1《静电场复习》学案全集1(人教版选修3-1)
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3电场强度学习目标1.认识静电场 ,初步认识场是物质存在的形式之一.2.理解电场强度的看法及定义式,会用电场强度、电场线描绘电场.3.掌握点电荷的电场、电场线,理解电场强度的叠加.4.加深比值定义的理解.1.19 世纪30年月 ,自主研究第一个提出了场的看法.物质存在的两种形式为、.2.产生的电场为静电场.电场拥有的性质.3.称为尝试电荷或查验电荷;称为场源电荷或源电荷.4.叫做电场强度, 其公式为,单位. 点电荷的电场强度公式为.5.形象地描绘电场的方法是.合作研究一、电场1.什么是电场 ?电荷间的互相作用是如何发生的?2.什么是静电场 ?二、电场强度1.尝试电荷和场源电荷尝试电荷一定具备的条件:.2.电场强度(1)定义 : (比值定义 ).(2)公式 :.(3)单位 :.(4)电场强度是,它的方向是.说明 :(1) E=为定义式,合用于全部电场.(2)某点的电场强度的大小及方向取决于电场自己,与查验电荷的正负、电荷量的大小及受到的电场力没关.三、点电荷的电场、电场强度的叠加1.点电荷电场强度公式:.2.以点电荷 Q 为圆心的球面上各点的电场强度的特色:.当 Q 为正电荷时 ,E 的方向 :.当 Q 为负电荷时 ,E 的方向 : 3.假如场源电荷有多个点电荷.,则如何求电场中某点的电场强度?.【例题】真空中两个正点电荷A、B 所带电荷量皆为+Q ,且相距为r,则 A、B 之间连线上距离 A 为处的P点的电场强度为多少?思虑 : 可否在P 点处放入一个带负电的点电荷-q,经过求出 -q 在 P 处受合电场力 ,而后依据E= 求出 P 处的电场强度大小和方向?拓展 :假如带电体是半径为R 的平均球体 (或球壳 ), 它外面空间某点的电场强度该如何计算 ?四、电场线1.电场线 : 假如在电场中画出一些曲线 ,使曲线上每一点的 ,这样的曲线就叫做电场线 ( 如下图 )2.特色(1).(2).(3).3.画出几种特别的电场线五、匀强电场电场中各点电场强度的、方向的电场就叫匀强电场.讲堂检测1.电场中有一点P,以下说法中正确的有()A. 若放在P 点的电荷的电荷量减半,则P 点的电场强度减半B.若P 点没有查验电荷,则 P 点电场强度为零C.P 点的电场强度越大,则同一电荷在P 点遇到的电场力越大D.P 点的电场强度方向为放在该点的电荷的受力方向2.在一个电场中 a、 b、 c、d 四点分别引入查验电荷时,测得的查验电荷所受电场力跟其电荷量的函数关系图象,如下图 .以下表达正确的选项是 ()A. 这个电场是匀强电场B.四点电场强度大小关系是E d>E a>E b>E cC.四点电场强度大小关系是E a>E b>E d>E cD.没法确立四个点的电场强度大小关系3.如下图,A、B 为两个等量的正点电荷,在其连线中垂线上的P 点放一个负点电荷q( 不计()重力 ),由静止开释后,以下说法中正确的选项是A. 点电荷在从P 点到 O 点运动的过程中,加快度愈来愈大,速度愈来愈大B.点电荷在从P 点到 O 点运动的过程中,加快度愈来愈小,速度愈来愈大C.点电荷运动到O 点时加快度为零,速度达最大值D.点电荷超出O 点后 ,速度愈来愈小 ,加快度愈来愈大,直到粒子速度为零4.对于电场线 ,以下说法正确的选项是()A.电场线是客观存在的B.电场线与电荷运动的轨迹是一致的C.电场线上某点的切线方向与电荷在该点的受力方向能够不同样D.沿电场线方向,电场强度必定愈来愈大5.如下图 ,四个电场线图,一正电荷在电场中由P 到 Q 做加快运动且加快度愈来愈大,那么它所在的电场是()6.如下图 ,A、 B、C、D 、E 是半径为r 的圆周上等间距的五个点,在这些点上各固定一个点电荷 ,除 A 点处的电荷量为-q 外 ,其他各点处的电荷量均为+q ,则圆心 O 处 ()A. 电场强度大小为,方向沿 OA 方向B.电场强度大小为,方向沿 AO 方向C.电场强度大小为,方向沿 OA 方向D.电场强度大小为,方向沿 AO 方向7.如下图 ,一带电粒子只受电场力从 A 飞到B,径迹如图中虚线所示,以下说法正确的选项是()A.粒子带负电B.粒子加快度不停变小C.粒子在 A 点时动能较大D.B 点电场强度大于 A 点电场强度8.如下图 ,有一水平方向的匀强电场 ,电场强度为 9×103N/C, 在电场内的竖直平面内作半径为 1m 的圆 ,圆心处搁置电荷量为 1×10-6 C 的正点电荷 .则圆周上 C 点处的电场强度大小为.9.如下图,把一个倾角为θ的绝缘斜面固定在匀强电场中,电场方向水平向右,电场强度大小为E.有一质量为m、带电量为+q的物体以初速度v0,从 A 端滑上斜面恰巧能沿斜面匀速运动,求物体与斜面间的动摩擦因数.。
静电现象的应用[目标定位] 1.知道什么是静电平衡状态,能说出处于静电平衡状态的导体中电场的特征.2.知道静电平衡状态下导体上电荷的分布规律.3.了解尖端放电、静电屏蔽现象及其应用.一、静电平衡状态下导体的电场和电荷分布1.静电平衡状态 发生静电感应现象时,感应电荷的电场与原电场叠加,使导体内部电场减弱,直至为零,导体内部自由电子不再发生定向移动的状态. 2.处于静电平衡状态下导体中电场的特征 (1)处于静电平衡状态的导体,内部电场处处为0.(2)处于静电平衡状态的导体,其外部表面附近任何一点的场强方向必跟该点的表面垂直.(3)处于静电平衡状态的整个导体是个等势体,它的表面是个等势面.3.导体上电荷的分布特点(1)导体内部没有电荷,电荷只分布在导体的外表面.(2)在导体表面,越尖锐的位置,电荷的密度越大,凹陷的位置几乎没有电荷. 深度思考导体达到静电平衡状态后,导体内的电荷还在运动吗?答案 达到静电平衡后,自由电子没有定向移动,而不是说导体内部的电荷不动,内部的电子仍在做无规则的运动.例1 长为l 的导体棒原来不带电,现将一带电荷量为+q 的点电荷放在距棒左端R 处,如图1所示.当棒达到静电平衡后,棒上的感应电荷在棒内中点P 处产生的电场强度大小等于________,方向为________.图1解析 导体棒在点电荷+q 的电场中发生静电感应,左端出现负电荷,右端出现正电荷,棒中任何一点都有两个电场,即外电场:+q 在该点形成的电场E 0;附加电场:棒上感应电荷在该点形成的电场E ′,达到静电平衡状态时E ′=E 0.题中所求的即为E ′,于是我们通过上述等式转化为求E 0.于是E ′=E 0=kq ⎝⎛⎭⎪⎫R +l 22.E ′和E 0方向相反,方向向左.答案 kq (R +l 2)2向左(1)当外电场、导体在电场中的位置或导体的形状发生变化时,感应电荷的分布会迅速变化,很快达到新的平衡.