高三靜電場(chǎng)復(fù)習(xí)教案

1、高三物理復(fù)習(xí)教案靜電場(chǎng) 教學(xué)目標(biāo)通過復(fù)習(xí)整理靜電場(chǎng)的規(guī)律、概念，建立靜電揚(yáng)的知識(shí)結(jié)構(gòu)。利用場(chǎng)的思想、場(chǎng)疊加的思想認(rèn)識(shí)和解決電場(chǎng)問題，加深對(duì)靜電場(chǎng)的理解。教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)分析靜電場(chǎng)部分的內(nèi)容概念性強(qiáng)，規(guī)律內(nèi)容含義深刻，是有關(guān)知識(shí)應(yīng)用的基礎(chǔ)。但由于概念和規(guī)律較抽象，對(duì)掌握這些概念和規(guī)律造成了一定的難度。所以，恰當(dāng)?shù)亟⒂嘘P(guān)的知識(shí)結(jié)構(gòu)，處理好概念之間、規(guī)律之間的關(guān)系，是解決復(fù)習(xí)困難的有效方式。教學(xué)過程設(shè)計(jì)教師活動(dòng)一、對(duì)規(guī)律和概念的回顧從本節(jié)課開始，我們復(fù)習(xí)靜電場(chǎng)的有關(guān)知識(shí)，請(qǐng)同學(xué)們回顧一下，我們?cè)瓉韺W(xué)過的規(guī)律和概念都有哪些？（將學(xué)生分組，進(jìn)行回顧和整理）學(xué)生活動(dòng)學(xué)生按組，回憶已學(xué)的有關(guān)知識(shí)，相互提醒，

2、相互啟發(fā)。在教師的安排下，每組學(xué)生選擇一名代表，將他們整理的知識(shí)內(nèi)容寫在黑板上。（安排3個(gè)，由于內(nèi)容基本相同，其它組再做一些補(bǔ)充。）學(xué)生代表上臺(tái)。建立知識(shí)結(jié)構(gòu)：從同學(xué)們整理出來的知識(shí)內(nèi)容上看，基本上能夠把靜電場(chǎng)的有關(guān)內(nèi)容列舉出來，但一般來說，每個(gè)同學(xué)在整理知識(shí)時(shí)，方式方法又有所區(qū)別。為了使知識(shí)在我們頭腦中更有利于理解和記憶，建立一個(gè)適合于自己的知識(shí)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)是必要的和有效的。下面，我們來共同構(gòu)造這個(gè)靜電場(chǎng)部分的知識(shí)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。（帶領(lǐng)學(xué)生整理和建立靜電場(chǎng)的知識(shí)結(jié)構(gòu)，知識(shí)結(jié)構(gòu)圖表見附圖）二、靜電場(chǎng)概念的幾個(gè)問題討論1場(chǎng)概念的鞏固問題1帶電小球A、C相距30cm，均帶正電。當(dāng)一個(gè)帶有負(fù)電的小球B放在A、

3、C間連線的直線上，且B、C相距20cm時(shí)，可使C恰受電場(chǎng)力平衡。A、B、C均可看成點(diǎn)電荷。A、B所帶電量應(yīng)滿足什么關(guān)系？如果要求A、B、C三球所受電場(chǎng)力同時(shí)平衡，它們的電量應(yīng)滿足什么關(guān)系？學(xué)生讀題、思考，找學(xué)生說出解決方法。通過對(duì)此題的分析和求解，可以加深對(duì)場(chǎng)強(qiáng)概念和場(chǎng)強(qiáng)疊加的理解。學(xué)生一般從受力平衡的角度進(jìn)行分析，利用庫侖定律求解。在學(xué)生解題的基礎(chǔ)上做以下分析。分析與解：C處于平衡狀態(tài)，實(shí)際上是要求C處在A、B形成的電場(chǎng)中的電場(chǎng)強(qiáng)度為零的地方。既然C所在處的合場(chǎng)強(qiáng)為零，那么，C所帶電量的正或負(fù)、電量的多或少均對(duì)其平衡無影響。再以A或B帶電小球?yàn)檠芯繉?duì)象，利用上面的方法分析和解決。答案：qAq

