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2022版高考物理一轮复习第7章静电场第1节电场力的性质教案年级：姓名：第1节电场力的性质[选择性考试备考指南]考点内容要求命题分析核心素养物质的电结构、电荷守恒Ⅰ1.高考通常以电场线、等势面为背景，考查电场强度、电势(差)、电场力做功、电势能的变化等知识，以选择题的形式呈现。
2．从趋势上看，命题会继续对带电粒子或带电体在电场中的运动进行考查，以选择题、计算题的形式出现，但计算题形式较多，且题目具有一定的综合性，常与功能关系相结合。
物理观念：静电现象、库仑力、电场强度、电势能、电势、电势差、电容器及电容。
科学思维：电荷守恒定律、点电荷、库仑定律、电场线、等势面、电势差与电场强度的关系、电场力做功与电势能变化关系、电压和电荷量与电容的关系、电场的叠加原理。
科学探究：库仑力与电荷量及电荷间距离的关系、电容与电压和电荷量的关系。
科学态度与责任：静电现象应用与安全。
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Ⅱ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一、点电荷电荷守恒定律库仑定律1．点电荷元电荷(1)点电荷：当带电体本身的大小和形状对研究的问题影响可以忽略不计时，可以将带电体视为点电荷。
点电荷是一种理想化模型。
(2)元电荷：把最小的电荷量叫作元电荷，用e 表示，e ＝1.60×10－19C 。
所有带电体的电荷量都是元电荷e 的整数倍。
2．电荷守恒定律(1)内容：电荷既不能创生，也不能消灭，只能从物体的一部分转移到另一部分，或者从一个物体转移到另一个物体，在转移的过程中，电荷的总量保持不变。
(2)物体的带电方式：⎭⎬⎫摩擦起电接触带电感应起电――→实质电子转移，电荷重新分配，遵循电荷守恒定律。
(3)电荷的分配原则：两个形状、大小相同且带同种电荷的导体，接触后再分开，二者带相同电荷，若两导体原来带异种电荷，则电荷先中和，余下的电荷再平分。
第8讲 静电场适用学科 物理 适用年级高三适用区域 全国课时时长（分钟） 120知识点1：均匀带点球壳内外的电场 2：场强叠加和电势叠加 3：电场中的能量守恒教学目标1：了解静电场的考查特点 2：掌握基本知识和解题方法。
3：学会场强叠加和电势叠加教学重点1：均匀带点球壳内外的电场 2：场强叠加和电势叠加教学难点1：均匀带点球壳内外的电场 2：电场中的能量守恒【重点知识精讲和知识拓展】1．均匀带电球壳内外的电场（1）均匀带电球壳内部的场强处处为零。
（2）均匀带电球壳外任意一点的场强公式为： 2r Q kE 。
式中r 是壳外任意一点到球心距离，Q 为球壳带的总电量。
2．计算电势的公式（1）点电荷电场的电势若取无穷远处（r =∞）的电势为零，则：φ=kQ r。
式中Q 为场源电荷的电量，r 为场点到场源点电荷的距离。
（2）半径为R 、电量为Q 的均匀带电球面的在距球心r 处的电势φ=kQ r ， （r ≥R ）, φ=k QR（r ＜R ） 3．场强叠加和电势叠加（1）电场强度是电场中空间位置的矢量函数。
电场强度是矢量，场强叠加需要按照矢量运算的平行四边形定则进行。
在进行场强叠加时要充分利用对称性，可减小计算量。
（2）电势是电场中空间位置的标量函数。
电势是标量，电势叠加按照标量运算的代数法进行。
若场源是由若干个点电荷所组成的电荷体系，则它们的合电势为各个点电荷单独存在时电势的代数和。
4.电势随空间分布图象所谓φ-x 图象是指静电场中电势φ随x 变化情况图象。