(2)静电平衡时,感应电荷产生的电场与外电场在导体内部的合场强为零.例2 如图2所示为一空腔球形导体(不带电),现在将一个带正电的小金属球A 放入空腔中,当静电平衡时,图中a 、b 、c 三点的场强大小E 和电势φ的关系是( )图2A .E a >E b >E c ,φa >φb >φcB .E a =E b >E c ,φa =φb >φcC .E a =E b =E c ,φa =φb =φcD .E a >E c >E b ,φa >φb >φc解析 空腔球形导体在正电荷A 的电场中感应的结果如图所示,从电场线的疏密可确定a 点场强大于c 点场强,而b 点场强为零,故E a >E c >E b ,而沿着电场线电势降低,故φa >φb >φc ,D 选项正确.答案 D二、尖端放电和静电屏蔽1.所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子,由于被吸引而奔向尖端,与尖端上的电荷中和,这相当于导体从尖端失去电荷.这个现象叫做尖端放电. 2.把一个电学仪器放在封闭的金属壳(网)里,即使壳(网)外有电场,由于壳(网)内场强保持为零,外电场对壳(网)内的仪器也不会产生影响的现象叫静电屏蔽.3.尖端放电和静电屏蔽的应用、防止:(1)尖端放电:①应用:避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施.②防止:高压设备中导体的表面尽量光滑会减少电能的损失.(2)静电屏蔽的应用:电学仪器外面有金属壳、野外高压线上方还有两条导线与大地相连.例3 如图3所示,把原来不带电的金属壳B的外表面接地,将一带正电的小球A从小孔中放入球壳内,但不与B发生接触,达到静电平衡状态后,则( )图3A.B的空腔内电场强度为零B.B不带电C.B的外表面带正电D.B的内表面带负电解析因为金属壳的外表面接地,所以外表面无感应电荷,只有内表面有感应电荷分布,且由于A带正电,则B的内表面带负电,D对,B、C错;B的空腔内有带正电的小球A产生的电场和金属壳内表面感应电荷产生的电场,由电场叠加知,电场线的方向由A指向B,所以空腔内电场强度不为零,A错.答案 D静电屏蔽的两种情况屏蔽外电场屏蔽内电场图示实现过程因场源电荷产生的电场与导体球壳表面上感应电荷在空腔内的合场强为零,达到静电平衡状态,起到屏蔽外电场的作用当空腔外部接地时,外表面的感应电荷因接地将传给地球,外部电场消失,起到屏蔽内电场的作用最终结论导体内空腔不受外界电荷影响接地导体空腔外部不受内部电荷影响本质静电感应与静电平衡1.(静电平衡状态下导体的电场)如图4所示,一个带负电的金属球放在绝缘的支架上,处于静电平衡状态,金属球内部的场强大小为E1,若减少金属球的带电荷量,再次处于静电平衡状态后,金属球内部的场强大小为E2,则( )图4A.E2<E1B.E2>E1C.E2=E1D.无法确定答案 C解析处于静电平衡状态的导体内部的场强处处为零,选项C正确.2.(静电平衡状态下导体的电场和电荷的分布)(多选)如图5所示,接地的金属板右侧有固定的点电荷+Q,a、b是金属板右侧表面附近的两点,其中a到+Q的距离较小,下列说法正确的是( )图5A.由于静电感应,金属板右侧表面带负电,左侧表面带正电B.由于静电感应,金属板右侧表面带负电,左侧表面不带电C.整个金属板是一个等势体,且电势等于零D.a、b两点的电场强度不为零,且a、b两点的场强方向相同,但a点的场强比b点的场强要大一些答案BCD解析金属板若不接地,右侧表面将感应出负电荷,左侧表面将感应出等量正电荷.金属板接地,大地上的自由电子通过接地导线上移与正电荷中和,达到静电平衡时左侧表面不带电,整个金属板的电势与大地相同,都为零.所以选项A错误,选项B、C正确.金属板接地时,右侧表面上仍有感应负电荷,因a距Q较近,场强要大些;整个金属板是等势体,表面是等势面,电场线与等势面垂直,故a、b两点的场强方向都垂直指向右侧面,方向相同,选项D正确.3.(静电防护和静电屏蔽的应用)电工穿的高压作业服是用铜丝编织的,下列说法正确的是( )A.铜丝编织的衣服不易拉破B.电工被铜丝衣服所包裹,使体内电势为零C.电工被铜丝衣服所包裹,使体内电场强度为零D.铜线电阻小,能对人体起到保护作用答案 C解析高压线路的检修人员在进行高压作业时,要穿上用金属丝网制成的高压作业服,相当于把人体用金属网罩起来.这样,外部电场就不会影响到人体,从而避免了感应电场对人体的伤害.故选项C正确.题组一静电的防止与应用1.(多选)下列措施中,属于防止静电危害的是( )A.油罐车后有一条拖在地上的铁链条B.小汽车上有一根露在车面上的小天线C.在印染厂中保持适当的湿度D.在地毯上夹杂0.05~0.07mm的不锈钢丝导电纤维答案ACD解析B选项属于防止静电屏蔽.2.某农村小塑料加工厂的高频热合机(焊缝用)产生的电磁波频率和电视信号频率接近,由于该村尚未通有线电视信号,空中的信号常常受到干扰,在电视荧屏上出现网状条纹,影响正常收看.为了使电视机不受干扰,可采取的办法是( )A.将电视机用一金属笼子罩起来B.将电视机用一金属笼子罩起来,并将金属笼接地C.将高频热合机用一金属笼子罩起来D.将高频热合机用一金属笼子罩起来,并将金属笼接地答案 D解析为了使电视机能接收电磁波信号,但又不接收高频热合机产生的电磁波,应将高频热合机产生的电磁波信号屏蔽,而将金属笼子接地具有屏蔽金属笼内电场的作用,故选项D 正确.3.下列与静电屏蔽无关的是( )A.避雷针的顶端做的很尖细B.用几万伏的高压电电击关在金属笼里的鸟,而鸟安然无恙C.超高压带电作业的工作人员穿戴的工作服用包含金属丝的织物制成D.电视闭路线芯外常包有一层金属网答案 A解析避雷针是应用尖端放电的原理,其余三项均是利用了金属对内部的静电屏蔽作用.题组二静电平衡的理解4.处于静电平衡状态的导体,内部场强处处为零的原因是( )A.导体内部无任何电场B.外电场不能进入导体内部C.所有感应电荷在导体内部产生的合场强为零D.外电场和所有感应电荷的电场在导体内部叠加的合场强为零答案 D5.如图1所示,两个不带电的导体A和B,用一对绝缘柱支持使它们彼此接触.把一带正电荷的物体C置于A附近,贴在A、B下部的金属箔都张开( )图1A.此时A带正电,B带负电B.此时A电势低,B电势高C.移去C,贴在A、B下部的金属箔都闭合D.先把A和B分开,然后移去C,贴在A、B下部的金属箔都闭合答案 C解析由于静电感应可知,A左端带负电,B右端带正电,A、B的电势相等,选项A、B错误;若移去C,则两端的感应电荷消失,则贴在A、B下部的金属箔都闭合,选项C正确;先把A和B分开,然后移去C,则A、B带的电荷仍然存在,故贴在A、B下部的金属箔仍张开,选项D错误.6.