高中物理人教版最中基本的物理基础知识.docx
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高中物理人教版最中基本的物理基础知识
高中物理人教版教材中最基本的物理基础知识
高中物理必修
(1)基础知识
第一章:
运动的描述
一,参考系
1,定义:
在描述一个物体的运动时,选来作为标准的物体,叫做参考系。
2,参考系的选择是任意的。
同一物体的同一运动,由于所选的参照系的不同,对运动的描述也可能不同。
3,一般都选地面或地面上相对地面不动的物体,如房屋、树木、桥梁为参照系,否则要进行说明。
二,质点
1,定义:
当物体的大小和形状在我们所研究的问题中不起作用,或所起的作用可忽略不计时,我们就可把物体看成是一个有质量的点,叫质点。
2,质点是一个理想模型,实际并不存在。
三,时间和时刻
1,运动的质点在空间某一位置的一瞬间叫时刻。
两个时刻的时间间隔叫时间。
2,时刻在时间轴上对应的是一个点。
时间是表示两个时刻的点间的距离。
(判断前5s、第5s、5s前、后5s、5s后5s中的含义)
四,位移和路程
1,定义;从运动质点的起点到终点的有向线段叫位移。
物体从起点到终点所经过运动轨迹的长度叫路程。
3,位移和路程的大小一般不同,只有在直线运动(不包括折线运动)中它们的大小才相等。
位移是矢量,路程是标量。
五,运动分类
机械运动直线运动匀速直线运动
变速直线运动匀变速直线运动
一般直线运动
曲线运动匀速圆周运动
抛体运动平抛运动
斜抛运动
一般曲线运动
六,匀速直线运动
1,定义:
物体在一条直线上运动,如果在任何相等的时间内通过的路程都相等(速度不变),这种运动叫匀速直线运动。
2,在匀速直线运动中速度不变,位移和时间成正比。
3,匀速直线运动的图像
(1),位移--——时间图像
(2),速度——时间图像
直线的斜率(tgθ=x/t=u)直线和时间轴的中间从t1到t2部分的面
表示速度积表示这段时间内的位移
七,变速直线运动定义:
物体在一条直线上运动,如果在相等的时间内位移不相等,这种运动叫变速直线运动。
八。
运动的绝对性和相对性:
运动的绝对性是说宇宙中大到天体,小到分子原子都是运动的。
运动的相对性是说运动和静止是相对的,是相对哪个物体而言的。
九,速度
1,物理意义:
描述物体的运动状态,速度大小描述物体运动快慢,速度方向描述物体的运动方向。
2,定义:
速度等于位移和发生这段位移所用时间的比值。
3,公式:
u=Δx/Δt
4,单位:
1m/s=3.6km/h
5,速度是矢量,方向和位移方向相同。
6,平均速度:
(1),运动物体的位移与发生这段位移所用时间的比值。
Ū=Δx/Δt
(2),平均速度不一定是速度的算术平均值,一般只能用定义式来计算。
十,加速度
1,物理意义:
加速度是描述速度变化快慢的。
2,定义:
加速度是速度的变化量与发生这一变化所用时间的比值。
3,公式:
a=Δu/Δt
4,单位:
米/秒2(m/s2)。
米每二次方秒。
5,加速度为矢量,方向与速度变化方向一致。
加速度方向与速度方向相同,物体作加速运动,反之物体作减速运动。
6,在速度——时间图像上加速度等于图像上对应点的切线的斜率。
第二章:
匀变速直线运动
一,匀变速直线运动定义:
沿着一条直线,且加速度不变的运动叫匀变速直线运动。
二,匀变速直线运动加速度恒定,物体在相同的时间内速度变化相同。
三,匀变速直线运动的公式
1,速度公式:
u=u0+at使用时假设一个正方向,与该方向
2,位移公式:
s=u0t+1/2at2相同的量取正值,相反的取负值。
3,位移与速度的关系:
u2—u20=2ax
4,平均速度:
ū=(u+u0)/2匀变速直线运动的平均速度等于时间中点的瞬时速度。