4、B=94，qAqBqC=9436。問題2如圖311所示，在方框區(qū)域內(nèi)有勻強(qiáng)電場(chǎng)，已知UA=2V，UB=6V，UC=2V。試用作圖法畫出電場(chǎng)中電場(chǎng)線的方向。學(xué)生讀題、思考。找學(xué)生在黑板上作圖。通過此題的分析和解決，使學(xué)生對(duì)勻強(qiáng)電場(chǎng)的理解更深刻。分析和解：據(jù)題A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為8V，A、C兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為4V。所以，先將A、B兩點(diǎn)用直線連接，則A、B兩點(diǎn)間的中點(diǎn)的電勢(shì)為4V，與C點(diǎn)的電勢(shì)相同。將這兩點(diǎn)連起來，就是電勢(shì)為2V的等勢(shì)線，電場(chǎng)線應(yīng)與該直線垂直，且由高電勢(shì)點(diǎn)指向低電勢(shì)點(diǎn)。（如圖311所示）問題3我們知道，公式表示點(diǎn)電荷Q的場(chǎng)中的某一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度，得到的單位為N/C；公式表示勻強(qiáng)電場(chǎng)中的

5、場(chǎng)強(qiáng)。大小，其單位為V/m。那么，單位N/C能否用在勻強(qiáng)電場(chǎng)中？如果能，其物理意義是什么？單位V/m能否用在點(diǎn)電荷的電場(chǎng)中，如果能，其物理意義又是什么？學(xué)生思考、討論，可以請(qǐng)學(xué)生談他們的認(rèn)識(shí)與理解。通過對(duì)此問題的討論，使學(xué)生準(zhǔn)確理解電場(chǎng)強(qiáng)度的物理含義。2問題的是非討論：在靜電場(chǎng)中，場(chǎng)強(qiáng)較大處，電勢(shì)也一定較高嗎？反之，電勢(shì)較高處，場(chǎng)強(qiáng)一定也較大嗎？場(chǎng)強(qiáng)為零處，電勢(shì)也一定為零嗎？反之，電勢(shì)為零處，場(chǎng)強(qiáng)一定也為零嗎？場(chǎng)強(qiáng)相等處，電勢(shì)也一定相等嗎？反之，電勢(shì)相等處，場(chǎng)強(qiáng)一定也相等嗎？學(xué)生思考、討論，可以請(qǐng)學(xué)生談他們的認(rèn)識(shí)與理解。討論中應(yīng)提示學(xué)生，如果要推翻一個(gè)結(jié)論，只需舉出一個(gè)反例。分析與解：以點(diǎn)電荷

6、（正和負(fù)）的電場(chǎng)為例。以等量異號(hào)電荷的電場(chǎng)和等量同號(hào)電荷的電場(chǎng)為例。以勻強(qiáng)電場(chǎng)和點(diǎn)電荷的電場(chǎng)為例。3電場(chǎng)疊加問題的討論問題1 如圖312所示，半經(jīng)為r的硬橡膠圓環(huán)上帶有均勻分布的正電荷，其單位長(zhǎng)度上的帶電量為q，現(xiàn)截去環(huán)上一小段AB，AB長(zhǎng)為l，（lr），則剩余部分在圓環(huán)處O點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)多大？方向如何？學(xué)生思考、討論，可以請(qǐng)學(xué)生談他們的認(rèn)識(shí)與理解。通過本題的求解，使學(xué)生加強(qiáng)對(duì)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)疊加的應(yīng)用能力和加深對(duì)疊加的理解。分析與解：解法之一，利用圓環(huán)的對(duì)稱性，可以得出這樣的結(jié)果，即圓環(huán)上的任意一小段在圓心處所產(chǎn)生的電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)，都與相對(duì)應(yīng)的一小段產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大小相等，方向相反，相互疊加后為零。由于AB段被

7、截掉，所以，本來與AB相對(duì)稱的那一小段所產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)就成為了整個(gè)圓環(huán)產(chǎn)生的電場(chǎng)的合場(chǎng)強(qiáng)，因題目中有條件lr，所以這一小段可以當(dāng)成點(diǎn)電荷，利用點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)公式可求出答案。解法之二，將AB段看成是一小段帶正電和一小段帶負(fù)電的圓環(huán)疊放，這樣仍與題目的條件相符。而帶正電的小段將圓環(huán)補(bǔ)齊，整個(gè)帶電圓環(huán)在圓心處產(chǎn)生的電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)為零；帶負(fù)電的一小段在圓心處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)可利用點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)公式求出，這就是題目所要求的答案。答案：，方向：指向AB問題2如圖313，等邊三角形ABC的邊長(zhǎng)為a，在它的頂點(diǎn)B、C上各有電量為Q（0）的點(diǎn)電荷。試求三角形中心處場(chǎng)強(qiáng)E的大小和方向。學(xué)生自己練習(xí)求解，以鞏固概念。通過此題的求解，