(多选)如图2所示,在真空中把一绝缘导体向带负电的小球P缓缓靠近(不相碰),下列说法中正确的是( )图2A.M端的感应电荷越来越多B.导体内场强越来越大C.导体的感应电荷在M点产生的场强大于在N点产生的场强D.导体的感应电荷在M、N两点产生的场强相等答案AC解析离的越近,导体上的电子与负电荷排斥力越大,越会向左排斥,故N端带负电荷越多,M端带的正电荷也越多,故A正确;导体处于静电平衡状态,内部场强处处为零,即感应电荷的场强和带电小球的场强等大、反向、共线,由于带电小球在M点产生的场强大,故感应电荷在M点产生的场强也大,故C正确,B、D错误.故选A、C.题组三静电平衡中电场线及电荷分布7.在点电荷-Q的电场中,一金属圆盘处于静电平衡状态,若圆平面与点电荷在同一平面内,则盘上感应电荷在盘中A点所激发的附加场强E′的方向在下图中正确的是( )答案 A解析感应电荷在盘中A点激发的附加场强E′应与-Q在A点产生的场强等大反向,故A 正确.8.(多选)一个不带电的空心金属球,在它的球内放一个正电荷如图所示,其电场分布正确的是( )答案CD解析空心金属球内放一正电荷,由于静电感应使金属球外表面带正电,球壳上达到静电平衡,内部场强为零,当金属球外表面接地时,对外具有屏蔽作用,故选项C、D正确.9.(多选)如图3所示,原来不带电的金属球壳内壁接地,将一带正电的小球放入其中,但不与球壳接触,则( )图3A.球壳内壁带负电B.球壳外壁带正电C.球壳外壁不带电D.若将接地线去掉再移去正电荷,球壳外壁带负电答案ACD解析球壳内正电荷产生电场,使球壳处于静电平衡状态,在球壳的内表面出现等量异种电荷,球壳的外表面出现等量同种电荷,当球壳接地时,不论内表面接地还是外表面接地,待稳定后球壳的电势必定为零.球壳的外表面无感应电荷,球壳外也没有静电场,这就是接地导体壳的静电屏蔽作用,故A、C选项正确.若将接地线去掉再移去球壳内正电荷时,球壳内表面的负电荷就会分布到球壳的外表面上,内壁不再带电.故D选项正确.10.(多选)如图4所示,在绝缘板上放有一个不带电的金箔验电器A和一个带正电荷的空腔导体B.下列实验方法中能使验电器箔片张开的是( )图4A.取电棒C(带绝缘柄的导体棒)先跟B的内壁接触一下后再跟A接触B.取电棒C先跟B的外壁接触一下后再跟A接触C.用绝缘导线把验电器A跟取电棒C的导体部分相连,再把取电棒C与B的内壁接触D.使验电器A靠近B答案BCD解析A项中取电棒C先和B的内壁接触后,由于B的内壁本身没有电荷,所以再接触A时验电器箔片不张开;B项中可以使C球带电,从而使A带电;C项中用绝缘导线实际上是将验电器A和B连成了一个导体,A因接触而带电;D项中是感应起电.所以B、C、D项正确.11.(多选)如图,四组静电实验中,能使左边的验电器的金箔张开的是( )答案AC解析处于静电平衡状态下的导体所带的电荷都分布在导体的外表面,导体内表面没有电荷,用导线连接之后,左边的金箔也是外表面,故A、C均正确,B错误.D选项中由于静电屏蔽的作用,验电器不受外电场的影响,故金箔片是闭合的.12.如图5所示,在两个带等量异种电荷的绝缘导体球之间,对称地放着两个相同的导体ab、cd,则:图5(1)当用导线将a、b连接起来时,导线中有无电流通过?若有,方向如何?(2)当用导线将a、c连接起来时,导线中有无电流通过?若有,方向如何?答案(1)无(2)有由a→c解析导体ab、cd处于静电场中,已达到静电平衡状态,ab、cd均各自为一个等势体,但因ab靠近正电荷,cd靠近负电荷,所以导体ab的电势要高于cd的电势,我们也可在正、负电荷之间画一条由左向右的电场线,也易判断导体ab的电势比导体cd的电势高.当用导线将a、c连接起来时,将会有电流从a流到c.当用导线将a、b连接起来时,无电流通过.。
人教版高中物理选修3-1 静电场极其相关问题导学案⑴电场的力的性质相应的物理量——电场强度F E q=1.电荷间的相互作用通过电场来传递,电场由电荷产生,存在于电荷周围的空间;电场对进入其领地范围的“入侵者”——检验电荷会产生电场力作用,且同一检验电荷在电场中的不同点所受电场力一般不同,反映这一电场力的性质的是场强E 。
2.电场的结构分布由场源电荷的类型决定,与检验电荷无关,与电场内是否有检验电荷无关。
即场强由电场本身结构决定,是电场的一种属性。
3.假想的电场线是有向曲线段,开始于正电荷,终止于负电荷;电场线的切向代表电场中该点的电场方向,电场线在某一区域的疏密表示该区域电场的强弱。
【典型例题】例1.在静电场中a 、b 、c 、d四点分别放一检验电荷,其电量可变,但很小,结果测出检验电荷所受电A .a 、b 、c 、dB .四点场强关系是c E >a E >b E >dECD【解析】 根据F Eq =知,在F q -图象中,E 为斜率,由此可得c E >a E >b E >d E ,选项B正【答案】 B例2.如图1所示,一根长为2 m 的绝缘细管AB 被置于匀强电场E 中,其A 、B 两端正好处于电场的左右边界上,倾角α=37°,电场强度E =103 V/m ,方向竖直向下,管内有一个带负电的小球,重G =10-3 N,电荷量q =2×10-6 C ,从A 点由静止开始运动,已知小球与管壁的动摩擦因数为0.5,则小球从B 点射出时的速度是(取g =10 m/s 2;sin37°=0.6,cos37°=0.8) ( C )B 图1A .2 m/sB .3 m/sC .D .23m/s【解析】:根据题意可知,小球在运动中的受力如图所示,建立直角坐标系后,应有:sin 37sin 37GF eEG N ma a gμ=︒-︒-==合, 又因为cos37cos37N eE G =︒-︒,代入数据,得:22/a m s =由于小球做匀加速运动,则:【答案】:22v as =,/v s =,所以选C 。
4电势能和电势学习目标1.明确静电力做功的特色.2.理解电势能的观点.3.弄安静电力做功与电势能变化之间的关系.4.理解电势的观点、等势面的特色.自主研究一、静电力做功的特色是.二、电势能1.电势能的定义 :.用表示.2.静电力做功与电势能变化的关系:.3.如何求电荷在某点处拥有的电势能?.4.零势能面的选择:.三、电势1.定义 :.2.电势是,它只有,没有方向 ,但有正负 .3.电场线指向电势的方向.顺着电场线方向,电势愈来愈.4.零电势地点的规定:.四、等势面1.等势面 :.2.等势面与电场线的关系:.合作研究一、静电力做功的特色【思虑议论1】如下图 ,质量为 m 的物体在重力场中,分别 :(1)沿折线从 A 运动到 B;(2)沿直线从 A 运动到 B;(3)沿曲线从 A 运动到 B.重力分别做多少功?重力做功的特色是什么?重力做功与重力势能的关系是什么?【自主试试】联合教材图 1.4-1,剖析如下图的尝试电荷q 在电场强度为 E 的匀强电场中沿不一样路径从 A 运动到 B 电场力做功的状况.