高中物理_静电场复习课教学设计学情分析教材分析课后反思

第一章《 静 电 场 》复习学案

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1、通过复习对静电场知识有整体感知和进一步理解，形成知识体系；

2、通过复习整理，进一步提高分析、解决物理问题的能力。 【自主学习】

一、电场的有关概念、公式

注意：1、与试探电荷无关只与电场本身性质有关的物理量：

与电场和试探电荷都有关的物理量：

2、几个物理量量的判断方法：

1) 电场强度的大小和方

向:__________________________________________________

2) 电势的高

低:____________________________________________________________

3) 电场力做功与电势能的变化:

二、电容器

1、电容：C = Q/U =ΔQ/ΔU ，单位有： ；

2、平行板电容器的电容：C = 。 三、电场的应用

1、带电粒子在电场中加速：W = qu =

2022

121mV mV -，当V 0 = 0 时，V =___________。 2、带电粒子在电场中偏转(类平抛) 偏转距离______212==at y 偏转角 ______tan ==x

y v v θ 3、先加速后偏转: 偏转距离、偏转角都与带电粒子的比荷q/m _____关。

偏转距离2222001224qUL UL y at dmV du === 偏转角 200

tan 2y x v qUl UL v dmv du θ=== 4、带电体在复合场中的运动

【例题分析】 能的性质 电场 (F = k 221r Q Q ) 库仑定律 力的性质 电场强度：E = F/q ，方向为正电荷受力方向 电场力 F = qE 电场叠加：E = ΣE i

特殊电场 点电荷：E = kQ/r 2 匀场电场：E = U/d 电 场 线

等 势 面 ↓ 互相垂直 ↑

【例题3】一束初速度不计的电子流在经U =5000V的加速电压加速后，在距两极板等距处

垂直进入平行板间的匀强电场，如图所示，若极板间距离d =1.0cm，板长l =5.0cm，那么，

要使电子能从平行板间飞出，两个极板上最多能加多大电压？

变式训练：如图所示，一个质量为m、带电量为q的微粒，从a点以初速度v0竖直向上射

入图示的匀强电场中。粒子通过b点时的速度为2v0，方向水平向右。求电场强度E和a、b

两点间的电势差U。

【例题4】如图所示，竖直放置的光滑圆环上，穿过一个小球，小球质量为m，带电量为q，

整个装置置于水平向左的匀强电场中.今将小球从与环心O在同一水平线上的A点由静止释放，它刚能顺时针方向运动到环的最高点D，而速度为零，则电场强度大小为多大?小球到

达最低点B时对环的压力为多大?

E

b

a

v0

2v0

【同步训练】

1.如图所示，是一电子在电场中运动的速度一时间图象。已知t 1时刻

电子位于电场中的A 点，t 2时刻电子位于电场中的B 点，则由此可

判断：( )

A ．电子经过处的电场电场强度都相等

B ．A 点的电势高于B 点

C ．电子在A 点具有的电势能小于在B 点具有的电势能

D ．从A 到B ，电场力对电子做正功

2. 如图所示中虚线代表电场中的a 、b 、c 三个等势面，相邻等势面间的电势差相等，即U ab = U bc ，实线为一带正电的质点仅在电场力作用下从Q 到P 的运动轨迹，据此可知（ ）

A ．三个等势面中，a 面电势较高

B ．带电质点通过P 点时的电势能较大

C ．带电质点通过P 点时的动能较大

D ．带电质点通过P 点时的加速度较大

3. 如图所示，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？

A.上移上极板M

B.上移下极板N

C.左移上极板M

D.把下极板N 接地

4. 原来都是静止的质子和α粒子，经过同一电压的加速电场后，它们的速度大小之比为

( )