由E=U/d 可知，φ-x 图象斜率大小表示电场强度沿x 轴方向分量的大小。
根据φ-x 图象斜率大小表示电场强度沿x 轴方向分量的大小判断电场强度（或电场强度分量）的大小。
若图象某段平行x 轴，表明电势φ在该段不随x 变化，电场强度沿x 轴方向分量为零，空间各点场强与x 轴垂直。
5、电场中的能量守恒。
力学中，在只有重力做功的情形下，物体的动能和重力势能相互转化，动能和重力势能之和保持不变，称为机械能守恒定律。
高三物理专题：静电场中的图像问题（教案）【授课对象】高三学生【课时安排】2课时【命题的趋向和考点】在高考中“静电场”部分常涉及的vt图像、φx图像、Ex图像、E px图像等图像问题主要考查学生的受力分析、运动过程分析、临界条件分析等一系列基本能力，是高考命题的热点。
【学情分析】作为高三学生，已经经过高一高二两年系统学习，有了较强的基础和分析能力，能够初步将很多知识点联系起来，所以在知识的广度和深度上可以加深要求。
【教学目标】理解并解决电场中的图像问题【教学重点、难点】重点：掌握电场图像中的几个隐含物理量；能在图像问题中的具体应用；难点：具体图像题的分析以及灵活运用不同图像的斜率、面积所表示的物理量处理问题；【教学教法】(1)以讲练结合的形式由浅到深，引导学生自主思考，加深对静电场中的图像问题的理解。
(2)通过合作交流、自主探究，培养学生运用物理规律解决实际问题的能力。
【教学过程】一、（复习引入）知识回顾虽然图像种类繁多，但各种图像的处理方法都类似。
大多数图像问题都考查坐标正负、斜率或面积的物理意义。
1.φx图象：(1)φ－x图线的斜率大小等于电场强度的大小，φ－x图线存在极值，其切线的斜率为零则该处电场强度为零．(2)在φ－x图象中可以直接判断各点电势的大小，并可根据电势大小关系确定的方向．2．Ex图象：(1)反映了电场强度随位移变化的规律。
(2)E>0表示场强沿规定的正方向；E<0表示场强沿规定的负方向。
(3)图线与x轴围成的“面积”表示电势差，“面积”大小表示电势差大小，“面积”的正负表示始末两点电势的高低。
二、典型例题【例1】．[对φ－x图象的理解]两电荷量分别为q1和q2的点电荷固定在x轴上的O、M两点，两电荷连线上各点电势φ随x变化的关系如图2所示，其中C为ND段电势最低的点，则下列说法正确的是(C)A．q1、q2为等量异种电荷B．N、C两点间场强方向沿x轴负方向C．N、D两点间的电场强度大小沿x轴正方向先减小后增大D．将一正点电荷从N点移到D点，电势能先增大后减小学生自主解答并总结方法根据q1左侧和q2右侧电势随距离增大而降低可判断两者均为正电荷，A错．N、C间的电场方向沿x轴正方向，C点场强为0，B错．根据ND段图线的斜率大小先减小后增大可知，场强先减小到零后反向增大，C正确；正电荷从N移到D，由Ep＝qφ知，电势能先减小后增大，D错．【技法总结】φ－x图象特点：(1)电场强度的大小等于φ－x图线的斜率大小，电场强度为零处，φ－x图线存在极值，其切线的斜率为零．(2)在φ－x图象中可以直接判断各点电势的大小，并可根据电势大小关系确定电场强度的方向．(3)在φ－x图象中分析电荷移动时电势能的变化，可用W AB＝qU AB，进而分析W AB的正负，然后作出判断．还可以用E P=qφ作出判断但一定要注意q、φ正负。
[例2](多选)(2014·上海高考)静电场在x轴上的电场强度E随x的变化关系如图3所示，x轴正向为电场强度正方向，带正电的点电荷沿x轴运动，则点电荷(BC)A．在x2和x4处电势能相等B．由x1运动到x3的过程中电势能增大C．由x1运动到x4的过程中电场力先增大后减小D．由x1运动到x4的过程中电场力先减小后增大学生自主解答并总结方法由图像可知，正电荷从x2移动到x4的过程电场力做功不为零，两点电势能不相等，A项错误；从x1移动到x3的过程电场力沿x轴负方向，电场力做负功，电势能增大，B项正确；从x1到x4的过程电场强度先增大，后减小，所以电场力先增大后减小，C项正确，D项错误。
