高中物理选修3-1课件

高中物理选修高中物理选修3-13-1课件课件目录第一章静电场1.1电荷及其守恒定律1.2库仑定律1.3.1电场强度1.3.2专题：静电平衡1.4电势能 电势1.5电势差1.6电势差与电势强度的关系1.7电容器与电容1.8带电粒子在电场中的运动 目录第二章、恒定电流2.1、导体中的电场和电流（1课时）2.2、电动势（1课时）2.3、欧姆定律（2课时）2.4、串联电路和并联电路（2课时）2.5、焦耳定律（1课时）目录第三章 磁场 3.1 磁现象和磁场（1课时）3.2、磁感应强度（1课时）3.3、几种常见的磁场（1.5课时）3.4、磁场对通电导线的作用力（1.5课时）3.5、磁场对运动电荷的作用（1课时）3.6、带电粒子在匀强磁场中的运动（2课时+1练习）电 场 一、一、电荷电荷1 1、基本电荷、基本电荷（元电荷）：（元电荷）：2 2、物体起电方式：、物体起电方式：本质：电荷转移本质：电荷转移摩擦起电；（绝缘体）摩擦起电；（绝缘体）接触起电：接触起电：（导体）（导体）感应起电：（导体）感应起电：（导体）二、二、库仑定律库仑定律1 1、公式：、公式：K的测定：库仑扭秤实验的测定：库仑扭秤实验2 2、适用条件：、适用条件：真空、静止、点电荷真空、静止、点电荷（或电荷均匀分布的球体）（或电荷均匀分布的球体）3 3、应用：、应用：两相同球体接触起电两相同球体接触起电三点电荷静电平衡三点电荷静电平衡:两球带同种电荷，总电量两球均分两球带同种电荷，总电量两球均分:两球带异种电荷，先中和后，净电荷再均分两球带异种电荷，先中和后，净电荷再均分两同夹异，两大夹小，进小远大两同夹异，两大夹小，进小远大带电摆球的平衡：带电摆球的平衡：整体法：三力共点（整体法：三力共点（c为两球重心）为两球重心）m，G总总12cm1m2摆角摆角与与带电量无关量无关三、三、电场强度（场强）电场强度（场强）1 1、场强、场强E E：2 2、场强的叠加：、场强的叠加：定义式：定义式：单位：单位：N/C V/m矢量方向：规定正电荷受力方向矢量方向：规定正电荷受力方向决定式：决定式：-适用真空点电荷适用真空点电荷-平行四边形定则平行四边形定则例：例：一对等量异（同）种点电荷一对等量异（同）种点电荷Q、-Q连线、中垂线上的场强（相距连线、中垂线上的场强（相距2L）+Q-QOX2LAyEByEB+Q-QOX2LA四、四、电场线电场线1 1、应用：、应用：2 2、特点：、特点：定性判断场强大小、方向：定性判断场强大小、方向：定性判断电势高低定性判断电势高低一条电场线不能看出疏密一条电场线不能看出疏密电场线存在于正负电荷及无穷远（大地）三者之间电场线存在于正负电荷及无穷远（大地）三者之间从正电荷出发，终止于负电荷从正电荷出发，终止于负电荷不闭合、不相交、不中断不闭合、不相交、不中断电场线条数与电荷量成正比电场线条数与电荷量成正比电场线与电荷运动轨迹一般不重合电场线与电荷运动轨迹一般不重合3 3、常见电场的电场线：、常见电场的电场线：正、负点电荷电场正、负点电荷电场一对等量异种电荷的电场一对等量异种电荷的电场一对等量同种电荷的电场一对等量同种电荷的电场匀强电场匀强电场五、五、静电平衡静电平衡2 2、静电平衡导体的特点：、静电平衡导体的特点：净电荷只能分布于导体表面净电荷只能分布于导体表面内部场强处处为内部场强处处为0表面附近的场强垂直于导体表面表面附近的场强垂直于导体表面导体是个等势体，表面及任何截面是个等势面导体是个等势体，表面及任何截面是个等势面 