2019-2020年人教版高中選修3-1 《第一章 靜電場》章末總結（教案）.doc

2019-2020年人教版高中選修3-1 第一章 靜電場章末總結（教案）【教學過程】1本章知識是高考的熱點，考查頻率較高的是電場力做功與電勢能的變化，帶電粒子在電場中的運動等知識點，尤其是與力學知識的結合構成力電綜合題，能力要求較高，以計算題形式出現(xiàn)。2對庫侖定律、電場強度、電場線、電勢、電勢能、等勢面、平行板電容器等的考查，通常以選擇題形式出現(xiàn)，對概念理解要求較高。3本章知識與生產技術、生活實際、科學研究聯(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，要密切關注。知識結構重難點一、電場強度、電勢、電勢差、電勢能的比較1、電場強度、電勢、電勢差、電勢能的比較電場強度電勢電勢差電勢能意義描述靜電場力的性質描述電場能的性質描述電場做功本領描述電荷在電場中的能量，表示電荷做功本領大小定義EUABEpq矢標性矢量，方向與放在該點的正電荷的受力方向相同標量，有正負，正負只表示大小標量，有正負，正負表示電勢高低標量，有正負，正負由電勢正負和電荷正負共同決定，簡記為：正正得正，負負得正，正負得負決定因素由電場本身決定，與試探電荷無關由電場本身決定，其大小有相對性，與參考點的選取有關，與試探電荷無關由電場本身的兩點決定，與參考點的選取及試探電荷無關由電荷量和該點電勢兩者決定，與參考點的選取有關聯(lián)系勻強電場中UABABEd；電勢沿電場強度方向降低得最快；，UAB；WABEpABEpAEpB【特別提醒】場強為零的點，電勢、電勢能不一定為零；電勢為零的點，場強不一定為零，電勢能一定為零；電勢能為零的點，場強不一定為零，電勢一定為零。2、三個電場強度表達式的應用3、如何比較電場中任兩點的場強大小和方向呢？（1）判斷電場強度大小的幾種方法：方法一: 由定義式E=Fq決定；方法二: 在點電荷電場中，E=kQr2；方法三:在勻強電場中，場強處處相等；方法四:電場線密（疏）處強大（?。＃?）判斷電場強度方向的幾種方法：方法一:根據(jù)規(guī)定，正電荷所受電場力的方向即是該點的場強方向；方法二:電場線上每一點的切線方向即是該點的場強方向；方法三:電勢降低最快的方向就是場強的方向。4、如何比較電場中任兩點電勢的高低呢？方法一: 根據(jù)電場線方向判斷，順著電場線方向，電勢越來越低；方法二: 根據(jù)電勢的定義式= Ep/q= -W/q，從電勢的物理意義上分析判斷;如：將+q從無窮遠處移至+Q電場中的某點，外力克服電場力做功越多，則該點的電勢越高；方法三: 根據(jù)場強方向判斷，場強方向即為電勢降低最快的方向.方法四: 根據(jù)電勢差判斷，若UAB0，則AB5、如何比較電荷電勢能的大小呢？方法一:根據(jù)電場力做功的正負判斷，若電場力對移動電荷做正（負）功，則電勢能減少（增加）；方法二:根據(jù)公式Ey=q；WABqUAB計算?！镜湫屠}】如圖是一簇未標明方向、由單一點電荷產生的電場線，虛線是某一帶電粒子通過該電場區(qū)域時的運動軌跡，a、b是軌跡上的兩點，若帶電粒子在運動中只受電場力作用，根據(jù)此圖可判斷出該帶電粒子（）A. 在a、b兩點加速度的大小B. 電性與場源電荷的電性相同C.在a、b兩點時速度大小va< vbD.在a、b兩點的電勢能Ea >Eb【答案】A重難點二、帶電體在電場中的運動1、用動力學觀點解決帶電體在電場中的運動1）帶電的物體在電場中受到電場力作用，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動；物體也可能所受合力不為零，做勻變速運動或變加速運動。（2）處理這類問題，就像處理力學問題一樣，首先對物體進行受力分析(包括電場力)，再明確其運動狀態(tài)，最后根據(jù)所受的合力和所處的狀態(tài)選擇相應的規(guī)律解題。（3）相關規(guī)律：力的平衡條件，即F合0或Fx0，F(xiàn)y0。牛頓第二定律F合ma或Fxmax，F(xiàn)ymay，運動學公式，如勻變速直線運動速度公式、位移公式等，平拋運動知識、圓周運動知識等。