高三物理电场电路2017.11.2课件

电场

2017.11.2

静电场考纲提高能力,体会方法，培养习惯.(一)物理模型的建立(二)隐含条件的挖掘.(三)对象和过程-------整体法和隔离法.(四)等效的思想方法.

(五)图像的方法.

(六)求极值的方法.

(七)对称法的应用.

(八)化“变”为“恒”,化“曲”为“直”----微元法.

(九)临界问题与范围问题.(十)假设法和极限法的应用.

(十一)抓住主线-------运动与力的关系,守恒思想.规范解题步骤。

电场说，写每个概念和规律的由来，区别等，分类对比,与重力场类比。本章目录单元划分第一单元：电场的力的性质第二单元：电场的能的性质第三单元：电场中导体，电容器第四单元：带电体在电场中的运动静电场力的性质考纲知识点汇总（一）、电荷、电荷守恒定律1、两种电荷2、元电荷3、点电荷4起电方式5、电荷守恒定律（二）、库仑定律1、内容2公式3、条件4、应用（三）电场线及其特点（四）电场

1、电场的方向

2、电场强度的定义

3电场强度的三个公式

4、电场强度的叠加

5、静电场的平衡、电场力做功问题整数倍

大小

形状

第一单元----静电场力的性质电荷量的乘积

真空

距离的二次方

真空

点电荷

二、电场、电场强度1．电场：带电体周围客观存在的一种物质．它是电荷间相互作用的媒体，具有力和能的性质．2．电场强度(1)意义：描述电场强弱和方向的物理量．(2)定义：放入电场中某点的电荷所受的静电力F跟它的电荷量q的比值．(3)定义式：E＝，单位：V/m或N/C.(4)方向：

在该点的受力方向，是矢量．(5)决定因素：电场强度决定于电场本身，与q无关．正电荷二场强的公式、电场的叠加1．场强的公式2．电场的叠加(1)电场叠加：多个电荷在空间某处产生的电场为各电荷在该处所产生的电场场强的矢量和．(2)计算法则：平行四边形定则．[温馨提示]电场强度是静电学中重要的物理量，也是高考考查重点，三个公式有不同的意义及使用范围，应用时应根据具体问题选用相应的公式．电场强度的计算与叠加例1如图3所示，位于正方形四个顶点处分别固定有点电荷A、B、C、D，四个点电荷的带电量均为q，其中点电荷A、C带正电，点电荷B、D带负电，试确定过正方形中心O并与正方形垂直的直线上到O点距离为x的P点处的电场强度的大小和方向．ABCDEAOECOEBOEDOEO=0ECPEAPEBPEDPEP=0P图3模拟题组B规律的适用条件？对称性考虑，独立作用原理，若d点场强为零b点如何？矢量叠加问题，场源是3个如何？三、利用补偿法和对称法求电场强度(1)补偿法：题给条件建立的模型不是一个完整的标准模型，比如说模型A，这时需要给原来的问题补充一些条件，由这些补充条件建立另一个容易求解的模型B，并且模型A与模型B恰好组成一个完整的标准模型，这样求解模型A的问题就变为求解一个完整的标准模型与模型B的差值问题．(2)对称法：利用带电体(如球体、薄板等)产生的电场具有对称性的特点来求电场强度的方法．沿OP指向P

课堂探究图4

正电荷

负电荷

负电荷

不相交

电场强度

电场方向

降低

相互垂直

负电荷

变小

变大

变小

变大

最大

最小

同向

五、电场线作用1．判断场强的大小(定性)和方向；2．判断电势的高低和电势降落的快慢；3．判断等势面的疏密和位置．4．结合带电体的电性判断电场力的方向；5．结合带电体的电性判断在电场中电势能的大小；6．判断电场力做功的正负；电场线应注意的问题1．一根电场线不能表示场强的大小；2．电场线是不真实的；3．静电场线是不闭合的；4．电场线不相交、也不相切；5．电场线不是电荷运动的轨迹2．几种典型电场的电场线(1)孤立点电荷的电场①正(负)点电荷的电场线呈空间球对称分布指向外(内)．②离点电荷越近，电场线越密(场强越大)；③以点电荷为球心作一球面，则电场线处处与球面垂直，在此球面上场强大小相等，但方向不同．六.电场力2.方向1.大小2.方向相同

相反

合力

合成与分解

整体

隔离

距离

六、电场力1.大小2.方向讨论典型电场的特点，粒子在场中可能的运动情况，叠加问题，平衡问题，选取对象问题？二者异号如何？连线上各点合场强方向？典型习题叠加问题，连线上各点合场强方向？极限方法，整体法和隔离法两个等量异种电荷，a、b为它们的连线上的两点,c、d为连线中垂线上的两点,O为其垂足,a、b、c、d四点到O点的距离都相等.则a、b、c、d四点的场强的大小关系为

.