(1)q 沿直线从 A 到 B;(2)q 沿折线从 A 到 M、再从 M 到 B;(3)q 沿随意曲线从 A 到 B.二、静电力做功与电势能的关系【思虑议论 2】在重力场中由静止开释质点 ,质点必定加快运动 ,动能增添 ,势能减少 ; 如下图 ,在静电场中 ,静电力做功使尝试电荷获取动能 ,是什么转变为尝试电荷的动能的 ?【思虑议论3】重力做的正功等于减少的重力势能,战胜重力做的功等于增添的重力势能,用公式表示为W AB=E pA-E p B=- E p.那么 ,静电力做功与电势能的关系呢?【事例剖析】剖析对不一样的电荷从 A 运动到 B 的过程中电势能的变化状况.【思虑议论4】如何确立电荷在某点处拥有的电势能?(类比剖析 :如何求出 A 点的重力势能呢 ?从而总结出电势能的求法.)【拓展】零势能面的选择:往常把电荷离场源电荷无穷远处的电势能规定为零,或把电荷在大地表面上的电势能规定为零.【思虑议论5】重力势能是物体和地球构成的系统所共有的,那么电势能能否也是电荷和电场所共有的呢?(1)若被挪动电荷的极性、电荷量不一样,对其电势能有何影响?(2)若电荷所处电场发生变化,对位于此中的电荷的电势能有何影响?(3)若电场中没有电荷或许空间不存在电场,还有电势能吗 ?【稳固训练】1.对于在电场中挪动电荷与电势能的关系,以下说法中正确的选项是()A. 电荷沿电场线方向挪动,电势能必定增添B.电荷沿电场力方向挪动,电势能必定增添C.电荷逆电场力方向挪动,电势能必定增添D.电荷沿垂直于电场线方向挪动,电势能必定不变2.有一电荷量q=- 3×10-6C 的电荷 ,从电场中的A 点移到 B 点时 ,战胜静电力做功6×10- 4J.求 :(1)电荷的电势能如何变化?变化了多少 ?(2)以 B 为零势能点 ,电荷在 A 点的电势能E p A是多少 ?(3)假如把这一电荷从 B 点移到 C 点时静电力做功9×10-4J,电荷的电势能如何变化?变化了多少 ?(4)假如选用 C 点为零势能点 ,则电荷在 A 点的电势能E pA'又是多少 ?(5)经过这一例题你有什么收获?三、电势【思虑议论6】如何判断电势的高低呢?四、等势面【思虑议论7】在地理课上常用等高线来表示地势的高低 .今日学习了电势的知识后 ,那我们能够用什么来表示电势的高低呢 ?【体验性实践】找寻等势面 :找正点电荷和带电平行金属板中的等势面.【思虑议论8】什么状况下会出现力做功为零的状况?电场线跟等势面有什么关系?讲堂检测1.对于等势面的说法,正确的选项是 ()A.不一样样势面上各点的电势也可能相等B.各等势面永不订交C.等势面老是和电场线垂直D.等势面都是关闭的曲面2.如图展现了等量异号点电荷的电场线和等势面.对于场中的A、 B、 C、D 四点 ,以下说法正确的选项是 ()A. A、B 两点的电势和电场强度都同样B.A、 B 两点的电场强度同样,电势不一样C.C、D 两点的电势和电场强度都不一样D.C、D 两点的电势同样,电场强度不一样3.对于等势面、电场力做功和电场的关系,以下说法正确的选项是()A. 在等势面上挪动电荷,电场力老是不做功B.电荷从 A 点移到 B 点 ,电场力做功为零,则电荷必定是沿等势面挪动的C.在同一个等势面上的各点,电场强度的大小必定是相等的D.电场线老是从电势高的等势面指向电势低的等势面4.如下图 ,展现了不规则形状的带电导体四周的电场线和等势面.从图中能够看出,越靠,近导体 ,等势面的形状就越趋近导体表面的形状,这是因为 ,导体的表面自己就是一个并且导体内部的电势也到处相等,因此导体是一个; 而越是远离导体,等势面的形状就越趋近球面 ,这是因为 ,从足够远的地方看导体, 它就是一个点电荷,而点电荷的就是球面 .5.电场线和等势面都能够形象、直观地描述电场.因为电场线和等势面有着固定的空间位置关系,我们只需知道了此中之一,就能够依据互相关系描述出另一个.并且 ,从丈量方便性的角度看 ,我们一般是描述更简单 (选填“电场线”或“等势面”).6.如图展现了等量同号点电荷的电场线和等势面.从图中能够看出,这三点的电势关系是φa φbφ(均填“> ”“<”或“= ”)c。
§1-1电荷及其守恒定律【教学目标】1.知道两种电荷及其相互作用。
2.知道三种使物体带电的方法及带电本质3.知道电荷守恒定律4.知道什么是元电荷、比荷、电荷量、静电感应的概念【教学重点】电荷守恒定律【教学难点】 利用电荷守恒定律分析解决相关问题。
【教学内容】一、教材要点(一)电荷1.自然界中两种电荷: 。
2.电荷及其相互作用: 。
3.使物体带电的方法: 。
实质是 。
(二)电荷守恒定律:1. 内容: 。
(三)几个基本概念:1.电荷量: 。
2.元电荷: 。
3.比荷: 。
4.感应起电: 。
二、例题解析①如图所示,两个互相接触的导体A 和B 不带电,现将带正电的导体C 靠近A 端放置,三者均有绝缘支架。
请判断A 、B 带电情况如何?若先将A 、B 分开再移走C ,则A ,B ;若先将C 移走再把A 、B 分开,则A ,B 。
②讨论交流:接触起电、摩擦起电、感应起电的实质是什么?总的电荷量满足什么样的规律?三、课堂小结(学生记笔记的地方和课堂重要知识点的理解)C A B +四、基础巩固1、关于物体的带电荷量,以下说法中正确的是( )A .物体所带的电荷量可以为任意实数B .物体所带的电荷量只能是某些特定值C .物体带电+1.60×10-9C ,这是因为该物体失去了1.0×1010个电子D .物体带电荷量的最小值为1.6×10-19C2、如图所示,将带电棒移近两个不带电的导体球,两个导体球开始时互相接触且对地绝缘,下述几种方法中能使两球都带电的是 ( ) A .先把两球分开,再移走棒 B .先移走棒,再把两球分开C .先将棒接触一下其中的一个球,再把两球分开D .棒的带电荷量不变,两导体球不能带电3、用丝绸摩擦过的玻璃棒和用毛皮摩擦过的硬橡胶棒,都能吸引轻小物体,这是因为( )A .被摩擦过的玻璃棒和硬橡胶棒一定带上了电荷B .被摩擦过的玻璃棒和硬橡胶棒一定带有同种电荷C .被吸引的轻小物体一定是带电体D .被吸引的轻小物体可能不是带电体 4、一个带正电的验电器如图所示,当一个金属球A 靠近验电器上的金属球B 时,验电器中金属箔片的张角减小,则( )A .金属球A 可能不带电B .金属球A 一定带正电C .金属球A 可能带负电D .金属球A 一定带负电 五、课后训练1、用毛皮摩擦过的橡胶棒靠近已带电的验电器时,发现它的金属箔片的张角减小,由此可判断( )A .验电器所带电荷量部分被中和B .验电器所带电荷量部分跑掉了C .验电器一定带正电D .验电器一定带负电2、以下关于摩擦起电和感应起电的说法中正确的是( )A .摩擦起电是因为电荷的转移,感应起电是因为产生电荷B .摩擦起电是因为产生电荷,感应起电是因为电荷的转移C .摩擦起电的两摩擦物体必定是绝缘体,而感应起电的物体必定是导体D ..不论是摩擦起电还是感应起电,都是电荷的转移3、带电微粒所带的电荷量不可能是下列值中的( )A .2.4×10-19CB .-6.4×10-19C C .- 1.6×10-18CD .4.0×10-17C4、有三个相同的绝缘金属小球A 、B 、C ,其中小球A 带有2.0×10-5C 的正电荷,小球B 、C 不带电.现在让小球C 先与球A 接触后取走,再让小球B 与球A 接触后分开,最后让小球B 与小球C 接触后分开,最终三球的带电荷量分别是多少?四、答案:1、BCD 2、AC 3、AD 4、AC五、答案:1、C 2、D 3、A 4、Q A =5×10-5C Q B =7.5×10-6C Q C =7.5×10-6C - - - - - - 甲 乙AB + +。