8、進(jìn)一步鞏固對(duì)場(chǎng)強(qiáng)矢量性的認(rèn)識(shí)和場(chǎng)強(qiáng)疊加理解。答案：三、電場(chǎng)中的導(dǎo)體、電容器1電場(chǎng)中的導(dǎo)體組織學(xué)生整理、復(fù)習(xí)。（1）什么是靜電感應(yīng)？應(yīng)明確：靜電感應(yīng)是一個(gè)過程，是導(dǎo)體內(nèi)電荷重新分布的過程。找學(xué)生描述靜電感應(yīng)過程。（2）導(dǎo)體處于靜電平衡時(shí)，有哪些性質(zhì)？導(dǎo)體內(nèi)部的電場(chǎng)強(qiáng)度處處為零；導(dǎo)體表面是個(gè)等勢(shì)面，導(dǎo)體是一個(gè)等勢(shì)體；凈電荷只分布在導(dǎo)體的外表面。應(yīng)讓學(xué)生逐一說明這些性質(zhì)的含義。（3）鞏固練習(xí)問題1觀察與解釋。引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)觀察。（配合演示實(shí)驗(yàn)）與毛皮摩擦過的膠棒靠近一個(gè)不帶電的靜電計(jì)上的小球，可以使靜電計(jì)的指針張開，解釋原因，此時(shí)靜電計(jì)指針上帶何種電荷？若在此情況下，膠棒與小球接觸，指針會(huì)帶何種電荷？

9、若膠棒不與小球接觸，而是用手接觸一下小球，指針閉合，然后將膠棒拿開，指針又張開，解釋這個(gè)現(xiàn)象，并說明此時(shí)指針帶何種電荷？學(xué)生可以互相討論，然后給出解釋。問題2如圖314所示，絕緣的導(dǎo)體球殼P上有一個(gè)小孔，用一根導(dǎo)線將球殼內(nèi)的小金屬球a和球殼外的小金屬球b連接起來，P帶正電。靜電平衡時(shí)，金屬球a、b是否帶電？分別帶何種電荷？學(xué)生通過思考回答，如果有不同的解釋，可以討論解決。通過對(duì)此題的分析，可使學(xué)生對(duì)靜電平衡的性質(zhì)的理解更準(zhǔn)確?？商崾緦W(xué)生：小球a和小球b與球殼P等電勢(shì)，小球a可看成是球殼內(nèi)表面的一部分，而小球b應(yīng)是球殼P外表面的一部分。2電容器復(fù)習(xí)要點(diǎn)：（1）電容的定義；單位：法拉F。（2）電容

10、器是一個(gè)儲(chǔ)存和釋放電能的元件。（3）平行板電容器的電容由哪些因素決定？（重溫平行板電容器的研究的演示實(shí)驗(yàn)）讓學(xué)生做整理工作。學(xué)生應(yīng)知道在演示實(shí)驗(yàn)中，靜電計(jì)指針指示的是指針與外殼之間的電勢(shì)差，也是電容器兩板之間的電勢(shì)差。學(xué)生讀題，思考后回答。問題討論：?jiǎn)栴}1如圖315所示，金屬板A、C平行放置，且均接地，設(shè)金屬板B帶有正電荷3106C，將B插入A、C之間，并使，則A、B間和B、C間的場(chǎng)強(qiáng)大小之比E1：E2=？A、C板各帶電量多少？，則A、B間和B、C間的場(chǎng)強(qiáng)大小之比E1:E2=？A、C板各帶電量多少？此題可以鞏固靜電平衡和電容的有關(guān)概念。答案：E1E2=21；QA=2106C，QC=1106C。

11、問題2如圖316所示，已知電源電動(dòng)勢(shì)E=18V，電容CA=20F，CA=10F。學(xué)生讀題，思考后回答。（1）開關(guān)S先接1，再接2，則QB=？（2）在此基礎(chǔ)上，開關(guān)S再接1，然后又接2，則QB=？通過此題的分析和求解，加深對(duì)電容器儲(chǔ)存和釋放電荷功能的理解。答案：（1） QB=12104C；（2）QB=16104C。同步練習(xí)一、選擇題1在x軸上有兩個(gè)點(diǎn)電荷，一個(gè)帶正電Q1，一個(gè)帶負(fù)電Q2，且Q1=2Q2。用E1和E2分別表示兩個(gè)電荷所產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)的大小，則在X軸上 AE1=E2之點(diǎn)只有一處，該處合場(chǎng)強(qiáng)為0BE1=E2之點(diǎn)共有兩處：一處合場(chǎng)強(qiáng)為0，另一處合場(chǎng)強(qiáng)為2E2CE1=E2之點(diǎn)共有三處：其中兩處