5,加速度为a的匀加速直线运动,在连续相等的时间内的位移分别为x1、x2、x3····
则Δx=x2—x1=x3—x2=······=aT2,第n秒末的速度un=(xn+xn+1)/2T
四,匀变速直线运动的图像
1,位移——时间图像2,速度——时间图像
曲线上某点切线的斜率表示该时刻直线与时间轴所夹从t1到t2时间内的面的的速度积表示该时间内的位移,直线的斜率为加速度。
五,自由落体运动
1,重力加速度:
一切物体在同一地点同一高度的自由落体运动中的加速度都相同,这个加速度叫自由落体加速度,也叫重力加速度。
一般计算取g=9.8m/s2粗略计算取g=10m/s2重力加速度大小与地点有关。
在地球上的同一海拔高度,g值两极最大,赤道最小。
2,自由落体运动为初速度为零,加速度为g的匀加速直线运动。
U=gth=gt2/2u2=2gh
六,竖直下抛运动
竖直下抛运动为初速度为u0、加速度为g的匀加速直线运动。
u=u+gth=u0t+gt2/2u2—u20=2gh
七,竖直上抛运动
竖直上抛运动的上升段是初速度为u0、加速度为g的匀减速直线运动。
下降段是自由落体运动。
u=u—gth=u0t—gt2/2u2—u20=—2gh
第三章:
相互作用
一,物体的运动状态及其改变
1,物体的运动状态用速度来描述,速度的大小描述物体运动的快慢,速度的方向描述物体的运动方向。
2,物体的运动状态不变就是物体的速度不变(包括大小和方向),只有静止和匀速直线运动两种,除此之外的其它运动的运动状态都变了。
二,关于力
1,定义;力是物体对物体的相互作用。
2,力的存在条件:
一个物体受到了力的作用,就一定有另一物体对它施加了这种作用,就是力是不能离开物体而单独存在的。
3,力是矢量。
力的大小、方向、作用点叫力的三要素。
它们都能影响力的作用效果。
4,力的大小用测力计来测量,其中物理实验室常用的是弹簧测力计。
5,弹簧测力计是根据弹簧的弹力跟伸长成正比的原理(胡克定律)制成的。
使用时:
;
(1),要看清分度值,
(2),要认清量程。
弹簧测力计不能测量超过它的量程的力。
6,力在国际单位制的单位是牛顿(N)。
7,力的图示和示意
(1),力的图示是用有向线段表示力。
线段的长度按一定比例(标度)表示力的大小,线段的指向表示力的方向,线段的起端(或末端)表示作用点。
线段所在的直线叫力的作用线。
(2),有时只需画出力的作用点和方向叫力的示意。
8,力的作用效果是改变物体的运动状态或使物体产生形变。
三,重力
1,定义:
由于地球的吸引而使物体受到的力叫重力。
它是万有引力的一种。
2,产生条件:
地面附近的一切物体都受到重力。
重力为非接触力,物体只要处在重力场中,无论是否与地球接触都受重力。
3,重力与质量的关系:
重力与质量成正比。
G=mgg为重力加速度。
4,重力的施力物体是地球。
5,重力作用的集中点叫重心。
规则形状的均匀物体的重心在其几何中心上。
重心可能不在物体上。
重心有支持法和悬挂法两种测法。
6,重力的方向总是竖直向下,由物体的重心指向地球的质心。
7,重力与质量:
(1),联系:
物体的重力与质量成正比。
(2),区别:
a,质量是物体所含物质的多少,重力是地球对物体的吸引力。
b,测质量用天平,测重力用测力计。
C,质量与地理位置无关,重力与地理位置有关。
d,质量是标量,重力是矢量。
四,四种基本相互作用:
万有引力、电磁相互作用、强相互作用和弱相互作用是四种基本相互作用。
1,万有引力是说宇宙中的物体大到天体,小到微观粒子,如分子、原子都有相互吸引的万有引力。
2,电荷间的相互作用和磁极间的相互作用本质上是一种相互作用的不同表现,称电磁相互作用。
3,使原子核紧密保持在一起的强大的相互作用叫强相互作用。