第⼀章静电场章末总结学案(⼈教版选修3-1)⾼⼆物理 WL3—1 复1第⼀章静电场章末总结学案(⼈教版选修3-1)编写⼈:审核⼈:⾼⼆物理组编写时间:教学⽬标知识与技能:掌握静电场基本知识并能处理实际问题答案点电荷 k q 1q 2r 2 F q kQ r 2 正电荷强弱⽅向 E p q ΦA ΦB U d qU E p A E p B Q U⼀、电场的⼏个物理量的求解思路1.确定电场强度的思路(1)定义式: (2)库仑定律:.(3)电场强度的叠加原理,场强的⽮量和.(4)电场强度与电势差的关系: (限于匀强电场).(5)导体静电平衡时,内部场强为零即感应电荷的场强与外电场的场强等⼤反向E 感=-E 外.(6)电场线(等势⾯)确定场强⽅向,定性确定场强.2.确定电势的思路(1)定义式:.(2)电势与电势差的关系:.(3)电势与场源电荷的关系:越靠近正电荷,;越靠近负电荷,.(4)电势与电场线的关系:沿电场线⽅向,.(5)导体静电平衡时,整个导体为,导体表⾯为.3.确定电势能的思路(1)与静电⼒做功关系:W AB=E p A-E p B,静电⼒做正功,;静电⼒做负功,电势能.(2)与电势关系:E p=qΦp,正电荷在电势越⾼处电势能,负电荷在电势越低处电势能.(3)与动能关系:只有静电⼒做功时,电势能与动能之和为常数,动能越⼤,电势能越⼩.4.确定电场⼒的功的思路(1)根据电场⼒的功与电势能的关系:电场⼒做的功等于电势能的减少量,W AB=E p A-E p B.(2)应⽤公式W AB=qU AB计算:符号规定是:所移动的电荷若为正电荷,q取正值;若为负电荷,q取负值;若移动过程的始点电势ΦA⾼于终点电势ΦB,U AB取正值;若始点电势ΦA低于终点电势ΦB,U AB取负值.(3)应⽤功的定义式求解匀强电场中电场⼒做的功:W=qEl cosθ.注意:此法只适⽤于匀强电场中求电场⼒的功.(4)由动能定理求解电场⼒的功:W电+W其他=?E k.即若已知动能的改变和其他⼒做功情况,就可由上述式⼦求出电场⼒做的功.【例1】电场中有a、b两点,已知Φa=-500 V,Φb=1 500 V,将带电荷量为q=-4?10-9C的点电荷从a移到b时,电场⼒做了多少功?a、b间的电势差为多少?答案8?10-6J -2 000 V变式训练1 如图1是⼀匀强电场,已知场强E=2?102N/C.现让⼀个电荷量q=-4?10-8C的电荷沿电场⽅向从M点移到N点,MN间的距离l=30 cm.试求:(1)电荷从M点移到N点电势能的变化;(2)M、N两点间的电势差.答案(1)2.4?10-6J (2)60 V⼆、电场⼒做功与能量转化1.带电的物体在电场中具有电势能,同时还可能具有动能和重⼒势能等机械能,⽤能量观点处理问题是⼀种简捷的⽅法.2.处理这类问题,⾸先要实⾏受⼒分析及各⼒做功情况分析,再根据做功情况选择合适的规律列式求解.3.常见的⼏种功能关系(1)只要外⼒做功不为零,物体的动能就要改变(动能定理).(2)静电⼒只要做功,物体的电势能就要改变,且静电⼒做的功等于电势能的减少量,W电=E p1-E p2.如果只有静电⼒做功,物体的动能和电势能之间相互转化,总量不变(类似机械能守恒).(3)如果除了重⼒和静电⼒之外,⽆其他⼒做功,则物体的动能、重⼒势能和电势能三者之和不变.【例2】⼀个带负电的质点,带电荷量为2.0?10-9C,在电场中将它由a移到b,除电场⼒之外,其他⼒做功 6.5?10-5J,质点的动能增加了8.5?10-5J,则a、b两点间的电势差Φa-Φb=____________.答案-1.0?104V变式训练2 如图2所⽰,边长为L 的正⽅形区域abcd 内存有着匀强电场.质量为m 、电荷量为q 的带电粒⼦以速度v 0从a 点进⼊电场,恰好从c 点离开电场,离开时速度为v ,不计重⼒,求电场强度⼤⼩.答案 m (v 2-v 20)2qL三、处理带电粒⼦在电场中运动问题的两条主线带电粒⼦在电场中的运动,是⼀个综合电场⼒、电势能的⼒学问题,研究的⽅法与质点动⼒学相同,它同样遵循运动的合成与分解、⼒的独⽴作⽤原理、⽜顿运动定律、动能定理、功能原理等⼒学规律,研究时,主要能够按以下两条线索展开.(1)⼒和运动的关系——⽜顿第⼆定律做好受⼒分析,根据带电粒⼦受到的电场⼒,⽤⽜顿第⼆定律找出加速度,结合运动学公式确定带电粒⼦的速度、位移等.这条线索通常适⽤于恒⼒作⽤下做匀变速运动的情况.(2)功和能的关系——动能定理做好受⼒情况和运动情况的分析,根据电场⼒对带电粒⼦所做的功,引起带电粒⼦的能量发⽣变化,利⽤动能定理或全过程中能量的转化,研究带电粒⼦的速度变化、经过的位移等,这条线索同样也适⽤于⾮匀强电场.【例3】如图3甲所⽰,在平⾏⾦属板M 、N 间加有如图⼄所⽰的电压.当t=0时,⼀个电⼦从靠近N 板处由静⽌开始运动,经1.0?10-3s 到达两板正中间的P 点,那么在3.0?10-3s 这个时刻,电⼦所在的位置和速度⼤⼩为( )A .到达M 板,速度为零B .到达P 点,速度为零C .到达N 板,速度为零D .到达P 点,速度不为零答案 D变式训练3 如图4所⽰,⽔平地⾯上⽅分布着⽔平向右的匀强电场.⼀“L ”形的绝缘硬质管竖直固定在匀强电场中.管的⽔平部分长为l 1=0.2 m .离⽔平地⾯的距离为h=5.0 m .竖直部分长为l 2=0.1 m .⼀带正电的⼩球从管的上端⼝A 由静⽌释放,⼩球与管间摩擦不计且⼩球通过管的弯曲部分(长度极短可不计)时没有能量损失,⼩球在电场中受到电场⼒⼤⼩为重⼒的⼀半.求:(1)⼩球运动到管⼝B 时的速度⼤⼩;(2)⼩球着地点与管的下端⼝B 的⽔平距离.(g=10 m /s 2)答案 (1)2.0 m /s (2)4.5 m【即学即练】1.使质量相同的⼀价正离⼦和⼆价正离⼦分别从静⽌开始经相同电压U 加速后,离⼦速度较⼤的是( )A .