电场单元设计

1、电场局部复习课教学设计、库仑定律、电场强度、电势能、电势、电势差、电场中的导体知识要点：1、电荷及电荷守恒定律自然界中只存在正、 负两中电荷，电荷在它的同围空间形成电场，电荷间的相互作用力就是通过电场发生的。电荷的多少叫电量。根本电荷e = 16 10 J9C。使物体带电也叫起电。使物体带电方法有三种：摩擦起电 接触带电 感应起电。 电荷既不能创造， 也不能被消灭，它只能从一个物体转移到另一个物体，或从的体的这一局部转移到另一个局部，这叫做电荷守恒定律。2、库仑定律在真空中两个点电荷间的作用力跟它们的电量的乘积成正比，跟它们间的距离的平方成Q1Q2反比，作用力的方向在它们的连线上，数学表达式为

2、F二K学，其中比例常数 K叫静r电力常量，K -9.0 109N m2 C2。图91库仑定律的适用条件是a真空，b点电荷。点电荷是物理中的理想 模型。当带电体间的距离远远大于带电体的线度时，可以使用库仑定律，否那么不能使用。例如半径均为 r的金属球如图9 1所示放置，使两球边 缘相距为r，今使两球带上等量的异种电荷Q，设两电荷Q间的库仑力Q大小为F，比拟F与K- 的大小关系，显然，如果电荷能全部集中在球心处，那么两者2相等。依题设条件，球心间距离3r不是远大于r，故不能把两带电体当作点电荷处理。实际上，由于异种电荷的相互吸引，使电荷分布在两球较靠近的球面处，这样电荷间距离小于3r，故 F KQ

3、2(3r)2。同理,假设两球带同种电荷Q2(3r)23、电场强度电场的最根本的性质之一，是对放入其中的电荷有电场力的作用。电场的这种性质用电场强度来描述。在电场中放入一个检验电荷q，它所受到的电场力 F跟它所带电量的比值%叫做这个位置上的电场强度，定义式是E = F，场强是矢量，规定正电荷受电场力的方向为该点的场强方向，负电荷受电场力的方向与该点的场强方向相反。由场强度E的大小，方向是由电场本身决定的，是客观存在的，与放不放检验电荷， 以及放入检验电荷的正、负电量的多少均无关，既不能认为E与F成正比，也不能认为 E与q成反比。要区别场强的定义式 E = F与点电荷场强的计算式 E = 辱，前者

4、适用于任何电场,qr后者只适用于真空或空气中点电荷形成的电场。4、电场线为了直观形象地描述电场中各点的强弱及方向，在电场中画出一系列曲线，曲线上各点的切线方向表示该点的场强方向，曲线的疏密表示电场的弱度。电场线的特点：a始于正电荷 或无穷远，终止负电荷或无穷远；b任意两条电 场线都不相交。电场线只能描述电场的方向及定性地描述电场的强弱，并不是带电粒子在电场中的运动轨迹。带电粒子的运动轨迹是由带电粒子受到的合外力情况和初速度共同决定。5、匀强电场场强方向处处相同， 场强大小处处相等的区域称为匀强电场，匀强电场中的电场线是等距的平行线，平行正对的两金属板带等量异种电荷后，在两极之间除边缘外就是匀强

5、电场。6、电势能由电荷在电场中的相对位置决定的能量叫电势能。电势能具有相对性，通常取无穷远处或大地为电势能和零点。由于电势能具有相对性，所以实际的应用意义并不大。而经常应用的是电势能的变化。电场力对电荷做功， 电荷的电势能减速少，电荷克服电场力做功，电荷的电势能增加， 电势能变化的数值等于电场力对电荷做功的数值，这常是判断电荷电势能如何变化的依据。7、电势、电势差电势是描述电场的能的性质的物理量在电场中某位置放一个检验电荷 q ,假设它具有的电势能为 ；，那么比值 q叫做该位置的 电势。电势也具有相对性， 通常取离电场无穷远处或大地的电势为零电势对同一电场，电势能及电势的零点选取是一致的这样选