12、合場(chǎng)強(qiáng)為0，另一處合場(chǎng)強(qiáng)為2E2DE1=E2之點(diǎn)共有三處：其中一處合場(chǎng)強(qiáng)為0，另兩處合場(chǎng)強(qiáng)為2E22一平行板電容器充電后與電源斷開，在兩極板間有一正電荷（電量很?。┕潭ㄔ赑點(diǎn)，如圖317所示，以E表示兩極板間的場(chǎng)強(qiáng)，U表示電容器的電壓，W表示正電荷在P點(diǎn)的電勢(shì)能。若保持負(fù)極板不動(dòng)，將正極板移到圖中虛線所示的位置，則 AU變小，E不變BE變大，W變大CU變小，W不變DU不變，W不變3一金屬球，原來不帶電，現(xiàn)沿球的直徑的延長(zhǎng)線放置一均勻帶電的細(xì)桿MN，如圖318所示，金屬球上感應(yīng)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)在球內(nèi)直徑上a、b、c三點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小分別為Ea、Eb、EC，三者相比，則 AEa最大BEb最大CEc最大D

13、Ea=Eb=Ec 二、論述與計(jì)算1如圖319所示，a、b和c表示點(diǎn)電荷的電場(chǎng)中的三個(gè)等勢(shì)面，它們的電勢(shì)分別為U，U和U，一個(gè)帶電粒子從等勢(shì)面a上某處由靜止釋放后，僅受電場(chǎng)力作用而運(yùn)動(dòng)。已知它經(jīng)過等勢(shì)面b的時(shí)候速率為V，則它經(jīng)過等勢(shì)面C時(shí)的速率為多大？2已知電子的質(zhì)量和電量分別為m、e，氫原子核外電子的軌道半徑為r。若認(rèn)為核外電子繞核做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，庫侖力為其向心力，那么，氫的核外電子繞運(yùn)動(dòng)等效為一個(gè)環(huán)型電流的電流強(qiáng)度的大小是多大？3如圖3110所示，某檢驗(yàn)電荷+q、質(zhì)量為m，在電場(chǎng)中受電場(chǎng)力作用以恒定速率v0經(jīng)過同一圓弧上的二點(diǎn)a、b，測(cè)得，從a至b速度方向轉(zhuǎn)過角。求a、b二點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小、

14、方向，a、b二點(diǎn)間的電勢(shì)差Uab。 4在如圖3111所示的電路中，電容器A的電容CA=30F，電容器B的電容CB=10F。在開關(guān)S1、S2都是斷開的情況下，分別給A、B充電，充電后，M點(diǎn)的電勢(shì)比N高5V，O點(diǎn)的電勢(shì)比P點(diǎn)低5V。然后把S1、S2都接通，接通后M點(diǎn)的電勢(shì)與N點(diǎn)的電勢(shì)相比如何？5如圖3112所示，A、B、C、D是勻強(qiáng)電場(chǎng)中一正方形的四個(gè)頂點(diǎn)，已知A、B、C三點(diǎn)的電勢(shì)分別為UA=15V，UB=3V，UC=3V。由此可得D點(diǎn)的電勢(shì)UD等于多少？6證明如圖3113所示的電場(chǎng)線是不存在的。附：靜電場(chǎng)規(guī)律概念部分知識(shí)結(jié)構(gòu)1靜電場(chǎng)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)（1）電荷守恒定律。（2）庫侖定律。（3）電場(chǎng)疊加

15、原理。2電場(chǎng)強(qiáng)度E（1）定義：電場(chǎng)中某點(diǎn)A的電場(chǎng)強(qiáng)度為電荷q在A點(diǎn)所受電場(chǎng)力FA與電荷電量q的比，場(chǎng)強(qiáng)是矢量。（2）規(guī)定：正電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)的受力方向是該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向。（3）描述：（應(yīng)對(duì)靜電場(chǎng)中的五種電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布熟悉，能根據(jù)電場(chǎng)線的分布說出電場(chǎng)中場(chǎng)強(qiáng)的情況。）（4）場(chǎng)強(qiáng)的疊加點(diǎn)電荷Q激發(fā)的電場(chǎng)中某點(diǎn)A的場(chǎng)強(qiáng)為在電場(chǎng)中，任意一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)是電場(chǎng)中所有電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的共同貢獻(xiàn)。按平行四邊形定則進(jìn)行矢量的疊加。3電勢(shì)、電勢(shì)差（1）定義：靜電場(chǎng)中某點(diǎn)A的電勢(shì)為電荷q在A點(diǎn)所受的電勢(shì)能與電荷電量q的比，。電勢(shì)是標(biāo)量。A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)差等于A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)之差：UAB=UAUB；A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)差等于在A、B兩點(diǎn)間移動(dòng)電荷q電場(chǎng)力所做的功WAB與電荷電量q的比，（2）規(guī)定：以無窮遠(yuǎn)為電勢(shì)能零點(diǎn)。電場(chǎng)力對(duì)電荷做正功，電荷的電勢(shì)能減少，