4,放射线间的基本相互作用称弱相互作用。
五,弹性形变、非弹性形变、弹性限度
物体在形变后,。
撤去外力能够恢复原状的形变叫弹性形变。
撤去外力不能够恢复原状的形变叫非弹性形变(范性形变)。
如果形变过大,超过一定的限度,撤去外力不能够恢复原状,这个限度叫弹性限度。
六,弹力
1,定义:
发生形变的物体,对它接触的物体产生的力叫弹力。
2,产生条件:
弹力为接触力,产生在相互接触的相互挤压或拉伸的发生形变的物体间。
3,常见的支持力、压力、推力和拉力都是弹力。
七,胡克定律:
弹簧形变时,弹力与伸长(或缩短)成正比。
F=KxK为劲度系数,在国际单位制中的单位牛顿/米(N/m)。
八,摩擦力
1,定义:
两个相互接触的物体,当它们发生相对运动或具有相对运动趋势时,在接触面上产生的阻碍相对运动或相对运动趋势的力叫摩擦力。
(1),有相对运动时产生的是滑动或滚动摩擦力。
相同情况下,滚动摩擦一般比滑动摩擦小许多。
(2),有相对运动趋势时产生的是静摩擦力。
静摩擦力有一定的限度,最大值为最大静摩擦力Fmax。
静摩擦力的取值范围0≤F≤Fmax
(3),相同情况下,滑动摩擦力比最大静摩擦力略小,粗略计算中可认为相等。
2,产生条件:
摩擦力为接触力,产生在相互接触、相互挤压、有相对运动或有相对运动趋势的有弹力的物体的接触面上。
3,方向:
摩擦力的方向与物体的相对运动或相对运动趋势方向相反。
4,摩擦力总是阻碍物体间的相对运动或相对运动趋势,不是总阻碍物体的运动或运动趋势,有时是动力,
5,滑动摩擦定律:
滑动摩擦力跟压力成正比。
F=µFN
N动摩擦因数,无单位,它的大小与两个相互接触的物体的材料和接触面的情况有关。
九,共点力及其合成与分解
1,共点力:
如果物体受到几个力的作用,它们的作用点为同一点,或它们的作用线交于一点,这样的力叫共点力。
2,共点力的合成与分解可用平行四边形法则、三角形法则或正交分解法。
所有矢量的合成与分解也遵守这些法则。
3,当一个物体受到几个力的共同作用时的效果与某个力单独作用的效果相同时,这个力叫那几个力的合力,那几个力叫这个力的分力。
求几个力的合力的过程叫力的合成。
求一个力的分力的过程叫力的分解。
4,两个力F1和F2的合力的大小因其夹角的不同而不同,取值范围为׀F1-F2׀≤F≤F1+F2
十,物体的受力分析:
用隔离体分析法。
在力学中先重力,再弹力,最后摩擦力。
依据各力的产生条件和方向。
(例:
分析下列情况物体的受力,找出平衡力和相互作用力。
用力拉着在水平地面匀速运动的铁块;骑着自行车在水平路面匀速运动,用力蹬和不蹬;挂在天花板上的电灯;斜面上的物体)
第四章:
牛顿运动定律
一,亚里士多德的错误结论:
必须有力作用在物体上,物体才能运动,没有力的作用,物体就要静止在一个地方。
即力是维持物体运动的原因。
二,牛顿第一定律
1,内容:
一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。
牛顿第一定律也叫惯性定律。
2,关于牛顿第一定律的几点说明:
(1),牛顿第一定律是关于物体在不受力的情况下的运动规律;
(2),牛顿第一定律不是实验规律,而是在实验的基础上经过推理而得到的(理想实验法);
(3),物体不受力或受平衡力时处于平衡状态,究竟是静止还是作匀速直线运动,决定于它的初始状态;
(4),力是改变物体它的状态的原因,而不是维持物体运动的原因。
物体的运动不需要力来维持,而是由它的惯性来保持的。
三,惯性:
1,定义:
物体保持原来运动状态的性质叫惯性。
2,一切物体都具有惯性(不分情况)。
3,惯性是物体本身所固有的属性。
(惯性不是物体受到的,而是物体本身所具有的。
)
4,质量是物体惯性大小的量度。
