2019-2020年人教版高中选修3-1 《第一章 静电场》章末总结（教案）.doc

2019-2020年人教版高中选修3-1 第一章 静电场章末总结（教案）【教学过程】1本章知识是高考的热点，考查频率较高的是电场力做功与电势能的变化，带电粒子在电场中的运动等知识点，尤其是与力学知识的结合构成力电综合题，能力要求较高，以计算题形式出现。2对库仑定律、电场强度、电场线、电势、电势能、等势面、平行板电容器等的考查，通常以选择题形式出现，对概念理解要求较高。3本章知识与生产技术、生活实际、科学研究联系密切，如静电屏蔽、尖端放电、示波器原理、静电分选器、直线加速器等都可以成为新情景命题素材，要密切关注。知识结构重难点一、电场强度、电势、电势差、电势能的比较1、电场强度、电势、电势差、电势能的比较电场强度电势电势差电势能意义描述静电场力的性质描述电场能的性质描述电场做功本领描述电荷在电场中的能量，表示电荷做功本领大小定义EUABEpq矢标性矢量，方向与放在该点的正电荷的受力方向相同标量，有正负，正负只表示大小标量，有正负，正负表示电势高低标量，有正负，正负由电势正负和电荷正负共同决定，简记为：正正得正，负负得正，正负得负决定因素由电场本身决定，与试探电荷无关由电场本身决定，其大小有相对性，与参考点的选取有关，与试探电荷无关由电场本身的两点决定，与参考点的选取及试探电荷无关由电荷量和该点电势两者决定，与参考点的选取有关联系匀强电场中UABABEd；电势沿电场强度方向降低得最快；，UAB；WABEpABEpAEpB【特别提醒】场强为零的点，电势、电势能不一定为零；电势为零的点，场强不一定为零，电势能一定为零；电势能为零的点，场强不一定为零，电势一定为零。2、三个电场强度表达式的应用3、如何比较电场中任两点的场强大小和方向呢？（1）判断电场强度大小的几种方法：方法一: 由定义式E=Fq决定；方法二: 在点电荷电场中，E=kQr2；方法三:在匀强电场中，场强处处相等；方法四:电场线密（疏）处强大（小）。（2）判断电场强度方向的几种方法：方法一:根据规定，正电荷所受电场力的方向即是该点的场强方向；方法二:电场线上每一点的切线方向即是该点的场强方向；方法三:电势降低最快的方向就是场强的方向。4、如何比较电场中任两点电势的高低呢？方法一: 根据电场线方向判断，顺着电场线方向，电势越来越低；方法二: 根据电势的定义式= Ep/q= -W/q，从电势的物理意义上分析判断;如：将+q从无穷远处移至+Q电场中的某点，外力克服电场力做功越多，则该点的电势越高；方法三: 根据场强方向判断，场强方向即为电势降低最快的方向.方法四: 根据电势差判断，若UAB0，则AB5、如何比较电荷电势能的大小呢？方法一:根据电场力做功的正负判断，若电场力对移动电荷做正（负）功，则电势能减少（增加）；方法二:根据公式Ey=q；WABqUAB计算。【典型例题】如图是一簇未标明方向、由单一点电荷产生的电场线，虚线是某一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹，a、b是轨迹上的两点，若带电粒子在运动中只受电场力作用，根据此图可判断出该带电粒子（）A. 在a、b两点加速度的大小B. 电性与场源电荷的电性相同C.在a、b两点时速度大小vaEb【答案】A重难点二、带电体在电场中的运动1、用动力学观点解决带电体在电场中的运动1）带电的物体在电场中受到电场力作用，还可能受到其他力的作用，如重力、弹力、摩擦力等，在诸多力的作用下物体可能处于平衡状态，静止或做匀速直线运动；物体也可能所受合力不为零，做匀变速运动或变加速运动。（2）处理这类问题，就像处理力学问题一样，首先对物体进行受力分析(包括电场力)，再明确其运动状态，最后根据所受的合力和所处的状态选择相应的规律解题。（3）相关规律：力的平衡条件，即F合0或Fx0，Fy0。牛顿第二定律F合ma或Fxmax，Fymay，运动学公式，如匀变速直线运动速度公式、位移公式等，平抛运动知识、圆周运动知识等。