高中物理 第一、二章基础复习教案 鲁科版选修3

静电场复习教案
★教学目标：
〔一〕知识与技能
加深理解电场强度、电势、电势差、电势能、电容等重点概念。

〔二〕过程与方法
在熟练掌握上述概念的基础上，能够分析和解决一些物理问题。

〔三〕情感态度与价值观
通过复习，培养学生归纳知识和进一步运用知识的能力，学习一定的研究问题的科学方法。

★复习重点：
物理概念的深刻含义、对物理概念的综合性运用
★教学方法：
复习提问，讲练结合，学案导学
★教具
投影片〔或小黑板〕，学案
★教学过程
〔一〕复习回顾基础知识〔投影复习提纲，可以印发提纲，要求学生课下预习完成〕
电荷守恒
〔1〕自然界中只存在两种电荷：电荷和电荷。

电荷间的作用规律是：同种电荷相互，异种电荷相互。

电荷的多少叫。

〔2〕静电感应：把电荷移近不带电的导体，可以使，这种现象叫静电感应。

利用静电感应使物体带电叫起电。

〔3〕电荷既不能创造，也不能消灭，只能从一个物体到另一物体，或者从物体的一部分到另一部分。

2.元电荷：e=，所有带电体的电荷量或者或者。

3.库仑定律：
〔1〕定律的内容：真空中两个之间相互作用的电力，跟它们的成正比，跟它们的成反比，作用力的方向在。

〔2〕库仑力的大小F=。

〔3〕静电力恒量k=。

4.电场：电荷的周围存在着电场，电场的基本性质是它对放入其中的电荷，这种力叫。

电荷间
的相互作用是通过发生的。

〔1〕定义：放入电场中某点的，叫该点的电场强度，简称场强。

〔2〕定义式：E＝，其单位是。

〔3〕方向：场强的方向与正电荷，与负电荷。

6.点电荷的场强：E＝。

如果有几个点电荷同时存在，它们的电场就相互叠加形成的合电场。

这时某点的场强等于各个电荷单独存在时在该点产生的场强，叫做电场的叠加。

7.电场线：在电场中画出一些曲线，使曲线上每一点的切线方向跟该点的一致，这样的曲线叫
电场线。

8.电场线的特点：〔1〕电场线从电荷出发终止于电荷，不形成闭合曲线。

〔2〕电场线不、也不。

〔3〕电场线的疏密表示场强的。

9.匀强电场：在电场的某一区域，如果场强的和都相同，这个区域的电场叫匀强电场。

10．静电力做功的特点：在电场中移动电荷时，电场力所做的功只与电荷的_____有关，与电荷无关，即电场力做功与重力做功有着相同的特点。

因此电荷在电场中也具有势能，这种势能叫做__________。

11．电场力做功与电势能变化的关系：电场力做时，电荷的电势能；电场力做时，电荷的电势能。

电场力做功的多少等于_______。

写出电荷从电场中的A点移到B点的过程中，静电力所做的功与电荷在两点的电势能变化的关系式___________________。

12．电势能：电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该点移到_________位置时所做得功。