(A )2:2 (B )1:2 (C )1:2 (D )1:1

5.如图所示，M 、N 两点分别放置两个等量异种电荷，A 为它们连线的

中点，B 为连线上靠近N 的一点，C 为连线的中垂线上的一点，在A 、

B 、

C 三 点中（ ）

A.场强最小的点是A 点，电势最高的点是B 点

B.场强最小的点是A 点，电势最高的点是C 点

C.场强最小的点是C 点，电势最高的点是B 点

D.场强最小的点是C 点，电势最高的点是A 点

6.如图所示，带箭头的线表示某一电场的电场线。在电场力作用下，一带电粒子（不计重力）经A 点飞向B 点，运动轨迹如图中虚线所示，下列说法正确的是（ ）

A ．粒子带正电。

B. 粒子在A 点加速度大。

K M N

C ．A 、B 两点相比，粒子在B 点动能大。

D. A 、B 两点相比，粒子在B 点电势能较高。

7.如图所示，平行的两金属板M 、N 与电源相连，一个带负电的

小球悬挂在两板间，闭合电键后，悬线偏离竖直方向的角度为θ，若N

板向M 板靠近，θ角将_____ ；把电键K 断开，再使N 板向M 板

靠近，θ角将______ 。

8. 如图所示，在厚铅板A 表面中心放置一很小的放射源，可向各个方向放射出速率为V 0的α粒子（质量为m ，电量为q ），在金属网B 与A 之间加有竖直向上的匀强电场，场强为E ，A 与B 间距为d ，B 网上方有一很大的荧光屏M ，M 与B 间距为L ，当有α粒子打在荧光屏上时就能使荧光屏产生一闪光点。整个装置放在真空中，不计重力影响，试分析： 1） 打在荧光屏上的α粒子具有多大的动能？

2） 荧光屏上闪光点的范围有多大？

9.在竖直平面内有水平向右，场强为E=1×104N/C 的匀强电场。在匀强电场中有一根长L=2m 的绝缘细线，一端固定在O 点，另一端系一质量为0.04kg 的带电小球，它静止时悬线与竖直方向成37°角，如图所示，若小球恰能绕O 点在竖直平面内做圆周运动，试求：（取小球在静止时的位置为电势能零点和重力势能零点，cos37°＝0.8，

g=10m/s 2）

1）小球的带电量q 。

2）小球动能的最小值。

3）小球机械能的最小值。

学情分析

《静电场》是高中物理电学部分的第一章，处于承上启下作用。既是力学的延生又是电磁学、光学知识的基础。本章的核心内容是电场的概念以及描述电场特性的物理量。课本从电荷在电场中受力人手，引人电场强度的概念，明确它是表示电场强弱的物理量。然后，通过将电场力做功与路径无关和重力做功与路径无关进行类比，得出电荷在电场中具有由位置决定的能量——电势能，在此基础上，同引人电场强度的方法相同(比值定义法)，引人描述电场的另一种物理量——电势。这样，通过几个相关物理概念的讨论，完成对静电场性质的初步认识。

通过本章内容的学习，学生感觉满脑子都是问题，特别是电场强度的大小和方向、电场力的大小和方向、电势能的大小及变化、电势的高低等以及它们之间的联系，纵横交错，头绪繁多，不易掌握．

A B M

产生这些现象的原因，除学生课后不能及时巩固消化外，书本知识本身也比较抽象，具有一定的难度，再有就是教材讲解比较简略，电荷有正负之分也使问题复杂化。在实际教学过程中，我们应充分利用好教材，在不增加教学内容的前提下，搞清基本概念和它们之间的相互联系，掌握好解决问题的思路和方法，并配合一定数量的练习，我想是能找到解决问题的钥匙的。因此在实际学习过程中应注意以下几点：

第一、 要狠抓电场线

电场线是形象描述电场性质的一簇假象的曲线，曲线上每一点的切线方向与该点的场强方向一致。除了弄清各种特殊电场的电场线的分布情况外，还应弄清电场中电场线的几个特点：（1）电场线从正电荷（或无穷远处）出发，终止于无限远处（或负电荷）；（2）电场线在电场中不相交，这是因为在电场中任意一点的电场强度方向不可能有两个方向；（3）在同一幅图中，电场强度较大的地方电场线较密，电场强度较小的地方电场线较疏，因此可以用电场线的疏密来表示电场强度的大小；（4）电场线上某点的切线方向表示该点的场强方向。特别强调的是电场线不是电荷运动的轨迹，也不是客观存在的线。在特定的条件下电荷的运动轨迹可以与电场线重合，如带电粒子只在电场力作用下，初速度为0或初速度方向与电场线重合且电场线为直线的情况下轨迹才能与电场线重合。