6、取零电势点之后， 可以得出正电荷形成的电场中各点的电势均为正值，负电荷形成的电场中各点的电势均为负值。电场中两点的电势之差叫电势差， 依教材要求，电势差都取绝对值， 知道了电势差的 绝对值，要比拟哪个点的电势高， 需根据电场力对电荷做功的正负判断， 或者是由这两点在 电场线上的位置判断。电势相等的点组成的面叫等势面。等势面的特点：a等势面上各点的电势相等，在等势面上移动电荷电场力不做功。b等势面一定跟电场线垂直，而且电场线总是由电势较高的等势面指向电势较低的等 势面。c规定：画等势面或线时，相邻的两等势面或线间的电势差相等。这样，在 等势面线密处场强较大，等势面线疏处场强小。电场力对电荷做功的

7、计算公式：W二qU，此公式适用于任何电场。电场力做功与路径无关，由起始和终了位置的电势差决定。在匀强电场中电势差与场强之间的关系是U = Ed，公式中的d是沿场强方向上的距离。8、电场中的导体静电感应：把金属导体放在外电场E中，由于导体内的自由电子受电场力作用而定向移动，使导体的两个端面出现等量的异种电荷，这种现象叫静电感应。静电平衡：发生静电感应的导体两端面感应的等量异种电荷形成一附加电场E"，当附加电场与外电场完全抵消时，自由电子的定向移动停止，这时的导体处于静电平衡状态。处于静电平衡状态导体的特点：(a) 导体内部的电场强处处为零，电场线在导体的内部中断。(b) 导体是一个等势

8、体，外表是一个等势面。(c) 导体外表上任意一点的场强方向跟该点的外表垂直。(d) 导体断带的净电荷全局部布在导体的外外表上。、电容 带电粒子在电场中的运动知识要点:电荷|电珂力的性质能的性质£Sb决定因素式：如平行板电容器 C(不要求应用此式计算)4兀kd(3)对于平行板电容器有关的Q、E、U、C的讨论时要注意两种情况:a保持两板与电源相连，那么电容器两极板间的电压 b充电后断开电源，那么带电量 Q不变Q电容的定义式：C(定义式)UU不变(4)(5)C由电容器本身决定。对平行板电容器来说C取决于：C决定式)4 二 Kd(6)第一种情况：假设电容器充电后再将电源断开，那么表示电容器的

9、电量 容器两极的电势差将随电容的变化而变化。第二种情况：假设电容器始终和电源接通，那么表示电容器两极板的电压 电容器的电量将随电容的变化而变化。电容器所带电量和两极板上电压的变化常见的有两种根本情况:疋，此时电疋，此时、根底知识1、电容(1) 两个彼此绝缘，而又互相靠近的导体，就组成了一个电容器。(2) 电容：表示电容器容纳电荷的本领。a定义式：C = Q (Q)，即电容C等于Q 与 U的比值，不能理解为电容C 与 QUU成正比，与 U成反比。一个电容器电容的大小是由电容器本身的因素决定的，与电容器是 否带电及带电多少无关。2、带电粒子在电场中的运动1带电粒子在电场中的运动，综合了静电场和力学

10、的知识，分析方法和力学的分析 方法根本相同：先分析受力情况，再分析运动状态和运动过程平衡、加速或减速，是直线 还是曲线，然后选用恰当的规律解题。2在对带电粒子进行受力分析时，要注意两点：a要掌握电场力的特点。 如电场力的大小和方向不仅跟场强的大小和方向有关，还与带电粒子的电量和电性有关； 在匀强电场中，带电粒子所受电场力处处是恒力； 在非匀强电场 中，同一带电粒子在不同位置所受电场力的大小和方向都可能不同。b是否考虑重力要依据具体情况而定：根本粒子：如电子、质子、:粒子、离子等除有要说明或明确的暗示以外，一般都不考虑重力但并不忽略质量。带电颗粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或明确的暗示

11、以外，一般都不能忽略重力。3、带电粒子的加速含偏转过程中速度大小的变化过程是其他形式的能和功能之间 的转化过程。解决这类问题，可以用动能定理，也可以用能量守恒定律。如选用动能定理，那么要分清哪些力做功？做正功还是负功？是恒力功还是变力功？假设电 场力是变力，那么电场力的功必须表达成Wab =qUab，还要确定初态动能和末态动能或初、末态间的动能增量如选用能量守恒定律，那么要分清有哪些形式的能在变化？怎样变化是增加还是减少？能量守恒的表达形式有：a初态和末态的总能量代数和相等，即E初二E末；b某种形式的能量减少一定等于其它形式能量的增加，即厶E减二 E增c各种形式的能量的增量的代数和 "