导体中没有电流通过，导体两端没有电压导体中没有电流通过，导体两端没有电压感应电荷的效果：产生附加（感应）场强，感应电荷的效果：产生附加（感应）场强，削弱（并抵消）外电场，阻碍（并阻止）电荷运动削弱（并抵消）外电场，阻碍（并阻止）电荷运动反证法反证法例：例：求感应电荷产生的场强求感应电荷产生的场强ACdAd接地接地六、六、电势电势1 1、定义：、定义：2 2、单位：、单位：伏伏 1V=1J/C 1V=1J/C3 3、决定因素：、决定因素：生场电荷、位置生场电荷、位置4 4、相对性：、相对性：零电势的选取，理论上取无穷远，实际上常取大地。零电势的选取，理论上取无穷远，实际上常取大地。正电荷周围空间电势恒为正。正电荷周围空间电势恒为正。负电荷周围空间电势恒为负。负电荷周围空间电势恒为负。5 5、电势高低的判断：、电势高低的判断：沿着电场线方向电势越来越低沿着电场线方向电势越来越低正电荷电势能与电势同号正电荷电势能与电势同号 负电荷电势能与电势反号负电荷电势能与电势反号（标量）（标量）三个量都有正负号三个量都有正负号ABO ABOABAB1 1、定义：、定义：七、电势差：七、电势差：（电压电压）2 2、决定式、决定式：uab=a-b 单下标或无下标时取绝对值单下标或无下标时取绝对值 有下脚标时应注意正负号有下脚标时应注意正负号 uab=uba3 3、绝对性：、绝对性：与零势点无关与零势点无关4 4、场强与电势无必然联系：、场强与电势无必然联系：场强相等，电势不一定相等；场强相等，电势不一定相等；电势相等，场强不一定相等电势相等，场强不一定相等场强为场强为0，电势不一定为，电势不一定为0；电势为电势为0，场强不一定为，场强不一定为0场强大，电势不一定高；场强大，电势不一定高；电势高，场强不一定大电势高，场强不一定大5 5、场强与电势差关系：、场强与电势差关系：-适用于匀强电场适用于匀强电场八、电场力的功八、电场力的功1 1、电场力做功特点、电场力做功特点：（同重力）：（同重力）静止的电荷在电场力作用下（或电场力做正功情况）静止的电荷在电场力作用下（或电场力做正功情况）只决定于起点、终点的电势差，与路径无关只决定于起点、终点的电势差，与路径无关正功正功电势能减少，负功电势能减少，负功电势能增加电势能增加正电荷：从电势高正电荷：从电势高电势低；负电荷：从电势低电势低；负电荷：从电势低电势高电势高不论正负电荷：均从电势能大不论正负电荷：均从电势能大电势能小电势能小2 2、电场力做功的计算：、电场力做功的计算：W=Fd=Eqd-匀强匀强W=qu-通用通用可通过功的正负来确定电势的高低及电势差可通过功的正负来确定电势的高低及电势差九、电容器九、电容器 ：平行板平行板1 1、定义式：、定义式：1，介电常数介电常数S正对面积；正对面积；d极板间距极板间距2 2、决定式：、决定式：3 3、单位：、单位：法拉（法拉（F）微法（微法（FF）皮法（皮法（pF）普适通用普适通用1F=106F=10F=101212pF4 4、平行板电容器平行板电容器两种充电方式：两种充电方式：U不变不变 电源保持连接状态电源保持连接状态 充电后电源切断充电后电源切断若若d，E d，C，Q Q不变不变若若d，C ，U E不变不变十、带电粒子在电场中的运动十、带电粒子在电场中的运动 ：牛顿运动定律牛顿运动定律 动能定理动能定理1 1、匀变速直线运动：、匀变速直线运动：2 2、辐射电场中的匀速圆周运动：、辐射电场中的匀速圆周运动：电场力与重力垂直电场力与重力垂直竖直面变速圆周运动竖直面变速圆周运动3 3、匀强电场中的圆周运动、匀强电场中的圆周运动（考虑重力）（考虑重力）例：单摆（带电小球与绝缘绳）例：单摆（带电小球与绝缘绳）等效等效“重力重力”：mgEqGABo“最低点最低点”：V最大，动能最大，绳子最易断最大，动能最大，绳子最易断“最高点最高点”：V最小，临界点，绳子最易弯曲最小，临界点，绳子最易弯曲 粒子落在极板上粒子落在极板上 粒子穿出极板粒子穿出极板4 4、匀强电场中的类平抛运动、匀强电场中的类平抛运动F合合与与V0垂直垂直（不计重力或重力与电场力共线）（不计重力或重力与电场力共线）飞行时间由飞行时间由y决定决定飞行时间由飞行时间由L决定决定 粒子先经过加速电场再进入偏转电场粒子先经过加速电场再进入偏转电场 粒子穿出电场后匀速运动打在屏幕上粒子穿出电场后匀速运动打在屏幕上OY第三四章 电流 一、一、电流电流1 1、电流的形成：、电流的形成：电荷的定向移动电荷的定向移动2 2、电流（、电流（强度强度）定义）定义：3 3、电流（、电流（微观微观）决定式：）决定式：4 4、电流（、电流（宏观宏观）决定式：）决定式：-适用于金属导体、电解质溶液，不适用气体导电适用于金属导体、电解质溶液，不适用气体导电V定定数量级数量级 10-4m/S-部分电路欧姆定律部分电路欧姆定律电流处处相等电流处处相等电压：电压：U=U1+U2+U3+电阻：电阻：R=R1+R2+R3+二、串并联电路基本特点：二、串并联电路基本特点：1 1、串联：、串联：2 2、并联：、并联：电压分配：与电阻成正比电压分配：与电阻成正比功率分配：与电阻成正比功率分配：与电阻成正比 各支路电压相等各支路电压相等电流分配：与电阻反比电流分配：与电阻反比功率分配：与电阻反比功率分配：与电阻反比 电流：电流：电阻：电阻：三、三、电阻电阻1 1、定义式：、定义式：2 2、决定式：、决定式：金属导体电阻率随温度升高而增大：金属导体电阻率随温度升高而增大：电阻率电阻率由材料决定由材料决定-与欧姆定律意义不同与欧姆定律意义不同-电阻定律（适用粗细均匀物体）电阻定律（适用粗细均匀物体）直线斜率（或斜率倒数）表示电阻直线斜率（或斜率倒数）表示电阻伏安特性曲线：伏安特性曲线：UIIU3 3、变阻器：、变阻器：、限流接法：、限流接法：、分压接法：、分压接法：滑动变阻器滑动变阻器电位器电位器电阻箱电阻箱可变电阻可变电阻RR0RR0接线法：接线法：1上上1下下接线法：接线法：1上上2下下阻值应较大阻值应较大增大调压范围增大调压范围阻值应较小阻值应较小增强调压均匀性增强调压均匀性电路总功率较小（优）电路总功率较小（优）电路总功率较大（缺）电路总功率较大（缺）4 4、复杂电路的电阻：、复杂电路的电阻：、串联电路总电阻大于任一部分电阻、串联电路总电阻大于任一部分电阻 