2、用能量觀點解決帶電體在電場中的運動（1）帶電的物體在電場中具有一定的電勢能，同時還可能具有動能和重力勢能等，用能量的觀點處理問題是一種簡便的方法。處理這類問題，首先要進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)律有動能定理和能量守恒定律。（2）常見的幾種功能關系只要外力做功不為零，物體的動能就要改變(動能定理)。靜電力只要做功，物體的電勢能就要改變，且靜電力做的功等于電勢能的減少量。如果只有靜電力做功，物體的動能和電勢能之間相互轉化，總量不變(類似機械能守恒定律)。如果除了重力和靜電力之外，無其他力做功，則物體的動能、重力勢能和電勢能三者之和不變?！镜湫屠}】下面是一個示波管工作原理圖，初速度為零的電子經電壓為的電場加速后垂直進入偏轉電場，兩平行板間的距離為d，板長L，偏轉電壓為。S為屏，與極板垂直，到極板的距離也為L。已知電子電量e，電子質量m。不計電子所受的重力。（1）電子進入偏轉電場的速度是多少？（2）電子離開偏轉電場時的偏轉量為多少?（用、d、L表示）；（3）電子到達屏S上時，它離O點的距離y是多少？（用、d、L表示）【答案】（1）（2）（3）【解析】（1）設電子經加速電場U1加速后以速度v0進入偏轉電場，由動能定理有故電子進入偏轉電場的速度（2）進入偏轉電場后在電場線方向有，經時間飛出電場有，飛出電場時偏轉量為由以上各式得故電子離開偏轉電場時的偏轉量（3）設電子從偏轉場穿出時，沿y方向的速度為，穿出后到達屏S所經歷的時間為，在此時間內電子在y方向移動的距離為y2，有由以上各式得也可用相似比直接求y即：故電子到達屏S上時，它離O點的距離重難點三、帶電體在復合場中的運動帶電體在復合場中的運動1當帶電物體的重力不能忽略時，帶電物體就處在電場、重力場的復合場中，處理相關問題時要注意電場力和重力的影響2相關問題及處理方法(1)帶電小球(液滴、塵埃、微粒)在電場中處于平衡狀態(tài)(靜止或勻速直線運動狀態(tài))，必滿足F電mg0.(2)帶電物體沿某一方向做勻加速直線運動，可通過分析其受力，畫出受力圖，將力分解，由牛頓定律列出方程，結合運動學公式進行有關解答(3)若帶電物體的初速度方向與合加速度方向不同，則做勻變速曲線運動，可采用將運動分解，運用牛頓定律和運動學公式分別列方程求解；也可根據(jù)動能定理、能量守恒定律列方程求解，后者更簡捷一些(4)用細繩拴一帶電小球在豎直方向的勻強電場中給其一初速度，當mgF電0時，小球做勻速圓周運動，繩子拉力充當向心力，可由圓周運動知識分析解答3整體運用功能關系法首先對帶電體受力分析，再分析運動形式，然后根據(jù)具體情況選用公式計算(1)若選用動能定理，則要分清有多少個力做功，是恒力功還是變力功，同時要明確初、末狀態(tài)及運動過程中動能的增量(2)若選用能量守恒定律，則要分清帶電體在運動中共有多少種能量參與轉化，哪些能量是增加的，哪些能量是減少的，表達式有幾種初狀態(tài)和末狀態(tài)的能量相等，即E初E末增加能量的總和等于減少能量的總和，即E增E減這種方法不僅適用于勻變速運動，對非勻變速運動(非勻強電場中)也同樣適用【典型例題】如圖，在水平方向的勻強電場中有一表面光滑、與水平面成45角的絕緣直桿AC，其下端（C端）距地面高度h=0.8m，有一質量為500g的帶電小環(huán)套在直桿上，正以某一速度沿桿勻速下滑，小環(huán)離開桿后通過C端的正下方P點，求：（1）小環(huán)離開直桿后運動的加速度大小和方向；（2）小環(huán)從C運動到P過程中的動能增量；（3）小環(huán)在直桿上勻速運動速度的大小【答案】（1），方向垂直于桿向下（或與水平方向成45角斜向下）（2）4J（3）【解析】（1）對帶電小環(huán)受力分析因帶電小環(huán)勻速下滑，加之電場強度水平向左，所以小環(huán)帶負電由幾何關系可知，小環(huán)所受電場力與重力大小相等則小環(huán)離開直桿后所受的合外力大小為：由牛頓第二定律可得：，方向垂直于桿向下（或與水平方向成45角斜向下）（2）設小環(huán)從C運動到P過程中動能的增量為由動能定理有：則電場力做功為零，所以（3）小環(huán)離開桿做類平拋運動如圖所示建立坐標x、y軸垂直于桿方向做勻加速運動：平行于桿方向做勻速運動：，解得：