为0.一带正电的点电荷在电场力的作用下运动,经过a、b点时的动能分别为26eV和5eV.当这一点电荷运动到某一位置,其电势能变为-8eV时,它的动能应为( ) A.8eV B.13eV C.20eV D.34eV 解析: 练习3: (2009·上海高考)位于A、B处的两个带有不等量负电的点电荷在平面内电势分布如图所示,图中实线表示等势线,则( ) A.a点和b点的电场强度相同 B.正电荷从c点移到d点,电场力做正功 C.负电荷从a点移到c点,电场力做正功 D.正电荷从e点沿图中虚线移到f点电势能先减小后增大 解析: (七)等势面与电场线的综合应用 例8匀强电场中有a、b、c三点。 在以它们为顶点的三角形中∠a=300、∠c=900。 电场方向与三角形所在平面平行。 已知a、b和c点的电势分别为 、 和2V。 该三角形的外接圆上最低、最高电势分别为: A. 、 B. 、 C. 、 D. 、 解析: 三、自我总结 四、作业《创新设计》271—272页第8题至第12题 电场力、能的性质周测试卷 时间: 45分钟满分100分 班级: 姓名: 领导签字: 1—14题每题6分15题16分 1.在电场中某点放入电量为q的试探电荷时,测得该点电场强度为E,若在该点放入电量为q′=-2q的试探电荷时测得电场强度为E′,下面说法正确的是( ) A.E′=-E B.E′=2EC.E′=-E/2D.E′=E 2.如图所示,在a、b两点上放置两个点电荷,它们的电荷量分别为q1、q2,MN是连接两点的直线,P是直线上的一点,下列哪种情况下P点的场强可能为零( ) A.q1、q2都是正电荷,且q1>q2 B.q1是正电荷,q2是负电荷,且q1<∣q2∣ C.q1是负电荷,q2是正电荷,且∣q1∣>q2 D.q1、q2都是负电荷,且∣q1∣<∣q2∣ 1.如图所示,a、b、c是一条电场线上的三点,电场线的方向由a到c,a、b间距离等于b、c间距离,用φa、φb、φc和Ea、Eb、Ec分别表示a、b、c三点的电势和场强,可以判定( ) A.φa>φb>φc B.Ea>Eb>Ec C.φa-φb=φb-φcD.Ea=Eb=Ec 2.一带电粒子仅在电场力的作用下从A点运动到B点,其速度图象如图所示.则( ) A.A点的场强一定大于B点的场强 B.A点的电势一定比B点的电势高 C.粒子在A点的电势能一定大于在B点的电势能 D.电场力一定对粒子做正功 5.如图所示,实线是一簇未标明方向的由点电荷Q产生的电场线,若带电粒子q(|Q|≫|q|)由a运动到b,电场力做正功.已知在a、b两点粒子所受电场力分别为Fa、Fb,则下列判断正确的是( ) A.若Q为正电荷,则q带正电,Fa>Fb B.若Q为正电荷,则q带正电,Fa C.若Q为负电荷,则q带正电,Fa>Fb D.若Q为负电荷,则q带正电,Fa 6.如图所示,AC、BD为圆的两条互相垂直的直径,圆心为O,将等电荷量的正、负点电荷放在圆周上,它们的位置关于AC对称.要使圆心O处的电场强度为零,可在圆周上再放置一个适当电荷量的正点电荷+Q,则该点电荷+Q应放在( ) A.A点 B.B点 C.C点 D.D点 7.(2010·广东六校联考)把一带正电小球a放在光滑绝缘斜面上,欲使小球a能静止在如图所示的位置,需在MN间放一带电小球b,则( ) A.b球带正电,放在A点 B.b球带负电,放在A点 C.b球带负电,放在C点D.b球带正电,放在C点 8.A、B是一条电场线上的两个点,一带负电的粒子仅在电场力作用下以一定的初速度从A点沿电场线运动到B点,其速度v和时间t的关系图象如图所示.则此电场的电场线分布可能是下图中的( ) 9.(2010·海南物理,4)如右图,M、N和P是以MN为直径的半圆弧上的三点,O点为半圆弧的圆心,∠MOP=60°.电荷量相等、符号相反的两个点电荷分别置于M、N两点,这时O点电场强度的大小为E1;若将N点处的点电荷移至P点,则O点的场强大小变为E2,E1与E2之比为( ) A.1∶2 B.2∶1 C.2∶ D.4∶ 6.电子在电场中运动时,仅受电场力作用,其由a点运动到b点的轨迹如图中虚线所示.图中一组平行等距实线可能是电场线,也可能是等势线,则下列说法中正确的是( ) A.不论图中实线是电场线还是等势线,a点的电势都比b点低 B.不论图中实线是电场线还是等势线,a点的场强都比b点小 C.如果图中实线是电场线,则电子在a点动能较小 D.如果图中实线是等势线,则电子在b点动能较小 7.a、b、c、d是匀强电场中的四个点,它们正好是一个矩形的四个顶点.电场线与矩形所在平面平行.已知a点的电势为20V,b点的电势为24V,d点的电势为4V,如图.由此可知c点的电势为( ) A.4V B.8V C.12V D.24V 9.(2010·上海物理)三个点电荷电场的电场线分布如图所示,图中a、b两点处的场强大小分别为Ea、Eb,电势分别为φa、φb,则( ) A.Ea>Eb,φa>φbB.Ea C.Ea>Eb,φa<φbD.Ea 8.如图所示,细线拴一带负电的小球,球处在竖直向下的匀强电场中,使小球在竖直平面内做圆周运动,则( ) A.小球不可能做匀速圆周运动 B.当小球运动到最高点时绳的张力一定最小 C.小球运动到最低点时,球的线速度一定最大 D.小球运动到最低点时,电势能一定最大 5.如图所示,质量分别为m1和m2的两个小球A、B,带有等量异种电荷,通过绝缘轻弹簧相连接,置于绝缘光滑的水平面上.突然加一水平向右的匀强电场后,两小球A、B将由静止开始运动,在以后的运动过程中,对两小球A、B和弹簧组成的系统,下列说法中正确的是(设整个过程中不考虑电荷间库仑力的作用且弹簧不超过弹性限度)( ) A.由于电场力对球A和球B做功为零,故小球电势能总和始终不变 B.由于两个小球所受电场力等大反向,故系统机械能守恒 C.当弹簧长度达到最大值时,系统机械能最大 D.当小
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