⼀价正离⼦B .⼆价正离⼦C .两者速度相同D .⽆法判断答案 B解析由qU=12mv 20可得选项B 准确. 2. A 、B 是⼀条电场线上的两个点,⼀带负电的微粒仅在电场⼒作⽤下以⼀定初速度从A 点沿电场线运动到B 点,其速度—时间图象如图5所⽰.则这个电场可能是( )图63.中A 、B 都是装在绝缘柄上的导体,A 带正电荷后靠近B 发⽣静电感应,若取地球电势为零,B 和地接触后( )A .导体B 上任意⼀点电势都为零B .导体B 上任意⼀点电势都为正C .导体B 上任意⼀点电势都为负D .导体B 上右边电势为正,左边电势为负4. 空间存有竖直向上的匀强电场,质量为m 的带正电的微粒⽔平射⼊电场中,微粒的运动轨迹如图7所⽰,在相等的时间间隔内( )A .重⼒做的功相等B .电场⼒做的功相等C .电场⼒做的功⼤于重⼒做的功D .电场⼒做的功⼩于重⼒做的功5. 已知四个点电荷q 、q 、-q 、q 分别分布于边长为a 的正⽅形的四个顶点A 、B 、C 、D 处,如图8所⽰,则正⽅形中⼼处的场强⼤⼩为( )A .3kq 2a 2B .0C .4kq a 2D .5kq 2a2 6.在场强E=1.0?102 V /m 的匀强电场中,有相距d=2.0?10-2 m 的a 、b 两点,则a 、b 两点间的电势差可能为( )A .1.0 VB .2.0 VC .3.0 VD .4.0 V7.带电粒⼦以初速度v 0垂直电场⽅向进⼊平⾏⾦属板形成的匀强电场中,它离开时偏转距离为y ,位移偏⾓为Φ,下列说法准确的是( )A .粒⼦在电场中做类平抛运动B .偏⾓Φ与粒⼦的电荷量和质量⽆关C .粒⼦飞过电场的时间,取决于极板长和粒⼦进⼊电场时的初速度D .粒⼦的偏移距离y ,可⽤加在两极板上的电压控制8. 如图9所⽰,绝缘光滑半圆轨道放在竖直向下的匀强电场中,场强为E ,在与环⼼等⾼处放有⼀质量为m 、电荷量为+q 的⼩球,由静⽌开始沿轨道运动,下列说法准确的是( )A .⼩球在运动过程中机械能守恒B .⼩球经过最低点时速度最⼤C .⼩球经过环的最低点时对轨道压⼒为3(mg+qE)D .⼩球经过环的最低点时对轨道压⼒为3(mg-qE)9. 如图10所⽰,光滑绝缘细杆竖直放置,它与以正电荷Q 为圆⼼的某圆交于B 、C 两点,质量为m 、电荷量为-q 的有孔⼩球从杆上A 点⽆初速度下滑,已知q ?Q ,AB=h ,⼩球滑到B 点时的速度⼤⼩为3gh.求:(1)⼩球由A 点到B 点的过程中电场⼒做的功;(2)A 、C 两点的电势差.。
高二物理静电场复习导学案【知识梳理】一、电荷及电荷守恒1、自然界中存在正电荷和负电荷,同种电荷相互,异种电荷相互。
电荷的多少叫做,单位是库仑,符号是C。
所有带电体的带电量都是电荷量e= 的整数倍,电荷量e称为。
2、点电荷是一种模型,当带电体本身和对研究的问题影响不大时,可以将带电体视为点电荷。
真正的点电荷是不存在的,这个特点类似于力学中质点的概念。
3、使物体带电有方法:、、接触起电,其实质都是。
4、电荷既不能,也不能,只能从一个物体到另一个物体,或从物体的转移到,在转移的过程中,电荷的总量,这就是电荷守恒定律。
二、库仑定律1、真空中两个之间的相互作用力F的大小,跟它们的电荷量Q1、Q2的乘积成,跟它们的距离r的成反比,作用力的方向沿着它们的。
公式F= 其中静电力常量k ;适用范围:真空中的。
2、电场强度的几个公式(1)是电场强度的定义式,适用于的静电场。
(2)是点电荷在真空中形成的电场中某点场强的计算式,只适用于在真空中形成的电场。
(3)是匀强电场中场强的计算式,只适用于,其中,d必须是沿的距离。
3、电场的叠加按平行四边形定则进行运算。
四、(1)电场线:电场线是人们为了描述而人为地画出来的,电场中并非真正存在着这样一些曲线。
它可以形象直观地反映电场的和。
(2)电场线的性质:电场线起始于(或无穷远处);终止于(或无穷远处)。
其上每一点的切线方向和该点的方向一致。
疏密程度反映了电场的,电场线密集的地方场强;电场线稀疏的地方场强。
在没有电荷的空间,电场线不能,两条电场线不能。
(3)与电势的关系:在静电场中,电场线和等势面且由电势较的等势面指向电势较低的等势面。
顺着电场线的方向电势越来。
(4)电场线和电荷在电场中的运动轨迹只有同时满足三个条件才能重合。
①电场线是。
②电荷的初速度为零或不为零,但速度方向和电场线。
③电荷仅受电场力作用或受其他力的方向和电场线平行。
五、电势差、电势、电势能(1)电场中确定的两点间的电势差是 的,和零电势参考点(标准点)的选取 。
第一章静电场第一节电荷及其守恒定律前置诊断:本节重点讲述了电荷守恒定律和起电方法。
1.自然界中只存在两种电荷:同种电荷互相,异种电荷互相。
2.电子和质子带有等量的异种电荷,电荷量e=C。
实验指出,所有带电体的电荷量都是电荷量e的。
所以,电荷量e称为。
电荷量e的数值最早是由美国物理学家测得的。
3.使不带电的物体通过某种方式转化为带电状态的过程叫。
常见的起电方式有、和等。
例如:一个带电的金属球跟另一个与它完全相同的不带电的金属球接触后,两者必定带上等量同种电荷;用毛皮摩擦过的硬橡胶棒带电荷,用丝绸摩擦过的玻璃棒带电;不带电的导体在靠近带电体时,导体中的自由电荷受到带电体的作用而重新分布,使导体的两端出现电荷。
4.电荷守恒定律:电荷既不能,也不会,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,电荷量的总量保持不变。
电荷守恒定律是自然界重要的基本定律之一。
在发生正负电荷湮没的过程中,电荷的代数和仍然不变,所以电荷守恒定律也常常表述为:。
5.原子核的正电荷数量与核外电子的负电荷的数量一样多,所以整个原子对表现为。
6.不同物质的微观结构不同,核外电子的多少和运动情况也不同。
在金属中离原子核最远的电子往往会脱离原子核的束缚而在金属中自由活动,这种电子叫做自由电子。
失去这种电子的原子便成为带正电的离子,离子都在自己的平衡位置上振动而不移动,只有自由电子穿梭其中。
所以金属导电时只有在移动。
答案:1.排斥吸引 2. 1.6×10-19整数倍元电荷密立根 3.起电摩擦起电接触起电感应起电负正等量异种 4.创生消灭一个与外界没有电荷交换的系统,电荷的代数和保持不变5. 电中性 6.自由电子专家说课:在干燥的冬天,你也许有过这样的经历:当你经过铺有地毯的走道来到房间门口,在伸手接触金属门把的一刹那,突然听到“啪”的一声,手被麻了一下,弄得你虚惊一场,是谁在恶作剧?回答可能有点意外,原来是电荷在作怪。