12、;-E - E2=0 ；4、带电粒子在匀强电场中类平抛的偏转问题。如果带电粒子以初速度 vo垂直于场强方向射入匀强电场，不计重力，电场力使带电粒 子产生加速度，作类平抛运动，分析时，仍采用力学中分析平抛运动的方法：把运动分解为垂直于电场方向上的一个分运动一一匀速直线运动：Vx = V。，X二vot ；另一个是平行于场强方向上的分运动匀加速运动，vy二at,a =也,y = - -qU 2，粒子的偏转md2 md v0角为 tg：F: =vy = qU2x。v0 mvod经一定加速电压Ui加速后的带电粒子，垂直于场强方向射入确定的平行板偏转电场中，粒子对入射方向的偏移 y=-qU«2

13、=匕丄，它只跟加在偏转电极上的电压 U2有2 mdv2 4dU1关。当偏转电压的大小极性发生变化时，粒子的偏移也随之变化。 如果偏转电压的变化周期远远大于粒子穿越电场的时间 T »,那么在粒子穿越电场的过程中，仍可当作匀强电vo场处理。应注意的问题:1、电场强度E和电势U仅仅由场本身决定，与是否在场中放入电荷，以及放入什么样的检验电荷无关。而电场力F和电势能；两个量，不仅与电场有关，还与放入场中的检验电荷有关。所以E和U属于电场，而F电和:属于场和场中的电荷。2、一般情况下，带电粒子在电场中的运动轨迹和电场线并不重合，运动轨迹上的一点 的切线方向表示速度方向，电场线上一点的切线方向反

14、映正电荷的受力方向。物体的受力方向和运动方向是有区别的。如下图：的轨迹只有在电场线为直线的电场中,且电荷由静止开始或初速度方向和电场方向一致并只受电场力作用下运动，在这种特殊情况下粒子的运动轨迹才是沿电力线的。3、点电荷的电场强度和电势21点电荷在真空中形成的电场的电场强度E尤Q源，E=1/r ，当源电荷Q 0时，场强方向背离源电荷，当源电荷为负时，场强方向指向源电荷。但不管源电荷正负，距 源电荷越近场强越大。2当取U二=0时，正的源电荷电场中各点电势均为正，距场源电荷越近，电势越 高。负的源电荷电场中各点电势均为负，距场源电荷越近，电势越低。3假设有n个点电荷同时存在，它们的电场就互相迭加，

15、形成合电场，这时某点的电场强度就等于各个点电荷在该点产生的场强的矢量和，而某点的电势就等于各个点电荷在该点的电势的代数和。U偏转d偏转 4 U加速 qU偏转4U加速 d?电场?第一轮复习方案、知识要求:内容目标两种电荷、电荷守恒I真空中的库仑定律、电荷量n电场、电场强度，电场线、点电荷的场强，匀强电场，电场强度的叠加n电势能，电势差，电势，等势面n匀强电场中电势差跟电场强度的关系n静电屏敝I带电粒子在匀强电场中的运动n示波管，示波器及其应用I电容器的电容，平行板电容器的电容n常用的电容器I说明：带电粒子在电场中的偏转的计算，只限于带电粒子进入电场时速度平行和垂直于 电场的情况。二、知识地位：纵

16、看近三年的全国高考题，电场每年必考，一般是一个选择题和一个计算题。分值为23分左右。内容上主要考查电场的描述及性质，带电粒子在电场中、复合场中的运动，平 行板电容器等。高考中对本章知识考查频率较高且有相当难度的集中在电场的力的性质，带电粒子在电场中的运动， 电容器这些知识点上。尤其与力学知识的结合中巧妙地把电场概念、 牛顿定律和动能定理等联系命题，对考生能力有较好的测试作用。我想今后命题趋于综合能力考查，且结合力学平衡问题、运动学、牛顿定律、功和能及交变电流等综合，来考查学生 分析问题能力、综合能力、用数学方法解决物理问题的能力。近几年电场中的电势差、 电势、电势能及它们间知识联系的题目考查得