2、用能量观点解决带电体在电场中的运动（1）带电的物体在电场中具有一定的电势能，同时还可能具有动能和重力势能等，用能量的观点处理问题是一种简便的方法。处理这类问题，首先要进行受力分析以及各力做功的情况分析，再根据做功情况选择合适的规律列式求解。常用的规律有动能定理和能量守恒定律。（2）常见的几种功能关系只要外力做功不为零，物体的动能就要改变(动能定理)。静电力只要做功，物体的电势能就要改变，且静电力做的功等于电势能的减少量。如果只有静电力做功，物体的动能和电势能之间相互转化，总量不变(类似机械能守恒定律)。如果除了重力和静电力之外，无其他力做功，则物体的动能、重力势能和电势能三者之和不变。【典型例题】下面是一个示波管工作原理图，初速度为零的电子经电压为的电场加速后垂直进入偏转电场，两平行板间的距离为d，板长L，偏转电压为。S为屏，与极板垂直，到极板的距离也为L。已知电子电量e，电子质量m。不计电子所受的重力。（1）电子进入偏转电场的速度是多少？（2）电子离开偏转电场时的偏转量为多少?（用、d、L表示）；（3）电子到达屏S上时，它离O点的距离y是多少？（用、d、L表示）【答案】（1）（2）（3）【解析】（1）设电子经加速电场U1加速后以速度v0进入偏转电场，由动能定理有故电子进入偏转电场的速度（2）进入偏转电场后在电场线方向有，经时间飞出电场有，飞出电场时偏转量为由以上各式得故电子离开偏转电场时的偏转量（3）设电子从偏转场穿出时，沿y方向的速度为，穿出后到达屏S所经历的时间为，在此时间内电子在y方向移动的距离为y2，有由以上各式得也可用相似比直接求y即：故电子到达屏S上时，它离O点的距离重难点三、带电体在复合场中的运动带电体在复合场中的运动1当带电物体的重力不能忽略时，带电物体就处在电场、重力场的复合场中，处理相关问题时要注意电场力和重力的影响2相关问题及处理方法(1)带电小球(液滴、尘埃、微粒)在电场中处于平衡状态(静止或匀速直线运动状态)，必满足F电mg0.(2)带电物体沿某一方向做匀加速直线运动，可通过分析其受力，画出受力图，将力分解，由牛顿定律列出方程，结合运动学公式进行有关解答(3)若带电物体的初速度方向与合加速度方向不同，则做匀变速曲线运动，可采用将运动分解，运用牛顿定律和运动学公式分别列方程求解；也可根据动能定理、能量守恒定律列方程求解，后者更简捷一些(4)用细绳拴一带电小球在竖直方向的匀强电场中给其一初速度，当mgF电0时，小球做匀速圆周运动，绳子拉力充当向心力，可由圆周运动知识分析解答3整体运用功能关系法首先对带电体受力分析，再分析运动形式，然后根据具体情况选用公式计算(1)若选用动能定理，则要分清有多少个力做功，是恒力功还是变力功，同时要明确初、末状态及运动过程中动能的增量(2)若选用能量守恒定律，则要分清带电体在运动中共有多少种能量参与转化，哪些能量是增加的，哪些能量是减少的，表达式有几种初状态和末状态的能量相等，即E初E末增加能量的总和等于减少能量的总和，即E增E减这种方法不仅适用于匀变速运动，对非匀变速运动(非匀强电场中)也同样适用【典型例题】如图，在水平方向的匀强电场中有一表面光滑、与水平面成45角的绝缘直杆AC，其下端（C端）距地面高度h=0.8m，有一质量为500g的带电小环套在直杆上，正以某一速度沿杆匀速下滑，小环离开杆后通过C端的正下方P点，求：（1）小环离开直杆后运动的加速度大小和方向；（2）小环从C运动到P过程中的动能增量；（3）小环在直杆上匀速运动速度的大小【答案】（1），方向垂直于杆向下（或与水平方向成45角斜向下）（2）4J（3）【解析】（1）对带电小环受力分析因带电小环匀速下滑，加之电场强度水平向左，所以小环带负电由几何关系可知，小环所受电场力与重力大小相等则小环离开直杆后所受的合外力大小为：由牛顿第二定律可得：，方向垂直于杆向下（或与水平方向成45角斜向下）（2）设小环从C运动到P过程中动能的增量为由动能定理有：则电场力做功为零，所以（3）小环离开杆做类平抛运动如图所示建立坐标x、y轴垂直于杆方向做匀加速运动：平行于杆方向做匀速运动：，解得：