7静电现象的应用学习目标1.知道静电感觉产生的原由,理解什么是静电均衡状态.2.理解静电均衡时,净电荷只散布在导体表面且内部电场强度到处为零.3.知道静电障蔽及其应用 .自主研究1.电场的重要性质是.2.导体的重要特色是.3.静电感觉现象 :4.静电感觉现象的本质是5.尖端放电的原理是.6.尖端放电的原理有何应用?7.静电有哪些应用?8.哪些地方应当防备静电?合作研究一、静电均衡状态导体的电场1.静电均衡条件 :.2.导体达到静电均衡特色:①.②.③.二、导体上的电荷散布特色以下 :1..2..三、尖端放电1.解说 :.2.应用 :.四、静电障蔽1.理解 :处于静电均衡状态的导体,内部的电场强度到处为零.所以 ,可利用金属外壳或金属网关闭某一地区不再受外界电场的影响,这一现象称静电障蔽.2.两种状况 :①金属内部空间不受壳外面电场的影响;②接地的关闭的导体壳内部电场对壳外空间没有影响.(2)静电障蔽的应用生活中我们见到的哪些带静电的现象是有利的?R 【例题】如图 ,长为 L 的导体棒本来不带电,现将一带电量为q 的点电荷放在距棒左端为的某点 ,当达到静电均衡时,棒上感觉电荷在棒内中点处产生的电场强度的大小为多少?以下图,把一个带正电的小球放入本来不带电的金属空腔球壳内,小球【练习与提升】带不带电 ?讲堂检测1.导体处于静电均衡,以下说法正确的选项是()A. 导体内部没有电场B.导体内部没有电荷,电荷只散布在导体的表面面C.导体内部没有电荷的运动D.以上说法均不正确2.在以下举措中 ,能将产生的静电赶快导走的是()A. 飞机轮子上搭地线B. 印染车间保持湿度C.复印图片D. 电工钳柄装有绝缘套3.以下图 ,带电体Q 凑近一个接地空腔导体,空腔里面无电荷.在静电均衡后,以下物理量中等于零的是()A.导体腔内随意点的电场强度B.导体腔内随意点的电势C.导体表面面的电荷量D.导体空腔内表面的电荷量4.图为静电除尘器除尘原理的表示图.灰尘在电场中经过某种体制带电,在电场力的作用下向集尘极迁徙并堆积,以达到除尘目的.以下表述正确的选项是()A.抵达集尘极的灰尘带正电荷B.电场方向由集尘极指向放电极C.带电灰尘所受电场力的方向与电场方向同样D.同一地点带电量越多的灰尘所受电场力越大5.一个带有绝缘座的空心金属球壳- 8C 的正电荷 ,有绝缘柄的金属小球 B 带有A 带有 4×102×10-8 C 的负电荷 ,使 B 球与球壳 A 内壁接触 .以下图 ,则 A、B 所带电荷量分别为 ()A.Q A= 1×10-8 C,Q B= 1×10-8C B.Q A= 2×10-8 C,Q B = 0C.Q A= 0,Q B= 2×10-8 CD.Q A= 4×10-8 C,Q B=- 2×10-8 C6.以下图 ,在本来不带电的金属杆ab 邻近P 处 ,搁置一个正点电荷,达到静电均衡后()A. a 端的电势比 b 端的高B.b 端的电势比 d 点的低C.a 端的电势不必定比 d 点的低D.杆内 c 处电场方向由 c 指向 b7.以下图 ,四组静电实验中,能使左侧的验电器的金属箔张开的是()8.电工穿的高压作业服是用铜丝编织的,以下说法正确的选项是()A. 铜丝编织的衣服不简单拉破,所以用铜丝编织衣服B.电工被铜丝编织的衣服所包裹,使体内电势保持为零,对人体起保护作用C.电工被铜丝编织的衣服所包裹,使体内电场强度保持为零,对人体起保护作用D.铜丝一定达到必定的厚度,才能对人体起到保护作用9.以下图 ,两个点电荷 A 和 B,电荷量分别为 q1=- 9.0×10-9 C,q2= 2.7×10- 8 C,相互相距 r= 6 cm,在其连线中点处放一半径为 1 cm 的金属球壳 ,求球壳上感觉电荷在球心O 处产生的电场强度 .。
人教板—新课标物理选修3—1教案-----第一章、静电场第一节、电荷及其守恒定律(1课时)教学目标(一)知识与技能1.知道两种电荷及其相互作用.知道电量的概念.2.知道摩擦起电,知道摩擦起电不是创造了电荷,而是使物体中的正负电荷分开.3.知道静电感应现象,知道静电感应起电不是创造了电荷,而是使物体中的电荷分开.4.知道电荷守恒定律.5.知道什么是元电荷.(二)过程与方法1、通过对初中知识的复习使学生进一步认识自然界中的两种电荷2、通过对原子核式结构的学习使学生明确摩擦起电和感应起电不是创造了电荷,而是使物体中的电荷分开.但对一个与外界没有电荷交换的系统,电荷的代数和不变。
教学过程:(一)引入新课:新的知识内容,新的学习起点.本章将学习静电学.将从物质的微观的角度认识物体带电的本质,电荷相互作用的基本规律,以及与静止电荷相联系的静电场的基本性质。
【板书】第一章静电场复习初中知识:【演示】用丝绸摩擦过的玻璃棒之间相互排斥,用毛皮摩擦过的硬橡胶棒之间也相互排斥,而玻璃棒和硬橡胶棒之间却相互吸引,所以自然界存在两种电荷.同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引.【板书】自然界中的两种电荷正电荷和负电荷:把用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷称为正电荷,用正数表示.把用毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电荷称为负电荷,用负数表示.电荷及其相互作用:同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引.(二)进行新课:第1节、电荷及其守恒定律【板书】1、电荷(1)原子的核式结构及摩擦起电的微观解释构成物质的原子本身就是由带电微粒组成。
原子:包括原子核(质子和中子)和核外电子。
(2)摩擦起电的原因:不同物质的原子核束缚电子的能力不同.实质:电子的转移.结果:两个相互摩擦的物体带上了等量异种电荷.(3)金属导体模型也是一个物理模型P3用静电感应的方法也可以使物体带电.【说明】:把带正电荷的球C移近彼此接触的异体A,B(参见课本图1.1-1).可以看到A,B上的金属箔都张开了,表示A,B都带上了电荷.如果先把C移走,A和B上的金属箔就会闭合.如果先把A和B分开,然后移开C,可以看到A和B仍带有电荷;如果再让A和B接触,他们就不再带电.这说明A和B分开后所带的是异种等量的电荷,重新接触后等量异种电荷发生中和.【板书】(4)、静电感应:把电荷移近不带电的异体,可以使导体带电的现象。
第一章 静电场复习案
一、电场基本规律
1、电荷守恒定律:电荷既不会创生,也不会消灭,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,在转移过程中,电荷的总量保持不变。
(1)三种带电方式:摩擦起电,感应起电,接触起电。
(2)元电荷:最小的带电单元,任何带电体的带电量都是元电荷的整数倍,e=1.6×10-19C
——密立根测得e 的值。
2、库伦定律
(1)定律内容:真空..中两个静止点电荷.....
