中静电场电子教案

第六章静电场课标导航课程内容标准：1.知道点电荷，体会科学研究中的理想模型方法。知道两个点电荷之间的相互作用的规律。通过静电力与万有引力的对比，体会自然规律的多样性与统一性。2.了解静电场，初步了解场是物质存在的形式之一。理解电场强度。会用电场线描述电场。3.知道电势能、电势，理解电势差。了解电势差与电场强度的关系。4.观察常见电容器的构造，了解电容器的电容。考试说明内容要求物质的电结构、电荷守恒静电现象的解释点电荷库仑定律静电场电场强度、点电荷的场强电场线电势能电势电势差匀强电场中电势差与电场强度的关系带电粒子在匀强电场中的运动示波管常见电容器电容器的电压、电荷量和电容的关系ⅠⅠⅠⅡⅠⅡⅠⅠⅡⅠⅡⅠⅠⅠ依据《考试说明》要求，结合近几年高考考查情况，本部分复习时应该注意把握：1.抓住和理清两条主线：一是电场力的性质：例如库仑定律的应用、电场强度的定义法、电场对电荷的作用力。如2013课标18，2012山东19二是电场的能的性质：充分理解电势、电势能、电势差、等势面等基本重要概念；电场力做功和电势能变化的关系。如2014课标21，2013山东192.掌握问题的处理方法：⑴注意比较理解电场强度、电势、电势能概念。⑵类比重力做功特点，应用电场力做功与电势能变化的关系解题；在只有电场力、重力、弹力的做功的情况下，“机械能+电势能”在相互转化中的总量保持不变，主要应用动能定理充分解决。⑶平行板电容器问题抓住起变化的因素，应用讨论，分清是Q或者U哪个量变化。⑷带电粒子在电场中的加速和偏转，类比平抛运动的处理以及周围运动的处理方法灵活应用牛顿运动定律、动能定理等解决。第1课时库仑定律、电场力的性质1、高考解读真题品析知识：在历年高考中考查电场（电场强度、电场线）、电势、等势线等例1.（2012山东）19．图中虚线为一组间距相等的同心圆，圆心处固定一带正电的点电荷。一带电粒子以一定初速度射入电场，实线为粒子仅在电场力作用下的运动轨迹，a、b、c三点是实线与虚线的交点。则该粒子（）A．带负电B．在c点受力最大C．在b点的电势能大于在c点的电势能D．由a点到b点的动能变化大于有b点到c点的动能变化解析：根据粒子运动轨迹可知，粒子带正电，选项A正确；根据库仑定律可知，离点电荷最近时最大，选项B错误；从b点到c点电场力做正功，电势能减小，选项C错误；同心圆间距相等，所以a点到b点电势差大于b点到c点的电势差，所以由a点到b点的动能变化大于有b点到c点的动能变化，选项D正确。点评：像考这样的知识点多数是以选择题的形式出现（因为出题者考虑到覆盖知识点要全的原则，选择题可以多考几个选项），这就需要同学们把重要的基本概念搞清楚，针对不同的知识点选择不同解法。例2.（2013山东）19、如图所示，在x轴上相距为L的两点固定两个等量异种电荷+Q、-Q，虚线是以+Q所在点为圆心、为半径的圆，a、b、c、d是圆上的四个点，其中a、c两点在x轴上，b、d两点关于x轴对称，下列说法正确的是（）A、b、d两点处的电势相同B、四个点中c点处的电势最低C、b、d两点处的电场强度相同D、将一试探电荷+q沿圆周由a点移至c点，+q的电势能减小解析：A：该电场中的电势关于X轴对称，所以bd两点的电势相等，故A正确；B：c点在两个电荷连线的中点上，也是在两个电荷连线的中垂线上，所以它的电势和无穷远处的电势相等．而正电荷周围的电场的电势都比它高，即C点的电势在四个点中是最低的．故B正确；C：该电场中的电场强度关于X轴对称，所以bd两点场强大小相等，方向是对称的，不相同的．故C错误；D：c点的电势低于a点的电势，试探电荷+q沿圆周由a点移至c点，电场力做正功，+q的电势能减小．故D正确．点评：双电荷模型，注意C项电场强度是矢量，方向不同。例三、（2014山东）19．如图，半径为的均匀带正电薄球壳，其上有一小孔。已知壳内的场强处处为零；壳外空间的电场与将球壳上的全部电荷集中于球心时在壳外产生的电场一样。一带正电的试探电荷（不计重力）才球心以初动能沿OA方向射出。下列关于试探电荷的动能与离开球心的距离的关系图像，可能正确的是2、知识网络考点1.电荷、电荷守恒定律自然界中存在两种电荷：正电荷和负电荷。