17、少一些，以后高考考查的可能性大些，在复习中要重视。针对以上分析，本单元复习时要注重以下几点：1. 重视对根本概念、定义的理解。2. 重视知识的实际应用。女口：带电粒子在电场中的加速、偏转以及电容器的有关知识在 实际生产、生活中的应用。3. 重视本单元只是与其他单元知识的综合。如带电粒子在复合场中的运动等。4. 掌握处理较复杂的物理问题的方法，如：类比、等效、建立模型等思维方法。三、措施：1. 复习时间：约两周 16课时2. 实施方案：本章复习分四个小单元，A 预习：每单元看书十五分钟，填资料书?步步高?上的知识点，熟悉根本概念 和根本规律。B 复习：每单元用1 1.5课时串讲知识点，以专题的方

18、式集中突破重难点强化解 题方法训练，其余时间学生训练与疑难讲解。例题主要来自资料书。C 释疑：本单元结束后，留1 2课时学生纠错与总结，让学生课堂提问，解决本章的疑难问题或大多数同学不清楚的地方。D 测试：要求难度适中。由本章备课老师命题，评卷后找遗漏点。改错：针对试卷中出現的根本知识错误及重点题型，要求该在作业本上。并主一 反三。交给老师查阅。以到达落实。3. 集体备课 :每章的专题，试卷都由同一教师负责。我们方案在第二轮复习时保存传统做法：将高考知识点要求列一表格，统计在考试和训练中已出现的知识 次数，没有涉及到或频率不够的知识点，在下份试卷中加强。防止简单 重复和重要知识的遗漏。四、复习

19、思路：§ 1 电场力的性质1、库仑定律和电荷守恒定律都是电学根本规律，复习要理解规律的物理意义，适用条件 用来解题的思路方法。2、要理解检验电荷、点电荷、元电荷的意义。3、场强的概念是电学中最根本、最重要的概念，是高考的热点。复习时不能只记住它的 定义，而是要理解含义。场强是用比值定义法定义的 .E=F/q,E 与 F、q 无关值取决于 电场的本身，适用于任何电场。要理解比值定义的方法。对公式E=F/q、E=KQ/r2等要掌握它们的不同使用条件。4、场强的叠加原理是高考的热点，要理解其矢量性和会运用平行四边形法那么运算，通过 例题分析和练习到达真正掌握。5、理解电场线的性质，熟悉几种

20、常见电场的电场线的分布。§ 2 电场能的性质1、本单元概念多且抽象，规律多公式复杂，复习时要通过比照弄清一些概念的区别、 联系；从中找到有关电场的规律，认识和分析问题的根本思路。分析电场中有关问题的一般思路：1由电荷电性的正或负和电场强度方向判断电场力方向；2由运动方向和电场力的方向判断电场力做功情况；3由做功情况确定电势能的增减。2、针对易混淆、认识模糊问题增加一些专题小结，加深理解。1、电场强度确实定：定义 E=F/q;E=KQ/r2库仑定律；E=U/d电场都与电势差 的关系； 电场强度的叠加原理； 导体静电平衡时内部场强处处为零； 电场线的疏 密定性确实定电场的大小。2 、电势

21、上下的判断：根据电势的定义；电势与电势差之间的关系UAb=UA-Ub: 等势面；电场线；导体静电平衡时是等势体。3、在复习本单元知识时，要注意能力的培养。 1 、形象描述空间的能力：电场线不仅能形象的描述电场强度的方向和大小的分布。还能形象描述电势上下的变化和等势面的分布。 利用电场线可以把电场强度、 电势、 电 场力的功、电势能的变化描述出来。2、概念规律的理解和分析能力： E、U、只有电场决定，与检验电荷 q无关； 电场力、电势能由电荷和电场共同决定； 只有电荷q在电场中受力F作用而运动时， 才表现出做功、电势能的变化、动能的变化等。§3 静电平衡 电容器 电容1、静电感应、静电平衡问题是难点，复习时要认清其本质：一方面要理解到达静电平衡状态的物理过程，另一方面要掌握静电平衡的特点，为什么有