Ea=Eb>EOEO>Ec=Ed方向相同.各点电势什么关系？某电荷在场中连线运动，加速度？速度？电势能？等量同号电场如何？图像，已知运动求受力，求场的分布功和能量问题？场强，电势随位置的变化关系？一.电势能1.表示电荷在电场中具有能量的物理量.5.静电力做的功等于电势能的减少量.

WAB=-Ep=EpA-EpB(1)静电力做正功,电势能减少.(2)静电力做负功,电势能增加.

电荷在某点的电势能,等于把它从该点移到零势能位置时静电力所做的功.(EpA=WA0

，EpA=

qA)2.电荷在电场中具有的与电荷相对位置有关的能.3.单位:J4.标量,状态量第二单元电场的能的性质

二.电势1.意义：从能的角度描述电场性质的物理量2.电荷在电场中某一点的电势能Ep与它的电荷量q的比值.3.=Ep/q(A=UA0=WA0/q)4.国际单位：伏(V)(1V=1J/C)5.标量.属性量6.电场中某点的电势,数值上等于单位正电荷由该点移动到零电势点时电场力所做的功.7.区别与联系8.电场线指向电势降低最快的方向三.电势差1.

电场中两点间电势的差值.UAB=A-B2.在电场中,电荷从一点A移动到另一点B静电力做的功WAB与电量荷q的比值.

UAB=WAB/q1.静电力做功的特点：在电场中移动电荷时电场力做功与路径无关，只与初末位置有关。2.计算方法：

四.电场力的功：

等势面：电势相等的点组成的面叫等势面。要掌握典型电场等势面的分布情况。

等势面(线)的特点：(1)等势面上各点电势相等，在等势面上移动电荷电场力始终不做功；若将电荷移出等势面，之后再移回该等势面时，电场力做功的代数和为零。(2)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。(3)当相邻两等势面(或线)间的电势差相等时，则等势面(线)密处场强较大，等势面(线)疏处场强较小。五.等势面：基本概念、规律的理解，物理概念和规律的区别和联系基本概念、规律的理解，物理概念和规律的区别和联系(95)在静电场中，（CD）(A).电场强度处处为零的区域内，电势也一定处处为零(B)电场强度处处相同的区域内，电势也一定处处相同(C)电场强度的方向总是跟等势面垂直的(D)沿着电场强度的方向，电势总是不断降低的规范解题，能量单位定性分析物理过程，理解能力和推理能力理解，推理能力，点电荷场的分布情况，电场力，做功，电势能变化的判断。BA场强方向相反如何？实线为等势面如何？如何判断各个量大小或方向的变化情况若过程中还有其他力做功，电势能如何变化？动能？机械能？概念规律的理解,推理和应用能力，功能关系的理解。（05年天津卷）一带电油滴在匀强电场E中的运动轨迹如图中虚线所示，电场方向竖直向下。若不计空气阻力，则此带电油滴从a运动到b的过程中，能量变化情况为CＡ．动能减小Ｂ．电势能增加Ｃ．动能和电势能之和减小Ｄ．重力势能和电势能之和增加等量异号场，在外力共同作用下，沿MN运动如何？（10江苏）空间有一沿x轴对称分布的电场，其电场强度E随x变化的图像如图所示。下列说法正确的是（）

A、O点的电势最低

B、x2点的电势最高

C、x1和-x1两点的电势相等

D、x1和x3两点的电势相等电场强度与电势的关系，考查图象。答案：C电势随x变化的图像？电场强度与电势的关系，考查图象。场强随x变化的图像？什么条件下沿电场线运动？哪种场下可以做匀变速直线，匀变速曲线，圆周，振动？第三节电场中的导体电容器