通常把_________的电势能规定为零。

13．电势 ：电场中某一点，电荷的__________________，叫做这一点的电势。

公式：_______。

电场线指向电势_____的方向。

电势是个相对的量，某点的电势与__________的选取有关。

因此电势有正、负，表示该点电势比零电势点高还是低。

通常把______________的电势规定为零。

14．电势差U ：电荷在电场中由一点A 移动到另一点B 时，与的比值，叫做AB 两点间的电势
差。

公式：AB U =。

单位：，符号。

电势差有正负：AB U = -BA U ，一般常取绝对值，写成U 。

15．电势与电势差的比较
〔1〕电势与电势差都是反映电场本身的性质〔能的性质〕的物理量，与无关. 〔2〕电势与电势差都是标量；数值都有正负；单位相同。

〔3〕A B BA B A AB U U ϕϕϕϕ-=-=,
〔4〕某点的电势与零电势点的选取有关，两点间的电势差与零电势点的选取无关。

16．等势面：电场中的各点构成的面叫等势面。

17．等势面的特点：
〔1〕等势面一定与电场线，即跟场强的方向。

〔2〕电场线总是由电势的等势面指向电势的等势面。

〔3〕在同一等势面上移动电荷时静电力功。

18．匀强电场中电势差与电场强度的关系：沿场强方向的两点间的电势差等于
即U =，上式可以改写成E ＝。

它说明：在匀强电场中，场强在数值上等于。

19．电场强度的单位：或。

20．电容器：两个又的导体组成电容器。

21．电容器的充、放电：使电容器叫充电。

充电的过程是将电场能电容器中。

使叫放电。

放电
的过程储存在电容器中的电场能转化为其他形式的能。

电容器的带电量是指。

22．电容：电容器叫电容。

定义公式U
Q
C =。

注意C 跟Q 、U 无关，只取决于。

23．电容的物理意义：是描述电容器的物理量，在数量上等于。

24．电容的单位符号。

1 F ＝pF 。

25．平行板电容器的电容：跟成正比，跟成正比，跟kd
S
C r πε4=。

26．常用电容器：从构造上看分为和。

27．电容器的击穿电压和工作电压：击穿电压是指电容器的电压，额定电压是电容器工作电压。

28．带电粒子的加速
〔1〕运动状态分析：带电粒子沿与电场线平行的方向进入匀强电场，受到的电场力与运
动方向在同一直线上，做运动。

〔答案：匀加〔减〕速直线〕
〔2〕用功能观点分析：粒子动能的变化量等于静电力对它所做的功〔电场可以是______电场或_______电场〕。

假设粒子的初速度为零，那么：_________，v =__________；假设粒子的初速度不为零，那么：____________，v =______________。

〔答案：匀强，非匀强，qU =
21mv 2，m qU 2，qU =21mv 2-2
1mv 02，m qU v 22
0+〕
29．带电粒子的偏转〔限于匀强电场〕
〔1〕运动状态分析：带电粒子以速度v 0垂直于电场线方向飞入匀强电场时，受到恒定的与初速度方向_____的电场力作用而做__________运动。

〔垂直，匀变速曲线〕 〔2〕粒子偏转问题的分析处理方法类似于_______的分析处理，即应用_______________的方法：
沿初速度方向为______________运动，运动时间t =______________. 沿电场力方向为______________运动，加速度a =______________. 离开电场时的偏移量y =______________ 离开电场时的偏转角tan θ=______________。

〔答案：平抛运动，运动的合成和分解的知识，匀速直线，
v l
，初速度为零的匀加速直 线，md qU m qE m F ==，20
22221mdv qUl at =，2
00mdv qUl
v v =⊥〕 〔二〕实例探究
☆点电荷的场强、电场强度的叠加
[例1]图中边长为a 的正三角形ABC 的三个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：每个点电荷在O 点处的场强大小都是(
)
2
3
/3a kq
E =
由图可
得O 点处的合场强为26a
kq
E O =
，方向由O 指向C 。

☆静电力做功、电势、电势能、电势差
[例2] 如下图，将一个电荷量为q = +3×10-10
C 的点电荷从电场中的A 点移到B 点的过程中，克服电场力做功6×
A
v
10-9
J 。

A 点的电势为ϕA = - 4V ，求B 点的电势和电荷在B 点的电势能。

解：先由W=qU ，得AB 间的电压为20V ，再由分析：向右移动正电荷做负功，说明电场力向左，因此电场线方向向左，得出B 点电势高。

因此ϕB =16V 。

电荷在B 点的电势能9
108.4-⨯==B P q E ϕJ ☆电场线、等势面
[例3]如下图，虚线a 、b 、c 是电场中的三个等势面，相邻等势面间的电势差相同，实线为一个带正电的质点仅在电场力作用下，通过该区域的运动轨迹，P 、Q 是轨迹上的两点。

以下说法中正确的选项是
A.三个等势面中，等势面a 的电势最高
P 点向Q 点运动
P 点时的加速度比通过Q 点时小 P 点时的动能比通过Q 点时小
解：先画出电场线，再根据速度、合力和轨迹的关系，可以判定：质点在各点受的电场力方向是斜向左下方。

由于是正电荷，所以电场线方向也沿电场线向左下方。

答案仅有D
☆电容器
[例4]如下图，在平行板电容器正中有一个带电微粒。

K 闭合时，该微粒恰好能保持静止。

在①保持K 闭合；②充电后将K 断开；两种情况下，各用什么方法能使该带电微粒向上运动打到上极板？
MN MN 接地
解析：电容器和电源连接如图，改变板间距离、改变正对面积或改变板间电解质材料，都会改变其电容，从而可能引起电容器两板间电场的变化。

这里一定要分清两种常见的变化：
〔1〕电键K 保持闭合，那么电容器两端的电压恒定〔等于电源电动势〕
，
M
N
这种情况下带电量，C CU Q ∝=而d
d U E d S kd S C r r 1
4∝=∝=
，επε 〔2〕充电后断开K ，保持电容器带电量Q 恒定，这种情况下S
E S d U d S
C r r r εεε1
,,∝∝
∝
所以，由上面的分析可知①选B ，②选C 。

[例5]计算机键盘上的每一个按键下面都有一个电容传感器。

电容的计算公式是d
S
C ε
=，其中常量ε×10-12
F m -1
，S 表示两金属片的正对面积，d 表示两金属片间的距离。

当某一键被按下时，d 发生改变，引起电容器的电容发生改变，从而给电子线路发出相应的信号。

两金属片的正对面积为50mm 2
，键未被按下时，两金属片间的距离为。

只要电容变化达0.25pF ，电子线路就能发出相应的信号。

那么为使按键得到反应，至少需要按下多大距离？
解：先求得未按下时的电容C 1=0.75pF ，再由
1221d d C C =得1
2d d C C ∆=∆和C 2=1.00pF ， 得Δd =。