并联电路总电阻小于任一支路电阻并联电路总电阻小于任一支路电阻、不论串并联，任一电阻变大（变小），总电阻一定变大（变小）、不论串并联，任一电阻变大（变小），总电阻一定变大（变小）定性：定性：定量：定量：-等效电路的化简等效电路的化简:电势分析法：电势分析法：导体（电阻）中，沿着电流方向电势降低导体（电阻）中，沿着电流方向电势降低某导体（电阻）中是否有电流以及流向某导体（电阻）中是否有电流以及流向决定了电路的连接方式决定了电路的连接方式所有导线（电阻不计）以及无电流通过的导体属于等势体所有导线（电阻不计）以及无电流通过的导体属于等势体某导体（电阻）两端的电势高低某导体（电阻）两端的电势高低R3R2R1VR3R2R1VAR3R2R1VAR3R2R1AR2R1R3四、四、电功与电功率电功与电功率1 1、电功：、电功：2 2、电功率：、电功率：单位：焦耳（单位：焦耳（J）、度）、度千瓦时（瓩时千瓦时（瓩时)(KWh)1度度=1000W3600S=3.6106J3 3、效率：、效率：五、五、电功与电热电功与电热1 1、焦耳定律、焦耳定律：2 2、纯电阻电路：、纯电阻电路：热效率热效率=100%=100%对于非纯电阻电路（电动机），欧姆定律不适用对于非纯电阻电路（电动机），欧姆定律不适用3 3、非纯电阻电路、非纯电阻电路：（电动机）（电动机）当通电电动机被卡不运转时，等同于纯电阻电路当通电电动机被卡不运转时，等同于纯电阻电路六、六、闭合电路欧姆定律闭合电路欧姆定律1 1、表达式：、表达式：2 2、路端电压变化规律：、路端电压变化规律：与外阻的关系：与外阻的关系：物理意义：物理意义：与电流的关系：与电流的关系：UoAB短路短路电流电流Uo4 4、闭合电路中的功率：、闭合电路中的功率：电源的总功率：电源的总功率：P总总=I 电源内耗功率：电源内耗功率：P内内=U内内I=I2r 电源输出功率：电源输出功率：P出出=UI=I-I2r1 1、电源的输出功率：、电源的输出功率：讨论讨论:当当R R一定，一定，r r可变，则可变，则r0r0，P P出出最大，最大，当当r r一定，一定，R R可变，因可变，因 则当则当R=rR=r时，时，P P出出最大，最大，七、七、欧姆定律综合应用欧姆定律综合应用PR图像图像OP出出RrR1R2当当P出出RgRgRg内阻内阻验电器改装验电器改装G表串联分压表串联分压 高电阻高电阻G表并联分流表并联分流 低电阻低电阻改装改装静电计静电计伏特表伏特表 安培表安培表 灵敏电流计灵敏电流计 八、八、电表的改装电表的改装1 1、电压表：、电压表：串联分压电阻串联分压电阻GRgRVGRgRA电压表内阻：电压表内阻：R内内=R+Rg2 2、电流表：、电流表：并联分流电阻并联分流电阻电流表内阻：电流表内阻：R内内0电表的串并联：电表的串并联：设两改装的表头相同，量程不同设两改装的表头相同，量程不同、两电压表、两电压表V1、V2并联并联、两电压表两电压表V1、V2串联串联、两电流表两电流表A1、A2串联串联、两电流表两电流表A1、A2并联并联读数相同，指针偏角不同读数相同，指针偏角不同指针偏角相同，读数不同指针偏角相同，读数不同指针偏角相同，读数不同指针偏角相同，读数不同读数相同，指针偏角不同读数相同，指针偏角不同九、伏安法测电阻九、伏安法测电阻外接法外接法RxAVRxAV内接法内接法误差原因：误差原因：伏特表分流伏特表分流安培表读数偏大安培表读数偏大安培表分压安培表分压伏特表读数偏大伏特表读数偏大解决方案：解决方案：适宜测低阻适宜测低阻适宜测高阻适宜测高阻外外 内内十、实物电路连接十、实物电路连接1 1、特点及注意事项：、特点及注意事项：、注意量程，及正负极性、注意量程，及正负极性、注意变阻器的分压限流以及测电阻的内外接、注意变阻器的分压限流以及测电阻的内外接2 2、实例：、实例：、导线必须接于接线柱，且不能相交、导线必须接于接线柱，且不能相交（铅笔草稿）（铅笔草稿）伏安法测电阻伏安法测电阻练习用多用电表测电阻 操操 作作 内内 容容一、测几百欧姆的电阻R11会正确选档。