一.电容器(1)带电量：一个极板所带电荷量的绝对值．(2)电容器的充、放电．①充电：使电容器带电的过程，充电后电容器两极板带上等量的异种电荷，电容器中储存电场能．②放电：使充电后的电容器失去电荷的过程，放电过程中电场能转化为其他形式的能．二.电容2.定义：电容器所带的电荷量跟两极间电势差的比值.1.意义：反映电容器容纳电荷的本领大小.3.C=Q/U4.单位：F（1F=1C/V）

1F=106

F=1012

pF5.属性量,在数值上等于使两极板间电势差为1V时电容器所带的电荷量.6.极板间电势差越大,电容器的电容越大?.四．静电平衡1．导体中（包括表面）没有电荷定向移动的状态叫做静电平衡状态。2．处于静电平衡状态的导体的特点：（1）内部场强E=0，表面场强E的方向与该点表面垂直；（2）表面和内部各点电势相等；（3）净电荷只能分布在外表面。正确判断，理解能力和推理能力正确判断，理解能力和推理能力正确判断，理解能力和推理能力带电体在电场中的运动13类氢原子模型，理解能力，推理能力和应用能力空间想象力，综合运用基本物理概念和规律分析和解决问题的应用能力规范推导，函数思想

一质量为m，带电量为q的基本粒子（重力不计），从两块分别与某电源正负极相连的平行金属板的正中间垂直于电场方向射入，当粒子以v0速度射入时恰好穿过电场而不碰极板，如果粒子入射速度变为v0／2，要使粒子穿过电场时仍然不碰极板，则在其它条件不变的情况下，可达到要求的办法是

A．只使极板距离增加到原来的2倍。B．只使极板距离增加到原来的4倍。C．只使粒子带电量减少到原来的1／2。D．只使电源电压减小到原来的1／4。临界条件的分析，图像法理解、推理、应用、探究能力（07北京）在真空中的光滑水平绝缘面上有一带电小滑块。开始时滑块静止。若在滑块所在空间加一水平匀强电场E1

，持续一段时间后立即换成与E1相反方向的匀强电场E2。当电场E2

与电场E1

持续时间相同时，滑块恰好回到初始位置，且具有动能EK。在上述过程中，E1

对滑块的电场力做功为W1，冲量大小为I1；E2

对滑块的电场力做功为W2，冲量大小为I2。则A．I1=I2B．4I1=I2C．W1=0.25EK，W2=0.75EKD．W1=0.20EK，W2=0.80EK前后两个过程的背后隐藏着如下规律1.位移大小之比1：12.平均速度大小之比1：13.末速度大小之比1：24.末动量大小之比1：25.电场强度大小之比1：37.合外力大小之比1：38.加速度大小之比1：39.功之比1：310.冲量大小之比1：311.动能增量之比1：312.动量增量大小之比1：313.平均功率之比为1：314.末动能之比为1：415.最大瞬时功率之比为1：6

思考：各物理量随时间或空间或其他相关物理量的变化规律图9-14Oθm

隐含条件的分析，理清能量关系，运动和力的关系理解、推理、应用、探究能力模型的建立，方法的选择，规范的字母推导，空间想象力、理解能力，推理能力、应用能力、探究能力空间想象力、理解能力，推理能力、应用能力、探究能力（2012年，24题）（2）若B的电荷量q=4Q/9，求两质点相互作用能的最大值

；

（3）为使B离开电场后不改变运动方向，求B所带电荷量的最大值qm。第二问、第三问的难度之一是模型的建立＋＋ABvAvBABvAvB等效模型：第二问等效于求弹性势能的最大值初态弹簧处于原长（2012年，24题）（2）若B的电荷量q=4Q/9，求两质点相互作用能的最大值

；

（3）为使B离开电场后不改变运动方向，求B所带电荷量的最大值qm。ABvAvB难度之二是过程及状态分析：

B速度的最小值出现于A、B再次相距无穷远时，即等效模型的弹簧再次恢复原长时等效模型：初态弹簧处于原长难度之三是运用数学解方程的能力。

稳恒电流

内

容

要

求

说

明

45.电流.欧姆定律.电阻和电阻定律46.电阻率与温度的关系47.半导体及其应用.超导及其应用48.电阻的串、并联.串联电路的分压作用.并联电路的分流作用49.电功和电功率.串联、并联电路的功率分配.焦耳定律50.电源的电动势和内电阻.闭合电路的欧姆定律.路端电压51.电流、电压和电阻的测量：电流表、电压表和多用电表的使用.伏安法测电阻52.常用传感器的工作原理ⅡⅠⅠⅡⅡⅡⅡⅠ