(惯性只于质量有关。
)
四,牛顿第二定律
1,内容:
物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比,跟它的质量成反比,加速度的方向与作用力的方向相同。
2,公式 F=ma
3,关于牛顿第二定律的几点说明:
(1),合力产生加速度,加速度大小与合外力大小成正比,方向与合外力方向相同。
(2),加速度大小与它受到的作用力成正比,力产生加速度,使物体运动状态改变。
牛顿第二定律进一步从数量的关系上证明了力是改变物体运动状态的原因。
(3),加速度大小与质量成反比,从数量关系上说明了质量是物体惯性大小的量度。
4,关于牛顿第二定律的实验探究
(1),应用了限制变量法。
先保持质量不变,研究加速度和力的关系。
再保持力不变研究加速度和质量的关系。
(2),分别设计两个表格进行记录,并用图像法研究。
a与m成反比,就是与1/m正比。
a∝1/m,a∝F,在a——1/m和a——F图像中都是过原点的直线。
但实际并非如此,我们可以多作几次实验,每次实验的点都可拟合成直线,而这些直线又十分接近原点,那么实际的规律很可能是这样的。
(3),加速度的测量:
如果物体作加速度为0的匀加速直线运动,a=2x/t2。
有时只要知道加速度的比值就可以了。
如果测出两个初速度为0的匀加速直线运动在相同时间内的位移x1、x2,则a1/a22=x1/x2。
测量或控制时间可用打点计时器。
(4),关于怎样提供并测量恒力,请见教材73页的两个实例。
五,力学单位制
1,在单位制中只要选定几个物理量的单位,就可导出其它物理量的单位。
这些被选定的物理量叫基本量,它们的单位叫基本单位。
由基本单位根据物理规律导出来的单位叫导出单位。
基本单位和导出单位一起组成单位制。
2,1960年第11届国际计量大会制定了一套国际通用的,包括一切计量领域的单位制,叫国际单位制(SI)。
3,国际单位制的基本量为长度、质量、时间、电流、热力学温度、物质的量n(单位摩尔,符号mol)、发光强度I(单位坎德拉,符号cd)。
其中长度、质量和时间为力学的基本量。
六,牛顿第三定律
1,物体间的作用是相互的。
施力物体同时也是受力物体。
物体间的相互作用力互称反作用力,
2,牛顿第三定律:
两个物体间的作用力和反作用力总是大小相等,方向相反,作用在同一直线上。
(共四条)
3,关于牛顿第三定律的说明:
(1),作用力和反作用力总是同时存在的,它们同时存在,同时消失。
(2),作用力和反作用力作用在两个物体上,大小相等,方向相反,在同一直线上。
(3),作用力和反作用力分别作用在两个物体上,因而不能抵消。
(4),作用力和反作用力的性质相同。
七,牛顿运动定律的作用是从受力情况确定运动情况,或从运动情况确定受力情况。
八,共点力的平衡
1,物体的平衡状态只有静止和匀速直线运动两种状态(速度不变)。
2,在共点力作用下物体的平衡条件是合力为0.
九,超重和失重:
1,物体对支持物的压力或悬挂物的拉力大于物重的现象叫超重。
小于物重的现象叫失重。
2,物体的加速度向上(或有向上的分量),就会超重。
反之就会失重。
关于学生实验
一,误差:
1,由偶然因素造成的误差叫偶然误差。
2,由仪器结构缺陷,实验方法不完善造成的误差叫系统误差。
3,测量时造成的误差叫绝对误差。
绝对误差和测量值的比值的百分数叫相对误差。
二,带有一位不可靠数字的近似数字叫有效数字。
中学阶段,运算结果一般取两位或三位有效数字就可以了。
高中物理必修
(2)基础知识
第五章:
曲线运动
一,曲线运动
1,曲线运动速度的方向时刻在改变,质点在某点(某时刻)的速度方向沿曲线该点切线方向。
2,曲线运动物体所受合力和其加速度与其速度不在一条直线上。
二,运动的合成与分解:
任何一个复杂的运动都可以分解成若干个简单的分运动。
运动、位移、速度、加速度都可用矢量的运算法则分解或合成。
三,平抛运动
1,定义:
将物体用一定的初速度沿水平抛出,不考虑空气阻力,物体只在重力作用下所做的运动。
2,平抛运动可分解成水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动。
ux=u0x=u0t
uy=gty=1/2gt2
3,平抛运动的实验探究见教材13页,特别是14页的三个实例。
四,斜抛运动:
将物体以初速度u0斜着抛出,不计空气阻力,物体只在重力作用下运动。
斜抛运动可分解成水平方向的速度为u0cosθ的匀速直线运动和竖直方向的初速度为
u0sinθ的竖直上抛或竖直下抛运动。
(θ为初速度与竖直方向的夹角)
五,圆周运动
1,线速度:
做圆周运动的物体通过的弧长与所用时间的比值叫线速度。
它表示做圆周运动物体运动的快慢。
u=Δs/Δt
2,角速度:
做圆周运动的物体与圆心的连线扫过的角度与所用时间的比值。
它表示物体做圆周运动的快慢。
在国际单位制中的单位为弧度/秒(iad/s或1/s)。
ω=Δθ/Δt,
3,转速(n):
转速是物体单位时间转过的周数。
技术上常用它表示转动物体上质点转动快慢。
单位为转/秒(r/s)或转/分(r/min)‘
4,线速度与角速度关系:
在圆周运动中线速度的大小等于半径与角速度的乘积。
u=rω
六,匀速圆周运动
1,定义:
物体做圆周运动,并且线速度不变的运动。
2,匀速圆周运动物体的线速度、角速度、转速、向心力、向心加速度的大小都不变,线速度、向心力、向心加速度方向时刻在变化,线速度沿切线方向,向心力、向心加速度总指向圆心。
an=u2/r=ω2/rFn=mu2/r=mω2r
七,变速圆周运动:
变速圆周运动的向心加速度改变速度方向,切向加速度改变速度大小。
八,一般曲线运动可分成若干小段来研究。
每小段可看成是圆周运动的一部分。
九,做圆周运动的物体一旦向心力突然消失,或合外力不足以提供向心力时物体沿切向飞出或远离圆心的现象叫离心现象。
这种现象有时有利,有时有害。
第六章:
万有引力与航天
一,行星的运动
1,开普勒三个定律
(1),开普勒第一定律:
所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳在椭圆的一个焦点上。
(2),开普勒第二定律:
对于任意一个行星来说,它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积。
(3),开普勒第三定律:
所有行星轨道半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等。
a3/T2=K
2,人类对行星运动规律的认识:
人类对行星的运动规律的认识经历了从地心说到日心说的过程。
开始托勒密提出了地心说,后来哥白尼推翻地心说,提出了日心说。
最后开普勒运用他的数学天才,研究了第谷的观测结果总结出了开普勒三个定律。
开普勒三个定律蕴含着重要的物理规律万有引力定律。
二,万有引力定律
1,万有引力定律的推导:
行星绕太阳的轨道十分接近圆,行星以太阳为圆心做匀速圆周运动,向心力为F=mu2/r
线速度、半径、公转周期关系为υ=2πr\T,所以F=4π2mr/T2根据开铺勒第三定律
T2=r3/K所以F=4π2km/r2,也就是F∝m/r2,因为力的作用是相互的,行星对太阳的引力F1∝M/r2,M为太阳质量,又因F=F1,所以F∝Mm/r2,设比例系数为G,则F=GMm/r2,。
2,英国物理学家卡文迪许在实验室通过对几个铅球之间的引力的测量,得出
G=6.67×10-11N•m2/Kg2.
