【經(jīng)典實用】高中物理選修3-1電場全套資料優(yōu)秀資料

北京101中學(xué)朱愛農(nóng)

第一章靜電場電荷及其守恒定律庫侖定律電場強度電勢能和電勢

電勢差

電勢差與電場強度的關(guān)系

靜電現(xiàn)象的應(yīng)用電容器與電容

帶電粒子在電場中的運動課標(biāo)要求1了解靜電現(xiàn)象及其在生活和生產(chǎn)中的應(yīng)用。用原子結(jié)構(gòu)和電荷守恒的知識分析靜電現(xiàn)象。2知道點電荷，體會科學(xué)研究中的理想模型方法。知道兩個點電荷間相互作用的規(guī)律。通過靜電力與萬有引力的比照，體會自然規(guī)律的多樣性與統(tǒng)一性。3了解靜電場，初步了解場是物質(zhì)存在的形式之一。理解電場強度。會用電場線描述電場。4知道電勢能、電勢，理解電勢差。了解電勢差與電場強度的關(guān)系。觀察常見電容器的構(gòu)造，了解電容器的電容。舉例說明電容器在技術(shù)中的應(yīng)用。第一章靜電場電荷及其守恒定律庫侖定律電場強度電勢能和電勢

電勢差

電勢差與電場強度的關(guān)系

靜電現(xiàn)象的應(yīng)用電容器與電容

帶電粒子在電場中的運動2021會考要求〔3-1〕1、靜電現(xiàn)象，電荷，兩種電荷，元電荷，電荷守恒定律(A)2、點電荷，庫侖定律(B)3、點電荷電場，電場力，電場強度，電場線，電場的疊加，勻強電場(B)4、電場力做功，電勢能，電勢能的變化，電勢能的變化跟電場力做功的關(guān)系(B)5、等勢面，電場線與等勢面(B)6、電勢差，電場力做功與電勢差的關(guān)系(B)7、勻強電場中電勢差與電場強度的關(guān)系(B)8、電容器，電容，平行板電容器，電容器的應(yīng)用(A)9、帶電粒子在勻強電場中的運動(C)10、示波管(A)說明：定量分析帶電粒子在勻強電場中的運動。僅限于帶電粒子垂直或平行電場方向進入勻強電場的情況。第一章靜電場電荷及其守恒定律庫侖定律電場強度電勢能和電勢

電勢差

電勢差與電場強度的關(guān)系

靜電現(xiàn)象的應(yīng)用電容器與電容

帶電粒子在電場中的運動2021考試說明1物質(zhì)的電結(jié)構(gòu)、電荷守恒Ⅰ2靜電現(xiàn)象的解釋Ⅰ3點電荷Ⅰ4庫侖定律Ⅱ靜電場Ⅰ電場強度.點電荷的電場Ⅱ電場線Ⅰ電勢能、電勢Ⅰ電勢差Ⅱ勻強電場中電勢差與場強關(guān)系Ⅰ帶電粒子在勻強電場中的運動Ⅱ示波管Ⅰ常見電容器Ⅰ電容器電壓、電量、電容關(guān)系Ⅰ電場力電場強度.電場線電勢差與電場強度的關(guān)系電勢.電勢差.等勢面電勢能庫侖定律

電場知識結(jié)構(gòu)電容器與電容.帶電粒子在電場中的運動

教學(xué)的時間安排第一單元:從力的角度看電場(庫侖定律電場電場強度電場線)__4課時第二單元:從能的角度看電場(電場力做功電勢能電勢電勢差等勢面電勢與電場強度的關(guān)系)__4課時第三單元:綜合應(yīng)用(電容等相關(guān)器件帶電物的運動生產(chǎn)生活中的電場現(xiàn)象)__4課時第四教學(xué)環(huán)節(jié):實驗__1課時一、電荷及其守恒定律1.兩類電荷:正電荷、負電荷摩擦起電感應(yīng)起電2.起電的方式摩擦起電復(fù)習(xí)：用絲綢摩擦過的玻璃棒之間相互排斥，用毛皮摩擦過的硬橡膠棒之間也相互排斥，而玻璃棒和硬橡膠棒之間卻相互吸引，所以自然界存在兩種電荷．同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引

自然界中的兩種電荷：正電荷和負電荷：把用絲綢摩擦過的玻璃棒所帶的電荷稱為正電荷，用正數(shù)表示．把用毛皮摩擦過的硬橡膠棒所帶的電荷稱為負電荷，用負數(shù)表示．結(jié)果：兩個相互摩擦的物體帶上了等量異種電荷．電荷總量沒有變。

原子的核式結(jié)構(gòu)及摩擦起電的微觀解釋構(gòu)成物質(zhì)的原子本身就是由帶電微粒組成，包括帶正電原子核〔質(zhì)子和中子〕和帶負電的核外電子，不同物質(zhì)的原子核束縛電子的能力不同，在摩擦過程中電子發(fā)生轉(zhuǎn)移?，F(xiàn)象及解釋：把帶正電荷的球C移近彼此接觸的異體A，B．金屬箔都張開了，表示A，B都帶上了電荷．如果先把C移走，A和B上的金屬箔都會閉合．如果先把A和B分開，然后移開C，可以看到A和B仍帶有電荷，金屬箔仍張開；如果再讓A和B接觸，金屬箔都會閉合．這說明A和B分開后所帶的是異種等量的電荷，重新接觸后等量異種電荷發(fā)生中和．