第二、 要明确几个概念

（1）电场强度：电场强度是矢量，电场中某点场强的方向就是正电荷在该点所受电场力的方向，负电荷在该点所受电场力的方向与场强的方向相反；（2）电势能：电荷在电场中某点的电势能为把电荷从该点移到零势能点过程中电场力做的功；（3）电势：电势是标量，沿着电场强度的方向（即沿着电场线的方向）电势逐渐降低；（4）电场力移动电荷做正功，电荷的电势能减少；电场力移动电荷做负功（即外力反抗电场力做功），电荷的电势能增加；（5）电容：电容器所带电量Q 与电容器两极板间的电势差U 的比值叫电容器的电容，在数值上等于使电容器两极板间电势差为1V 时电容器需要带的电荷量。

第三、要弄清场强、电势能及电势的正负

（1）场强是矢量，其正、负只说明它的方向与所设正方向相同或相反，并不表明正值大于零、零大于负值的数量关系；（2）电势能是标量，其正负表示电荷在该点的电势能较所设零电势能处的电势能大或小；（3）电势为标量，其正负表示该点的电势较所设零电势处（即零电势能处）的电势高或低。由于电势能和电势都是标量，当其零位置选定以后，即有正值大于零、零大于负值的数量关系。但我们经常要计算的是电势能的改变量和两点间的电势差，它们的值均与零位置的选择无关。

第四、要理解相关公式的物理意义及其之间的区别与联系

（1）q F E =为电场强度的定义式，即电场强度E 等于电荷在该点受电场力（库仑力）与其电荷量之比。适用与一切电场。

（2）2r kQ

E =为真空中点电荷产生场强的决定式，即点电荷产生的场强与电荷量以

及该点距点电荷的位置有关。只适用与真空中点电荷。

（3）d U E =为匀强电场中电场强度与电势差的关系。公式中的d 为沿着电场线方向的距离。只适用与云强电场，

（4）q E P =φ电荷在电场中某点的电势等于电荷在该点的电势能与电荷量的比值（电荷在电场中某点的电势能为把电荷从该点移到零势能点过程中电场力做的功）。E P 、q 有正负，计算时正负号一并代入。

（5）q W U AB AB =电场中A 、B 两点的电势差等于电荷从A 到B 过程中电场力做的功与其电荷量的比值。W AB 、q 有正负，计算时正负号一并代入。

（6）U

Q C =为电容器电容的定义式，表示电容器容纳电荷本领的物理量，其数值等于两极板间电压为1V 时，电容器所带的电荷量(某一极板所带电量的绝对值)。需要的电荷量多，表示电容器的电容大。

（7）kd

S C πε4=为平行板电容器电容的决定式，即电容器的电容C 与其所带电荷量Q 及两极板间电压U 均无关，而由其本身的性质决定。

第五、要掌握几种解决问题的方法

（1）电热及电势能的大小、正负判断方法

①根据场源电荷判断：离场源正电荷越近，电势越高，检验正电荷的电势能越大，检验负电荷的电势能越小；离场源负电荷越近，电势越低，检验正电荷的电势能越小，检验负电荷的电势能越大。

②根据电场线判断：顺着电场线的方向、电势逐渐降低，检验正电荷的电势能减少，检验负电荷的电势能增加；逆着电场线的方向，电势逐渐升高，检验正电荷的电势能增加，检验负电荷的电势能减少。

③根据电场力做功判断：电场力对正电荷做正功时电势降低，做负功时电势升高；电场力对负电荷做正功时电势升高，做负功时电势降低。

④根据公式φq E P =判断：设B A φφ>

当0>q 时，B A q q φφ>，即PB PA E E > ,

当0

可总结为：正电荷在电势高的地方电势能大，在电势低的地方电势能小。

负电荷在电势高的地方电势能小，在电势低的地方电势能大。

（2）依据带电粒子的运动轨迹和电场线（或等势面）来判断有关问题的方法。

此类问题应掌握以下几个要点：

①带电粒子的轨迹的切线方向为该点处的速度方向。

②带电粒子所受合力（往往仅为电场力）应指向轨迹曲线的凹侧，再依电场力与场强同向或反向，即可确定准确的力的方向。

③在一段运动过程中，若合力与速度方向的夹角小于90°，则合力做正功，动能增加；若夹角大于90°，则合力做负功，动能减小；若夹角总等于90°，则动能不变；电势能变化与动能变化相反。