【技法总结】E－x图象特点：(1)反映了电场强度随位移变化的规律．(2)E＞0表示场强沿x轴正方向；E＜0表示场强沿x轴负方向．(3)图线与x轴围成的“面积”表示电势差，“面积”大小表示电势差大小，两点的电势高低根据电场方向判定．【例3】．[对v－t图象的理解](2014·海南·9)(多选)如图1甲，直线MN表示某电场中一条电场线，a、b是线上的两点，将一带负电荷的粒子从a点处由静止释放，粒子从a运动到b 过程中的v－t图象如图乙所示，设a、b两点的电势分别为φa、φb，场强大小分别为Ea、Eb，粒子在a、b两点的电势能分别为Wa、Wb，不计重力，则有(BD)A．φa>φbB．Ea>EbC．Ea<EbD．Wa>Wb学生自主解答并总结方法电场线为直线，带负电的粒子仅在电场力的作用下由静止释放，那么一定沿着电场力的方向运动，故电场强度的方向向左，b点的电势高，选项A错误；由v－t图象的斜率表示粒子运动的加速度可知粒子运动的加速度越来越小，故b点的场强小，Ea>Eb，选项B正确，C错误；电场力做正功，电势能减小，选项D正确．【技法总结】v－t图象特点：根据电荷在电场中运动的vt图象的速度变化、斜率(即加速度大小 )变化，确定电荷所受电场力的方向与电场力的大小变化情况，进而确定电场强度的方向、电势的高低及电势能的变化。
【例4】．[对Ep－x图象的理解](2014·安徽·17)一带电粒子在电场中仅受静电力作用，做初速度为零的直线运动．取该直线为x轴，起始点O为坐标原点，其电势能Ep与位移x的关系如图11所示，下列图象中合理的是(D)学生自主解答并总结方法带电粒子在电场中运动时，其电势能的变化规律是非线性的．由Ep—x图象知，带电粒子的电势能不是均匀变化的，静电力不能为恒力，故选项A错误；带电粒子仅受静电力作用，故电势能和动能相互转化，电势能的减少量等于动能的增加量，即动能增加得越来越慢，故选项B错误；由于静电力不是恒力，加速度a 应该越来越小，故选项C错误，选项D正确．【技法总结】E px图象特点：(1)E px图象可以判断某一位置电势能的大小，进而确定电势能的变化情况，根据电势能的变化可以判断电场力做功情况，结合带电粒子的运动可以确定电场力的方向。
(2)E px图象的斜率大小和正负分别表示电场力的大小和方向。
【小结】解决电场相关图象问题的要点:1、同解决力学中的图象类问题相似，解决电场相关图象问题，关键是弄清图象坐标轴的物理意义，坐标正负代表什么，斜率、“面积”表示什么物理量。
2、结合粒子的运动进一步分析电场力及其对带电粒子做正负功情况，利用功能关系判断电势能、动能等变化。
3、电场图象中的几个隐含物理量：Ex图象：图象与坐标轴围成的面积表示电势差；φx图象：某点切线的斜率表示该点对应位置的电场强度；E px图象：某点切线的斜率表示该点对应位置的电场力。
牛刀小试：1．(多选)在一静止点电荷的电场中，任一点的电势φ与该点到点电荷的距离r的关系如图所示。
电场中a、b、c和d四个点的电场强度大小分别为E a、E b、E c和E d。
点a到点电荷的距离r a与点a的电势φa已在图中用坐标(r a，φa)标出，其余类推。
现将一带正电的试探电荷由a点依次经b、c点移动到d点，在相邻两点间移动的过程中，电场力所做的功分别为W ab、W bc和W cd。