知识要点及高考要求

电路讨论归纳：求电流、电阻、电动势、内阻、电功、电热、各种功率的方法，可能的图像问题教学建议

单元划分第一单元：电流和电阻定律第二单元：电阻串并联规律第三单元：闭合电路欧姆定律第四单元：

闭合电路中的能量转化第五单元：

实验初步

电流和电阻定律决定电流大小的微观量

在加有电压的一段粗细均匀的导体AD上选取两个截面B和C，设导体的横截面积为S．导体每单位体积内的自由电荷数为n，每个电荷的电荷量为q，电荷的定向移动速率为v

则在时间t内处于相距为vt的两截面B、C间的所有自由电荷将通过截面C

．已知：n为单位体积内的自由电荷的个数，S为导线的横截面积，v为自由电荷的定向移动速率

.

在时间t内通过导体某截面的电量为:

Q=(vtS)nq

所形成的电流为:

I=Q/t=nqSv

例题:有一条横截面积S=1mm2的铜导线,通过的电流I=1A,已知铜的密度ρ=8.9×103kg/m3,铜的摩尔质量M=6.4×10-2kg/mol,阿伏加德罗常数NA=6.02×1023mol-1,电子的电量e=-1.6×10-19C,求铜导线中自由电子定向移动的速率.可认为铜导线中平均每个铜原子贡献一个自由电子.vtvsv电阻

导体两端的电压与通过导体的电流大小的比值。3、公式：4、单位：2、物理意义：1、定义：兆欧（MΩ）千欧（kΩ）国际单位制中欧姆（Ω）反映了导体对电流的阻碍作用欧姆定律１．内容：导体中的电流I跟导体两端的电压U成正比，跟导体的电阻成反比．3、适用条件：金属导电和电解液导电2、公式导体的伏安特性1．伏安特性曲线：导体中的电流I随导体两端的电压U变化的图线，叫做导体的伏安特性曲线

图线斜率的物理意义是什么？电阻的倒数

电阻定律1.内容：同种材料的导体,其电阻R与它的长度L成正比,与它的横截面积S成反比;导体电阻与构成它的材料有关.2.表达式:是比例常数，它与导体的材料有关，是一个反映材料导电性能的物理量，称为材料的电阻率。4、金属的电阻率随温度的升高而增大电阻率3、纯金属的电阻率小，合金的电阻率大1、反映材料导电性能的物理量2、单位：欧姆·米

Ω·m

锰铜合金和镍铜合金的电阻率随温度变化极小，利用它们的这种性质，常用来制作标准电阻。导线体积不变，基本概念规律的理解,推理，基本方法的运用电阻串并联规律如图所示电路中，在a、b两点间接入一只电压表时，它的示数为

；在a、b两点间接入一只电流表时，它的示数为

.ab2.4V10634闭合电路欧姆定律1.定义：非静电力把正电荷从负极移送到正极所做的功跟被移送的电荷量的比值。电动势:反映电源把其他形式的能转化为电能本领的大小2.公式：3.物理意义：反映电源把其他形式的能转化为电能本领的大小，数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内部从负极移送到正极所做的功。电动势是1.5V的物理意义是什么？伏特V

1V=1J/C4、单位：6、标量5、特点：电动势由电源中非静电力的特性决定，跟电源的体积、形状无关，与是否联入电路及外电路的情况无关。理解能力和推理能力

如图所示的电路中，电源的内阻不计，R1是定值电阻，

R2为变阻器。当变阻器的滑片从a向b滑动过程中，定值电阻R1两端的电压将（

）

A、不断增大B、先增大，后减小

C、不断减小D、先减小，后增大电路中电容问题闭合电路中的能量转化思考:1.路端电压随外电阻?2.干路电流随外电阻?3.路端电压随干路电流?4.电源释放的总功率随电流?随外电阻?5.电源的输出功率随电流?随外电阻?6.电源的输出功率随路端电压?随外电阻、内电压?7.电源内阻损失功率随电流、外电阻、路端电压?等函数与图像实验初步小量程电流表G（表头）2.核心部件：永久磁铁和可转动的线圈1、作用：测量微小电流和电压工作原理：通电后，线圈在磁场力的作用下带动指针偏转，指针的偏角θ与通过指针的电流强度I成正比由欧姆定律可知3.三个主要参数A、内阻RgB、满偏电流IgC、满偏电压Ug4.电路图符号：G2.三个主要参数①内阻:电流计内阻Rg②量程：满偏电流Ig③满偏电压Ug3.电路图符号：G电流计1、作用：测量微小电流和电压0123mA电压表