例如：用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电，用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电。元电荷：电荷量的电荷，叫元电荷。说明任意带电体的电荷量都是元电荷电荷量的整数倍。电荷守恒定律：电荷既不能被创造，又不能被消灭，它只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分，电荷的总量保持不变。考点2.库仑定律内容：在真空中静止的两个点电荷之间的作用力跟它们的电荷量的乘积成正比，跟它们之间的距离的平方成反比，作用力的方向在他们的连线上。公式：适用条件：真空中的点电荷。点电荷：如果带电体间的距离比它们的大小大得多，以致带电体的形状对相互作用力的影响可忽略不计，这样的带电体可以看成点电荷。考点3.电场强度1.电场定义：存在电荷周围能传递电荷间相互作用的一种特殊物质。基本性质：对放入其中的电荷有力的作用。2.电场强度定义：放入电场中的电荷受到的电场力F与它的电荷量q的比值，叫做改点的电场强度单位：N/C或V/m。电场强度的三种表达方式的比较定义式决定式关系式表达式适用范围任何电场真空中的点电荷匀强电场说明E的大小和方向与检验电荷的电荷量以及电性以及存在与否无关Q：场源电荷的电荷量r:研究点到场源电荷的距离U:电场中两点的电势差d：两点沿电场线方向的距离⑷矢量性：规定正电荷在电场中受到的电场力的方向为改点电场强度的方向，或与负电荷在电场中受到的电场力的方向相反。⑸叠加性：多个电荷在电场中某点的电场强度为各个电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和，这种关系叫做电场强度的叠加，电场强度的叠加尊从平行四边形定则。考点4.电场线、匀强电场电场线：为了形象直观描述电场的强弱和方向，在电场中画出一系列的曲线，曲线上的各点的切线方向代表该点的电场强度的方向，曲线的疏密程度表示场强的大小。电场线的特点电场线是为了直观形象的描述电场而假想的、实际是不存在的理想化模型。始于正电荷或无穷远，终于无穷远或负电荷，电场线是不闭合曲线。任意两条电场线不相交。电场线的疏密表示电场的强弱，某点的切线方向表示该点的场强方向，它不表示电荷在电场中的运动轨迹。沿着电场线的方向电势降低；电场线从高等势面（线）垂直指向低等势面（线）。匀强电场⑴定义：场强方向处处相同，场强大小处处相等的区域称之为匀强电场。⑵特点：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，在两板之间除边缘外的电场就是匀强电场。几种典型的电场线孤立的正电荷、负电荷、等量异种电荷、等量同种电荷、正点电荷与大金属板间、带等量异种电荷的平行金属板间的电场线3、复习方案一、课前复习，基础过关二、课堂学习1动力学的应用分析特点：（1）库仑力大小随间距的变化而变化；方向在两点荷的连线上，或排斥力或吸引力。（2）分析受力平衡或牛顿运动定律。例1、下面各图中A球系在绝缘细线的下端，B球固定在绝缘平面上，它们带电的种类以及位置已在图中标出，A球能保持静止的是()例2、如图所示，在竖直放置的光滑半圆形绝缘细管的圆心O处放一个点电荷，将一个质量为m、带电荷量为q的小球从圆弧管的端点A处由静止释放，小球沿细管滑到最低点B处时，对管壁恰好无压力，则处于圆心O处的电荷在AB弧中点处的电场强度的大小为()A．E＝eq\f(mg,q)B．E＝eq\f(2mg,q)C．E＝eq\f(3mg,q)D．无法计算变式训练：一带负电荷的质点，在电场力作用下沿曲线abc从a运动到c，已知质点的速率是递减的．关于b点电场强度E的方向，下列图示中可能正确的是(虚线是曲线在b点的切线)()（2）功能关系分析特点：同种电荷靠近，库仑力做；远离做，电荷电势能。异种电荷靠近，库仑力做；远离做，电荷电势能。例3、一带电粒子射入一固定的点电荷Q的电场中，沿如图所示的虚线由A点运动到B点．A、B两点到点电荷Q的距离分别为rA和rB，且rA>rB.若不计重力，则()A．带电粒子一定带正电B．