2会调零。3记下电阻数值。二、测几千欧姆的电阻R25.实验完毕：测量完毕，表笔从测试笔插孔拔出，并不要把选择开关置于欧姆档，可置选择开关于交流250V或OFF档。器材要排列整齐。4会换档，会重新调零，正确记下电阻数值。练习用多用电表测电阻 测量结果记录测量结果记录（1）、R1=；选择开关倍率：。（如：100）（2）、R2=；选择开关倍率：。练习用多用电表测电阻选择适当的量程表笔短接，调节“调零电阻”测量双手不可碰到表笔的金属部分尽量使指针指向表盘刻度的中间。如果不满足，应换量程！读数：表盘示数倍率实验结束后，把多用表调到“OFF”档第五六章 磁 场 一、磁场的产生一、磁场的产生1 1、产生：、产生：磁体（磁极）、电流（运动电荷）磁体（磁极）、电流（运动电荷）2 2、电本质、电本质：3 3、磁现象：、磁现象：磁体磁体安培分子电流假说安培分子电流假说磁极间相互作用：同名相斥，异名相磁极间相互作用：同名相斥，异名相吸吸电流间相互作用：同向相吸，反向相斥电流间相互作用：同向相吸，反向相斥磁场对电流作用：安培力磁场对电流作用：安培力左手定则左手定则电流电流所有磁场都是运动电荷（电流）产生所有磁场都是运动电荷（电流）产生磁场对运动电荷作用：洛伦兹力磁场对运动电荷作用：洛伦兹力分子电流大小：分子电流大小：二、二、磁感线磁感线1 1、应用：、应用：2 2、特点：、特点：对于磁体：对于磁体：外部外部NS，内部，内部SN-右手螺旋定则（安培定则）右手螺旋定则（安培定则）大小：大小：B疏密程度疏密程度方向：方向：B的切线的切线不相交，不中断，闭合不相交，不中断，闭合3 3、常见电流的磁场（磁感线）：、常见电流的磁场（磁感线）：、直线电流、直线电流（电流的磁效应）（电流的磁效应）奥斯特奥斯特、环形电流、环形电流、螺线管电流、螺线管电流4 4、常见（磁体）的磁场：、常见（磁体）的磁场：、匀强磁场：、匀强磁场：、条形磁铁：、条形磁铁：、蹄形磁铁：、蹄形磁铁：BB、地磁场：地磁场：同条形磁铁（通电螺线管）磁场同条形磁铁（通电螺线管）磁场N极在地理南极，极在地理南极，S极在地理北极极在地理北极赤道赤道B水平向北水平向北南半球南半球B斜向上，北半球斜向上，北半球B斜向下斜向下三、三、磁感应强度磁感应强度B B1 1、定义式：、定义式：2 2、单位：、单位：特斯拉（特斯拉（T T）3 3、矢量性：、矢量性：-定量描述磁场的强弱定量描述磁场的强弱磁感应强度磁感应强度B B的方向：（磁场方向）的方向：（磁场方向）（规定）小磁针（规定）小磁针N极的受力方向（静止时极的受力方向（静止时N极指向）极指向）磁感线的切线磁感线的切线五、五、磁场对电流的作用磁场对电流的作用1 1、安培力：、安培力：大小：大小：方向：方向：左手定则左手定则、一般情况，、一般情况，F=ILB=ILB、当、当IB，F最大，最大，F=ILB、当、当IB，F=03 3、解题一般步骤：、解题一般步骤：判断安培力方向判断安培力方向其它力受力分析其它力受力分析注意选择视图（视角）注意选择视图（视角）将立体受力图应转化成平面力图将立体受力图应转化成平面力图列力学主方程：列力学主方程：列列电学辅助方程电学辅助方程:解方程及必要的讨论（解方程及必要的讨论（“答答”）平衡方程平衡方程牛二方程（动能定理）牛二方程（动能定理）F=ILBQ=It=IR .