☆带电粒子在电场中的运动
[例6]如下图，热电子由阴极飞出时的初速忽略不计，电子发射装置的加速电压为U 0。

电容器板长和板间距离均为L =10cm ，下极板接地。

电容器右端到荧光屏的距离也是L =10cm 。

在电容器两极板间接一交变电压，上极板的电势随时间变化的图象如左图。

〔每个电子穿过平行板的时间极短，可以认为电压是不变的〕求：
〔1〕在t 时刻，电子打在荧光屏上的何处？ 〔2〕荧光屏上有电子打到的区间有多长？
〔3〕屏上的亮点如何移动？
解：〔1〕由图知t 时刻偏转电压为 UU 0① 电子在电场中加速
3
t
02
02
1qU mv =② 电子在电场中加速
2
)(21v L mL qU y =
③ 解得：y =L =，打在屏上的点距O 点cm 。

〔2〕电子的最大侧移为L 由②③两式可得偏转电压最大为U m U 0， 所以荧光屏上电子的最大侧移为 )2
(tan )2(L L
L L Y +=+=θ 能打到的区间长为 2Y =3L =30cm 。

〔3〕屏上的亮点由下而上匀速上升，间歇一段时间后又重复出现。

〔三〕针对练习
A 、
B 两点，一个点电荷在A ×10-8 J ，在B ×10-8 J 。

A 、B ×10-9
C ，那么〔 〕
A.该电荷为负电荷
C.A 、B 两点的电势差U AB =4.0 V
A 移到
B ，电场力做功为W =4.0 J
2.某电场中等势面分布如下图，图中虚线表示等势面，过a 、b 两点的等势面电势分别为40 V 和10 V ，那么a 、b 连线的中点c 处的电势应〔 〕 A.肯定等于25 V B.大于25 V C.小于25 V D.可能等于25 V
3.如下图，M 、N 两点分别放置两个等量种异电荷，A 为它们连线的
中点，B 为连线上靠近N 的一点，C 为连线中垂线上处于A 点上方的一点，在A 、B 、C 三 点中〔 〕
A 点，电势最高的点是
B 点
A点，电势最高的点是C点
C点，电势最高的点是B点
C点，电势最高的点是A点
4.AB连线是某电场中的一条电场线，一正电荷从A点处自由释放，电荷仅在电场力作用下沿电场线从A点到B点运动过程中的速度图象如下图，比较A、B两点电势ϕ的高低和场强E 的大小，以下说法中正确的〔〕
A.ϕA＞φB，E A＞E B
B.ϕA＞φB，E A＜E B
C.ϕA＜φB，E A＞E B
D.ϕA＜φB，E A＜E B
5.如下图，平行板电容器经开关S与电池连接，a处有一电荷量非常小的点电荷，S是闭合的，ϕa表示a点的电势，FB板向下稍微移动，使两板间的距离增大，
那么〔〕
A.ϕa变大，F变大
B.ϕa变大，F变小
C.ϕa不变，F不变
D.ϕa不变，F变小
6.〔2001年全国高考试题〕如下图，虚线a、b和c是某静电场
中的三个等势面，它们的电势分别为ϕa、ϕb和ϕc，
ϕa＞ϕb＞ϕc，一带正电的粒子射入电场中，其运动轨迹如
实线KLMN所示，由图可知〔〕
K到L的过程中，静电力做负功
L到M的过程中，静电力做负功
K到L的过程中，电势能增加
L 到M 的过程中，动能减小
7．质量为m 的带正电小球A 悬挂在绝缘细线上，且处在场强为E 的匀强电场中，当小球A 静
止时，细线与竖直方向成30°角，此电场方向恰使小球受到的电场力最小，那么小球所带的电量应为〔 〕 A ．
E mg 33 B ．E mg 3 C ．E mg 2D ．E
mg
2 8．如下图，一对竖直放置的平行金属板A 、B 构成电容器，电容为C .电容器的A 板接地，且
中间有一个小孔S .一个被加热的灯丝K 与S 位于同一水平线，从灯丝上可以不断地发射出电子，电子经过电压U 0加速后通过小孔S 沿水平方向射入A 、Bm ，电荷量为eB 板的电子都被B 板吸收，且单位时间内射入电容器的电子数为n ，随着电子的射入，两极板间的电势差逐渐增加，最终使电子无法到达B 板.求：〔1〕当B 板吸收了N 个电子时，A 、B 两板间的电势差.〔2〕A 、B 两板间可达到的最大电势差.〔3〕从电子射入小孔S 开始到A 、
B 两板间的电势差达到最大值所经历的时间.
参考答案
1.A
2.C
3.C
4.A
5.B
6.AC
7．D 依题意做出带正电小球A 的受力图，电场力最小时，电场力方向应与绝缘细线垂直，
qE =mg sin30°，从而得出结论．
8．〔1〕
C
Ne
〔2〕U 0 〔3〕ne C U 0。