带电粒子所受电场力先做正功后做负功C．带电粒子在B点的动能大于在A点的动能D．带电粒子在B点的电势能大于在A点的电势能变式训练：如图所示，A、B为两个固定的等量同号正电荷，在它们连线的中点处有一个可以自由运动的正电荷C，现给电荷C一个垂直于连线的初速度v0，若不计C所受的重力，则关于电荷C以后的运动情况，下列说法中正确的是()A．加速度始终增大 B.加速度先增大后减小C．电势能增大 D.动能始终增大2、电场强度（1）定义式（2）点电荷的电场公式（3）匀强电场公式例4、如图甲所示，在x轴上有一个点电荷Q(图中未画出)，O、A、B为轴上三点.放在A、B两点的检验电荷受到的电场力跟检验电荷所带电荷量的关系如下图乙所示．以x轴的正方向为电场力的正方向，则()A．点电荷Q一定为正电荷B．点电荷Q在AB之间C．A点的电场强度大小为2×103N/CD．同一电荷在A点所受的电场力比B点的大3、电场的叠加（1）电荷的电场之间的叠加：（2）电荷的电场与匀强电场之间的叠加（3）电荷的电场和带电体之间电场的叠加：例5、如图所示，M、N和P是以MN为直径的半圆弧上的三点，O点为半圆弧的圆心，∠MOP＝60°.电荷量相等、符号相反的两个点电荷分别置于M、N两点，这时O点电场强度的大小为E1；若将N点处的点电荷移至P点，则O点的场强大小变为E2，E1与E2之比为()A．1∶2B．2∶1C．2∶eq\r(3)D．4∶eq\r(3)例6、两带电荷量分别为q和－q的点电荷放在x轴上，相距为L，能正确反映两电荷连线上场强大小E与x关系的是图 ()变式训练：1、已知电荷q均匀分布在半球面AB上，球面半径为R，CD为通过半球顶点与球心O的轴线，如右图所示，M是位于CD轴线上球面外侧，且OM＝ON＝L＝2R.已知M点的场强为E，则N点的场强为()A．EB.eq\f(kq,L2)C.eq\f(kq,L2)－ED.eq\f(kq,2R2)－E三、课堂练习：1、两个分别带有电荷量－Q和＋3Q的相同的金属小球(均可视为点电荷)，固定在相距为r的两处，它们间库仑力的大小为F.两小球相互接触后将其固定距离变为r/2，则两球间库仑力的大小为()A.eq\f(1,12)FB.eq\f(3,4)FC.eq\f(4,3)FD．12F2、把一带正电小球a放在光滑绝缘斜面上，欲使小球a能静止在如图所示的位置，需在MN间放一带电小球b，则()A．b球带正电，放在A点B．b球带负电，放在A点C．b球带负电，放在C点D．b球带正电，放在C点3、[2011·上海单科，16]如右图所示，在水平面上的箱子内，带异种电荷的小球a、b用绝缘细线分别系于上、下两边，处于静止状态．地面受到的压力为N，球b所受细线的拉力为F.剪断连接球b的细线后，在球b上升过程中地面受到的压力()A．小于N B.等于NC．等于N＋F D.大于N＋F4、如图所示，A、B、C、D、E是半径为r的圆周上等间距的五个点，在这些点上各固定一个点电荷，除A点处的电荷量为－q外，其余各点处的电荷量均为＋q，则圆心O处 ()A．场强大小为eq\f(kq,r2)，方向沿OA方向B．场强大小为eq\f(kq,r2)，方向沿AO方向C．场强大小为eq\f(2kq,r2)，方向沿OA方向D．场强大小为eq\f(2kq,r2)，方向沿AO方向5、空中相距为3a的两个点电荷M、N，分别固定于x轴上x1＝0和x2＝3a的两点上，在它们连线上各点场强随xA．点电荷M、N一定为同种电荷B．点电荷M、N一定为异种电荷C．点电荷M、N所带电荷量的绝对值之比为4∶1D．x＝2a6、如图甲中，MN为很大的薄金属板(可理解为无限大)，金属板原来不带电．在金属板的右侧，距金属板距离为d的位置放入一个带正电荷、电荷量为q的点电荷，由于静电感应产生了如图甲所示的电场分布．P是点电荷右侧与点电荷之间的距离也为d的一个点，几位同学想求出P点的电场强度大小，但发现很难．几位同学经过仔细研究，从图乙所示的电场中得到了一些启示，经过查阅资料他们知道：图甲所示的电场分布与图乙中虚线右侧的电场分布是一样的．图乙中两异种点电荷电荷量的大小均为q，它们之间距离为2d，虚线是两点电荷连线的中垂线．由此他们分别求出了P点的电场强度大小(k为静电力常量)