3,万有引力定律;自然界中任何两个物体都相互吸引,引力的方向在它们的连线上,引力的大小与物体的质量m1和m2的乘积成正比,与它们之间的距离的二次方成反比。
F=Gm1m2/r2G=6.67×10-11Nm2/Kg2
4,万有引力定律应用
(1),测地球质量M=gR2/G
(2),测天体质量M=4π2r3/GT2
(3),万有引力定律预言了海王星的存在,并在1846年发现了它。
三,三个宇宙速度
1,第一宇宙速度(物体在地球表面绕地球做圆周运动的速度):
u1=7.9Km/s
2,第二宇宙速度(物体脱离地球,永远离开地球的速度):
u2=11.2Km/s
3,第三宇宙速度(物体挣脱太阳引力,飞离太阳系的速度):
u3=16.7Km/s
四,经典力学的局限性
1,经典力学适用于弱引力场中的宏观物体的低速(u«c)运动。
2,当物体的速度远小于光速或说“普朗克常量”可以忽略不计时,经典力学和量子力学的结论没有区别。
3,相对论认为运动物体的质量为m=m0/√1-u2/c2
第七章:
机械能守恒
一,能量:
物理学把物体能够做功的本领叫能量,它是一个守恒量。
在力学中能量指的是机械能,它包括动能和势能。
动能是物体由于运动而具有的能量。
势能是相互作用的物体凭借其位置而具有的能量。
二,功:
1,功的含议:
功是能量转化的量度。
有力在做功,就有能量在转化,力做了多少功,能量就转化了多少。
2,功的两个必要因素:
力和物体在力的方向上移动的距离。
3,力对物体所做的功,等于力的大小,位移的大小,力与位移夹角余弦三者的乘积。
W=FLCOSа
4,功在国际单位制中的单位为焦耳(J)。
1J=1N•m
5,正功和负功:
(1),当а=00时W=FL
(2),当а=υ/2时,W=0
(3)当а<π/2时,W>0,力对物体做正功。
(4),当π/2<а<π时W<0,力对物体做负功(物体对外做功)。
三,功率:
1,物理意义:
表示做功快慢。
2,定义:
功与完成这些功所用时间的比值。
3,公式:
P=W/t
4,单位:
SI制中单位为瓦特(w),1W=1J/S
5,功率与速度的关系:
P=Fυ
四,重力势能:
1,定义:
物体的重力与所处高度的乘积叫重力势能。
EP=mgh
2,物体运动时,重力对它做的功跟它的起点和终点的位置有关,跟它的运动路径无关。
3,重力势能是相对的,它的0势面的选取是任意的。
4,重力势能是地球和物体组成的“系统”所共有的。
五,弹性势能:
发生弹性形变的物体的各部分之间,由于有弹力的相互作用所具有的能叫弹性势能。
EP=1/2Kx2
六,动能
1,探究功与速度的关系:
请认真研究教材70页的两个实例,操作与作图技巧和数据处理方法。
2,动能表达式EK=1/2mυ2
七,动能定理:
力在一个过程中对物体做的功,等于物体在这个过程中动能的变化。
W=EK2—EK1
八,机械能守恒定律:
在只有重力或弹力做功的物体系统内,动能和势能可以相互转化,而总的机械能保持不变。
九,能量守恒定律:
能量即不会凭空产生,也不会凭空消失,它只能从一种形式转化为另一种形式,或者从一个物体转移到别的物体,在转化和转移的过程中能的总量保持不变。
十,能量和能量耗散:
1,人类利用能源时,能量从一种形式转化为另一种形式,而后一种形式的能量往往无法收集起来重新利用,这种现象叫能量耗散。
2,能量的耗散从能量的转化的角度反映出自然界中宏观过程的方向性,能源的利用受这种方向性的制约,所以能源的利用是有条件的。
物理选修3-1知识
第一章:
静电场
一、电荷及其守恒定律
1,电荷守恒定律:
电荷既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只能从一个物体转移到另一个物体,或者从物体的一部分转移到另一部分,在转移的过程中电荷总量不变。
或说一个与外界没有电荷交换的系统,电荷的代数和保持不变。
2,元电荷(e=1.60×10-19C);带电体电荷量等于元电荷的整数倍
二,.库仑定律:
F=kQ1Q2/r2(真空中的点电荷){F:
点电荷间的作用力(N);k:
静电力常量k=9.0×109N•m2/C2;Q1、Q2:
两点电荷的电量(C);r:
两点电荷间的距离(m);作用力与反作用力;方向在它们的连线上;同种电荷互相排斥,异种电荷互相吸引}
三,.电场强度:
1,定义式:
E=F/q{E:
电场强度(N/C),是矢量,方向与F方向相同(电场的叠加原理);q:
检验电荷的电量(C)}
2,.真空点(源)电荷形成的电场E=kQ/r2{r:
源电荷到该位置的距离(m),Q:
源电荷的电量}
3,电场线:
在电场中画出的有方向的曲线,曲线上每点的切线方向表示该点的电场强度方向。
(1),电场线从正电荷或无限远出发,终止于无限远或负电荷。
(2),电场中的电场线不相交,因为电场中任意一点的电场强度只有一个方向。
(3),电场强度越大的地方电场线越密。
(4),电场线不是实
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