下列选项正确的是(AC)A. E a∶E b＝4∶1B. E c∶E d＝2∶1C. W ab∶W bc＝3∶1D. W bc∶W cd＝1∶3AC 解析：由题图可知，a 、b 、c 、d 四个点到点电荷的距离分别为1 m 、2m 、3 m 、6 m ，根据点电荷的电场强度公式 E ＝k Q r 2 可知，E a E b ＝r 2b r 2a ＝41，E c E d ＝r 2d r 2c ＝41，故A 正确，B 错误；电场力做功W ＝qU ，a 与b 、b 与c 、c 与d 之间的电势差分别为3 V 、1 V 、1 V ，所以 W ab W bc ＝31，W bc W cd＝11，故C 正确，D 错误。
2．(多选)在x 轴上有两个点电荷q 1、q 2，其静电场的电势φ在x 轴上的分布如图所示。
下列说法正确的有( AC )A. q 1和q 2带有异种电荷B. x 1处的电场强度为0C. 负电荷从x 1移到x 2，电势能减小D. 负电荷从x 1移到x 2，受到的电场力增大AC 解析：两个点电荷在x 轴上，且x 1处的电势为0，x >x 1处的电势大于0，x <x 1处的电势小于0。
如果q 1、q 2为同种电荷，x 轴上各点的电势不会有正、负之分，故q 1、q 2必为异种电荷，A 正确；φ x 图线在x 1处的斜率不为0，故x 1处的电场强度不为0，B 错误；负电荷从x 1移动到x 2的过程中，电势升高，电势能减小，C 正确；由φx 图线的斜率表示电场强度知，负电荷从x 1移动到x 2，所受电场力减小，D 错误。
3．空间有一沿x 轴对称分布的电场，其电场强度E 随x 变化的图像如图所示。
下列说法正确的是( C )A. O 点的电势最低B. x2点的电势最高C. x1和－x1两点的电势相等D. x1和x3两点的电势相等C解析：由题图知，沿x轴方向O点两侧电场强度方向相反，故O点电势可能最低，也可能最高，选项A错误；x1、x2、x3三点在同一电场线上，由沿电场线方向电势逐渐降低可知，无论O点右侧电场强度沿x轴向右还是向左，x2点的电势都不是最高的，x1、x3两点的电势也不相等，选项B、D错误；由题图知，电场强度关于O点y轴对称，故x1、－x1两点电势相等，选项C正确。
4．(2020·无锡模拟)(多选)一个带负电的粒子仅在电场力作用下运动，其电势能随时间的变化规律如图所示，则下列说法正确的是(BC)A. 该粒子在运动过程中速度一定不变B. 该粒子在运动过程中速率一定不变C. t1、t2两个时刻，粒子所处位置电势一定相同D. t1、t2两个时刻，粒子所处位置电场强度一定相同BC解析：粒子的电势能不变，电场力不做功，而带电粒子只受电场力，不可能做直线运动，粒子的速度方向一定改变，故A错误；根据能量守恒可知，粒子的动能不变，速度大小不变，故速率一定不变，故B正确；粒子的电势能不变，电场力不做功，根据电场力做功公式W＝qU知，粒子运动轨迹上各点的电势一定相等，故C正确；电场强度与电势无关，t1、t2两个时刻，粒子所处位置电场强度不一定相同，故D错误。
5．在平面直角坐标系的x轴上关于原点O对称的P、Q两点各放一个等量点电荷后，x轴上各点电场强度E随坐标x的变化曲线如图所示，规定沿x轴正向为电场强度的正方向，则关于这两个点电荷所激发电场的有关描述正确的有(D)A. 将一个正检验电荷从P点沿x轴移向Q点的过程中，电场力一直做正功B. x轴上从P点到Q点的电势先升高后降低C. 将一个正检验电荷从两点电荷连线的垂直平分线上的一侧移至另一侧对称点的过程中，电场力一定是先做正功后做负功D. 将一个正检验电荷从两点电荷连线的垂直平分线上的一侧移至另一侧对称点的过程中，受到的电场力可能先减小后增大D解析：本题考查对电场强度E随坐标x的变化曲线的理解。