六、六、洛伦兹力洛伦兹力1 1、磁场力：、磁场力：2 2、洛伦兹力大小：、洛伦兹力大小：安培力：安培力：洛伦兹力：洛伦兹力：磁场对电流作用（宏观）磁场对电流作用（宏观）一般位置，一般位置，f=qVB=qVB 当当VB，f最大，最大，f=qVB当当VB，f=0与正电荷速度同向与正电荷速度同向与负电荷速度反向与负电荷速度反向注意四指方向：（电流方向）注意四指方向：（电流方向）磁场对运动电荷作用（微观）磁场对运动电荷作用（微观）3 3、洛伦兹力方向：、洛伦兹力方向：左手定则（类似安培力）左手定则（类似安培力）七、七、带电粒子在匀强磁场中的运动带电粒子在匀强磁场中的运动1 1、当、当V VB：f=0，匀速运动匀速运动2 2、当、当V VB：洛伦兹力总是垂直速度，永远不会做功洛伦兹力总是垂直速度，永远不会做功运动周期：运动周期：运动性质：匀速圆周运动（运动性质：匀速圆周运动（f为向心力）为向心力）轨道半径：轨道半径：3 3、解题思路、解题思路：（匀速圆周运动）（匀速圆周运动）圆心半径的确定：圆心半径的确定：运动轨迹中任两点的切线的垂线交点即为圆心运动轨迹中任两点的切线的垂线交点即为圆心飞行时间的确定：飞行时间的确定：周期、圆心角周期、圆心角 圆心角等于偏转角圆心角等于偏转角 运动时间：运动时间：t=/360 T八、八、综合应用实例分析综合应用实例分析1 1、速度选择器：、速度选择器：与粒子的质量、电量及正负无关与粒子的质量、电量及正负无关EBVEqEqqVBqVB2 2、质谱仪：、质谱仪：测定荷质比、元素鉴定分析测定荷质比、元素鉴定分析3 3、回旋加速器：、回旋加速器：极板间交变电场周期极板间交变电场周期T等于回旋周期等于回旋周期T回回交变电场中的（加速）运动时间忽略交变电场中的（加速）运动时间忽略N为回旋周期数为回旋周期数dR三、三、综合应用类型题归纳综合应用类型题归纳1 1、直线运动：、直线运动：2 2、圆周运动：、圆周运动：受力平衡受力平衡匀速直线运动匀速直线运动如：速度选择器、霍尔效应、磁流体、电磁流量计如：速度选择器、霍尔效应、磁流体、电磁流量计辐射电场（重力场）中辐射电场（重力场）中:匀速圆周运动匀速圆周运动（只讨论匀强磁场）（只讨论匀强磁场）匀强电场、重力场中：匀强电场、重力场中：匀速圆周运动匀速圆周运动mgEq3 3、复杂曲线运动：、复杂曲线运动：匀强电场、重力场中：匀强电场、重力场中：单摆运动单摆运动例：例：地球表面、匀强磁场中的带电小球摆动地球表面、匀强磁场中的带电小球摆动洛伦兹力沿绳子所在的直线洛伦兹力沿绳子所在的直线左摆、右摆时，洛伦兹力方向相反左摆、右摆时，洛伦兹力方向相反摆球的周期与洛伦兹力无关摆球的周期与洛伦兹力无关唯一思路：动能定理（能量守恒）唯一思路：动能定理（能量守恒）注注意意：电电子子、质质子子、粒粒子子、离离子子等等微微观观粒粒子子在在复复合合场场中中运运动动时时，一一般般都都不不计计重重力力，但但质质量量较较大大的的质质点点（如如带带电电尘尘粒粒、油油滴滴、小小球球）在在复合场中运动时，不能忽略重力复合场中运动时，不能忽略重力.