（3）由电场线和运动轨迹判断带电粒子运动的方法

分析带电粒子在电场中运动轨迹问题时，应注意：①做曲线运动的粒子所受合外力方向指向曲线凹侧。②速度方向沿轨迹的切线方向，具体分析方法是：

第一步：根据带电粒子弯曲方向，判断出受力方向和初速度的方向。

第二步：把电场线方向、受力方向与电性相联系。

第三步：把电场线的疏密和受力大小、加速度大小相联系。

第四步：把电场力的功与能量、动量的变化相联系。

（4）带电粒子在匀强电场和重力场的复合场中运动问题的处理方法

由于带电粒子在匀强电场中所受的电场力与重力都是恒力，因此处理方法有两种： ①、正交分解法

处理这种运动的基本思想与处理偏转运动是类似的，可以将此复杂的运动分解为两个互相正交的比较简单的直线运动，而这两个直线运动的规律是可以掌握的，然后再按运动合成的观点去求出复杂运动的有关物理量。

②、等效“重力”法

将重力与电场力进行合成，如图所示，则F 合等效为重力场中的“重

力”，m F a /合=等效为“重力加速度”，F 合的方向等效为“重力”的方

向，即在重力场中的竖直向下方向。等效法是从效果等同出发来研究物

理现象和物理过程的一种科学方法。等效的概念在中学物理中应用很广。

例如：力的合成和分解，运动的合成与分解，交流电的有效值等，它们的计算都是应用等效法求出的。应用等效“重力”法解题时，要注意运

用重力场中已熟知的一些结论来解题。

（5）电容器两类典型问题的分析方法

①、平行板电容器连接在电源两端时，电容器的d 、S 、ε发生变化，将引起电容器的C 、Q 、U 、E 怎能样变化？

由于电容器始终接在电源上，因此两板间电势差U 保持不变。

由kd S C πε4=可知C 随ε、S 、d 变化而变化

由kd US UC Q πε4==可知Q 也随ε、S 、d 变化而变化 由d U E =知，E 随d 的变化而变化

②、平行板电容器充电后，切断与电源的连接，电容器的d 、ε、 S 变化，将引起电容器的C 、Q 、U 、E 怎么变化？

由于电容器与电源断开，因此两极板上的电量Q 保持不变。

由kd S C πε4=

知，C 随ε、S 、d 的变化而变化

由s kdQ C Q U επ4==知，U 随ε、S 、d 的变化而变化 由s kQ Cd Q d U E επ4===知，E 随ε、S 变化而变化 另外，还可以形象地分析：认为一定量的电荷对应着一定数目的电场线，若电荷量不变，则电场线数目不变，当两板间距变化时，场强不变；当两板正对面积变化时，引起电场线的疏密程度发生了改变，如图所示，电容器的电荷量不变，正对面积减小时，场强增大。

O G F 合 qE

教学效果分析

学习静电场首先要熟悉“环境”

学生结束了高一力学内容的学习，进入了高二，开始了静电场的学习。这好比运动员由夏季奥运会赛场进入了冬季奥运会赛场。所从事的运动项目相差无几，只是环境不同而已。在此可以做一个简单的回顾：在力学学习中，我们在重力场的环境下进行了运动学，动力学（牛顿运动定律，功与能）的学习，进入电场中同样也进行了类似的学习，只不过我们的研究对象由一般非带电物体换成了带电物体（点电荷）。如果在教学中，让学生能体会到这一观点，便改变了对电场的抽象感觉，大大提高了学生学习的主动性。因此学习静电场的首要关键在于让学生熟悉静电场这一全新的环境。

强化对比教学，让学生全面认识电场

掌握电场强度，电势两个物理量，使学生认识描绘电场的两个主要物理量，教学中应该多与重力场加以对照，主要在以下几个方面：

另外，借助于电场线及等势面的学习，是让学生形象直观认识电场的两类重要的理想模型，教学中应该充分利用这一点，同时让学生了解到电场是多样化的，而重力场是比较单一的，这是学生学习电场时是遇到的一个难点。当然，本章教学主要以掌握电场为主，比如，平行板电容器中的电场。

把握静电场教学中的重点与难点