之间的相互作用力,与它们的电荷量的乘积成正比,与它们的距离的平方成反比,作用力的方向在它们的连线上。
(2)表达式:221
r
Q kQ F = k=9.0×109N ·m 2/C 2——静电力常量 (3)适用条件:真空中静止的点电荷。
二、电场力的性质
1、电场的基本性质:电场对放入其中电荷有力的作用。
2、电场强度E
(1)定义:电荷在电场中某点受到的电场力F 与电荷的带电量q 的比值,就叫做该点的
电场强度。
(2)定义式:q
F E = E 与F 、q 无关,只由电场本身决定。
(3)电场强度是矢量:大小:单位电荷受到的电场力。
方向:规定正电荷受力方向,负电荷受力与E 的方向相反。
(4)单位:N/C,V/m 1N/C=1V/m
(5)其他的电场强度公式
○1点电荷的场强公式:2
r kQ E =——Q 场源电荷 ○2匀强电场场强公式:d
U E =——d 沿电场方向两点间距离 (6)场强的叠加:遵循平行四边形法则
3、电场线
(1)意义:形象直观描述电场强弱和方向理性模型,实际上是不存在的
(2)电场线的特点:
○
1电场线起于正(无穷远),止于(无穷远)负电荷 ○
2不封闭,不相交,不相切 ○
3沿电场线电势降低,且电势降低最快。
一条电场线无法判断场强大小,可以判断电势高低。
○
4电场线垂直于等势面,静电平衡导体,电场线垂直于导体表面 (3)几种特殊电场的电场线
三、电场能的性质
E
1、电场能的基本性质:电荷在电场中移动,电场力要对电荷做功。
2、电势能Ep
(1)定义:电荷在电场中,由于电场和电荷间的相互作用,由位置决定的能量。
电荷在
某点的电势能等于电场力把电荷从该点移动到零势能位置时所做的功。
(2)定义式:0A pA W E =——带正负号计算
(3)特点:
○
1电势能具有相对性,相对零势能面而言,通常选大地或无穷远处为零势能面。
○2电势能的变化量△E p
与零势能面的选择无关。
3、电势φ
(1)定义:电荷在电场中某一点的电势能Ep 与电荷量的比值。
(2)定义式:φq E p =
——单位:伏(V )——带正负号计算 (3)特点:
○
1电势具有相对性,相对参考点而言。
但电势之差与参考点的选择无关。
○
2电势一个标量,但是它有正负,正负只表示该点电势比参考点电势高,还是低。
○
3电势的大小由电场本身决定,与Ep 和q 无关。
○
4电势在数值上等于单位正电荷由该点移动到零势点时电场力所做的功。
(4)电势高低的判断方法
○
1根据电场线判断:沿着电场线电势降低。
φA >φB ○
2根据电势能判断: 正电荷:电势能大,电势高;电势能小,电势低。
负电荷:电势能大,电势低;电势能小,电势高。
4、电势差U AB
(1)定义:电场中两点间的电势之差。
也叫电压。
(2)定义式:U AB =φA -φB
(3)特点:
○
1电势差是标量,但是却有正负,正负只表示起点和终点的电势谁高谁低。
若U AB >0,则U BA <0。
○
2单位:伏(V ) ○
3电场中两点的电势差是确定的,与零势面的选择无关 ○
4U=Ed 匀强电场中两点间的电势差计算公式。
——电势差与电场强度之间的关系。
5、电场力做功W AB
(1)电场力做功的特点:电场力做功与路径无关,只与初末位置有关,即与初末位置
的电势差有关。
(2)表达式:W AB =U AB q —带正负号计算(适用于任何电场)
W AB =Eqd —d 沿电场方向的距离。
——匀强电场
(3)电场力做功与电势能的关系
W
=-△Ep=E pA -E PB
电场力做负功,电势能增加
A B 无条件结论
6、等势面:
(1)定义:电势相等的点构成的面。
(2)特点:
○
1等势面上各点电势相等,在等势面上移动电荷,电场力不做功。
○
2等势面与电场线垂直 ○
3两等势面不相交 ○
4等势面的密集程度表示场强的大小:疏弱密强。
○
5画等势面时,相邻等势面间的电势差相等。
(3)判断电场线上两点间的电势差的大小:靠近场源(场强大)的两间的电势差大
于远离场源(场强小)相等距离两点间的电势差。
7、静电平衡状态
(1)定义:导体内不再有电荷定向移动的稳定状态
(2)特点
○
1处于静电平衡状态的导体,内部场强处处为零。
○
2感应电荷在导体内任何位置产生的电场都等于外电场在该处场强的大小相等,方向相反。
○
3处于静电平衡状态的整个导体是个等势体,导体表面是个等势面。
○
4电荷只分布在导体的外表面,在导体表面的分布与导体表面的弯曲程度有关,越弯曲,电荷分布越多。
四、电容器及其应用
1、电容器充放电过程:(电源给电容器充电)
充电过程S-A :电源的电能转化为电容器的电场能
放电过程S-B :电容器的电场能转化为其他形式的能
2、电容
(1)物理意义:表示电容器容纳电荷本领的物理量。
(2)定义:电容器所带电量Q 与电容器两极板间电压U 的
比值就叫做电容器的电容。
(3)定义式:U
Q C =——是定义式不是决定式 kd
S C πε4=——是电容的决定式(平行板电容器) (4)单位:法拉F ,微法μF ,皮法pF
1pF=10-6μF=10-12F
(5)特点
○
1电容器的电容C 与Q 和U 无关,只由电容器本身决定。
○
2电容器的带电量Q 是指一个极板带电量的绝对值。
○
3电容器始终与电源相连,则电容器的电压不变。
电容器充电完毕,再与电源断开,则电容器的带电量不变。
○
4在有关电容器问题的讨论中,经常要用到以下三个公式和○3
的结论联合使用进行若AB=BC ,则U AB >U BC
判断
U Q C = kd S C πε4= d
U E = 五、应用——带电粒子在电场中的运动
(平衡问题,加速问题,偏转问题)
1、基本粒子不计重力,但不是不计质量,如质子(H 11),电子,α粒子(He 42)
,氕(H 11),氘(H 21),氚(H 31)
带电微粒、带电油滴、带电小球一般情况下都要计算重力。
2、平衡问题:电场力与重力的平衡问题。
mg=Eq
3、加速问题
(1)由牛顿第二定律解释,带电粒子在电场中加速运动(不
计重力),只受电场力Eq ,粒子的加速度为a=Eq/m ,若两板
间距离为d ,则 m Uq m Eqd v 22==
(2)由动能定理解释,Uq mv =-02
12 m
Uq v 2= 可见加速的末速度与两板间的距离d 无关,只与两板间的电压有关,但是粒子在电场中运动的时间不一样,d 越大,飞行时间越长。
3、偏转问题——类平抛运动
在垂直电场线的方向:粒子做速度为v 0匀速直线运动。
在平行电场线的方向:粒子做初速度为0、加速度为a 的匀加速直线运动。
带电粒子若不计重力,则在竖直方向粒子的加速度
v 0 y
md
Uq m Eq a == 带电粒子做类平抛的水平距离,若能飞出电场水平距离为L ,若不能飞出电场则水平距离为x
带电粒子飞行的时间:t=x/v 0=L/v 0——————○1
粒子要能飞出电场则:y ≤d/2————————○2 粒子在竖直方向做匀加速运动:22
1at y =———○3
粒子在竖直方向的分速度:at v y =——————○4 粒子出电场的速度偏角:0
tan v v y =θ——————○5
由○1○2○3○4○5可得:
飞 行 时间:t=L/v O 竖直分速度:0
mdv UqL v y = 侧向偏移量:d
mv UqL y 202
2= 偏向角:d mv UqL 20tan =θ
在这种情况下,一束粒子中各种不同的粒子的运动轨迹相同。
即不同粒子的侧移量,偏向角都相同,但它们飞越偏转电场的时间不同,此时间与加速电压、粒子电量、质量有关。
如果在上述例子中粒子的重力不能忽略时,只要将加速度a 重新求出即可,具体计算过程相同。