例1:有一个电流表G，内阻Rg=10Ω，满偏电流Ig=3mA。要把它改装为量程为0～3V的电压表，要串联多大的电阻？改装后的电压表内阻多大？IgRgRUUgURVU在表头串联一个阻值较大的电阻R串=990ΩRv=1000Ω

例2.有一个电流表G，内阻Rg=25Ω

，满偏电流Ig=3mA。要把把它改装为量程为0～0.6A的电流表，要并联多大的电阻？改装后的电流表内阻多大？UIRgIgIRRAUI电流表在表头上并联一个阻值较小的电阻R并=0.126ΩRA=0.125Ω欧姆表1.伏安法测电阻的理论根据是什么？电阻的计算式是怎样的？

2.伏安法测量电阻有哪两种测量电路？画出电路图。

3.两种电路产生系统误差的原因各是什么？测量结果比电阻的实际值大还是小？

两种电路测量的结果，绝对误差和相对误差各多大？

两种电路分别适于测量多大的电阻？

如果知道电流表和电压表的内电阻，怎样计算待测电阻值？

4.已知待测电阻的大约值和电压、电流表的内电阻，怎样选用测量电路？在待测电阻大小，安培表、伏特表内阻都不了解的情况下怎样决定采用哪种测量电路？电阻的测量（测定金属的电阻率）5.如果没有安培表，只有伏特表，另有一个电阻箱（或者两个定值电阻）怎样测电阻？画出电路图。

6.如果没有伏特表，只有安培表，另有一个电阻箱（或者两个定值电阻）怎样测电阻？画出电路图。

7.图1所示的电路中电流表内电阻可以忽略不计，用它怎样测量未知电阻Rx？8.图2的电路中，怎样用电阻箱和安培表测量未知电阻？需要测几组数据？为什么只能在可以忽略电源内电阻时使用？9.有一只伏特表，量程已知，内阻为RV，另有一电池（电动势未知，但不超过伏特表量程内阻可以忽略，还有一个电键和一些导线，设计出测量某个RX（接近RV）的实验方法，画出电路图，测量什么数据？计算式是怎样的？

10．怎样用图3所示电路测量电压表的内电阻？测量值比真实值大还是小？

*11.什么是电桥法测电阻？电桥法测电阻有什么优点？*12.你还见过什么测量电阻的电路？1.为了改装电表，首先要测量表头的内阻。测量电压表或者电流表的内电阻与测量一般电阻的不同点在哪里？2.用电流半偏法测量表头的内电阻。（1）对着电路图1，说明实验步骤。（2）对电路中R1的阻值有什么要求？闭合电键前，滑动变阻器的滑动触头P应置于a还是b？（3）用图1电路测出的表头内电阻是偏大还是偏小？为什么？（4）为什么在R1>>RG的情况下，用半偏法测量表头内电阻时，实验的误差才较小？如果不能满足此要求，有什么解决办法？（5）此方法对电源电动势的大小有什么要求？把电流表表头改装为伏特表或安培表3.用电压半偏法测量表头的内电阻。（1）对着电路图2，说明实验步骤。（2）闭合电键前，滑动变阻器的滑动触头P应置于a还是b？（3）用图2电路测出的表头内电阻是偏大还是偏小？为什么？（4）为什么在R1<<RG的情况下，用半偏法测量表头内电阻时，实验的误差才较小？如果不能满足此要求，有什么解决办法？（5）此方法对电源电动势的大小有什么要求？4．用“替代法”测量表头的内电阻。用图3所示的电路图测量表头内电阻，对于G1和G2的量程有什么要求？R1还需要远大于R2吗？哪个电阻箱应用精度为0.1欧的？

5．用“伏安法”测量表头的内电阻。例如用图4电路测伏特表的内电阻和用图5电路测安培表的内电阻。6．怎样