靜電感應(yīng)：把電荷移近不帶電的異體，可以使導(dǎo)體帶電的現(xiàn)象。利用靜電感應(yīng)使物體帶電，叫做感應(yīng)起電．感應(yīng)起電感應(yīng)起電的本質(zhì)原因：把帶電的球C移近金屬導(dǎo)體A和B時，由于同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引，使導(dǎo)體上的自由電子被吸引過來，因此導(dǎo)體A和B帶上了等量的異種電荷．感應(yīng)起電也不是創(chuàng)造了電荷，而是使物體中的正負電荷分開，是電荷從物體的一局部轉(zhuǎn)移到另一局部，電荷總量沒有變。起電的本質(zhì)：不是創(chuàng)造了電荷，而是使物體中的電荷分開．3.電荷守恒定律電荷守恒定律：電荷既不能創(chuàng)造，也不能消滅，只能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，或者從物體的一局部轉(zhuǎn)移到另一局部．另一種表述：一個與外界沒有電荷交換的系統(tǒng)，電荷的代數(shù)和總是保持不變。4.元電荷電荷量：電荷的多少叫做電荷量．符號：q或Q單位：庫侖符號：C元電荷:電子所帶的電荷量，用e表示，是最小的電荷量比荷：電子的電荷量e和電子的質(zhì)量me的比值,為1.76×1011C/㎏密立根油滴法測定：e=1.60217733×10-19庫侖(C)

e=1.6×10-19庫侖(C)

現(xiàn)代的一些認識--夸克等目前普通認為，質(zhì)子和中子都是由被稱為u夸克和d夸克的兩類夸克組成。u夸克帶電量為2e/3，d夸克帶電量為-e/3，e為基元電荷。以下論斷可能正確的選項是A.質(zhì)子由1個u夸克和1個d夸克組成，中子由1個u夸克和2個d夸克組成B.質(zhì)子由2個u夸克和1個d夸克組成，中子由1個u夸克和2個d夸克組成C.質(zhì)子由1個u夸克和2個d夸克組成，中子由2個u夸克和1個d夸克組成D.質(zhì)子由2個u夸克和1個d夸克組成，中子由1個u夸克和1個d夸克組成此題功能：①物理學(xué)中一個常用的處理方法：利用情境的對稱性。也為下一節(jié)“庫侖的實驗〞做準(zhǔn)備。要明確條件：完全一樣的金屬球。

②介紹第三種起電方式：接觸起電。P9第1題1.有三個完全一樣的絕緣金屬球，A球帶的電荷量為q，B、C均不帶電?，F(xiàn)要使B球帶的電荷量為3q/8，應(yīng)該怎么辦？二、庫侖定律猜一猜,想一想：力的大小與什么因素有關(guān)?庫侖定律：真空中兩個點電荷之間相互作用的電力，跟它們的電荷量的乘積成正比，跟它們的距離的二次方成反比，作用力的方向在它們的連線上．公式表示：

式中靜電力常量

適用條件：真空中的點電荷，對空氣中的點電荷近似適用．

點電荷——理想化模型，實際上是不存在的．但只要帶電體本身的大小跟它們之間的距離相比可以忽略，帶電體就可以看作點電荷．并非是體積小就能當(dāng)點電荷〔理想化研究方法〕注意應(yīng)用公式計算時正負號的處理【例題】：試比較電子和質(zhì)子間的靜電引力和萬有引力．電子的質(zhì)量m1=9.10×10-31kg，質(zhì)子的質(zhì)量m2=1.67×10-27kg．電子和質(zhì)子的電荷量都是1.60×10-19C．分析：這個問題不用分別計算電子和質(zhì)子間的靜電引力和萬有引力，而是列公式，化簡之后，再求解．解：電子和質(zhì)子間的靜電引力和萬有引力分別是啟示與小結(jié)：(1)萬有引力只能是相互吸引的力，絕沒有相排斥的力．(2)電子和質(zhì)子間的萬有引力比它們之間的靜電引力小的很多，因此在研究微觀帶電粒子間的相互作用時，主要考慮靜電力，萬有引力可忽略不計．1、電場是客觀存在的1．電場是客觀存在的一種特殊物質(zhì)形態(tài)，它跟由分子、原子組成的物質(zhì)不同，幾個電場可以同時占有同一個空間．2．電場的根本特征：引入電場中的任何帶電體都將受到電場力的作用。當(dāng)帶電體在電場中移動時，電場力將對帶電體做功，這表示電場具有能量。電場具有力和能的特征三、電場電場強度電場強度概念的提出：同一電荷q在電場中不同點受到的電場力的方向和大小一般不同，因此電場具有方向性以及各點強弱的不同，引出電場強度的概念來描述電場這種性質(zhì)的不同。檢查強度的方法：用同一檢驗電荷q在電場中不同點受到的電場力的方向和大小不同，用來表示電場的強弱和方向的不同．電場強度的定義：雖然可用同一檢驗電荷q在電場中各點所受電場力F的大小來比較各點的電場強弱，但是電場力F的大小還和電荷q的電量有關(guān)，所以不能直接用電場力的大小表電場的強弱．實驗說明：在電場中的同一點，電場力F與電荷電量q成正比，比值F/q由電荷q在電場中的位置所決定，跟電荷電量無關(guān)，是反映電場性質(zhì)的物理量，所以我們用這個比值F/q來表示電場的強弱．2。注意物理量的定義式與決定式3。理解E=F/q和E=kQ/r2兩個公式的含義，以及它們的區(qū)別和聯(lián)系．4。場強是反映電場本身特性的物理量，與是否存在試探電荷、試探電荷的正或負均無關(guān)。那么場強與誰有關(guān)？1。電場強度的單位、方向規(guī)定及物理意義5。電場強度的疊加2、電場線1。為什么引入電場線？2。電場線的根本性質(zhì)①電場線上每點的切線方向就是該點電場強度的方向.②電場線的疏密反映電場強度的大小(疏弱密強).③靜電場中電場線始于正電荷或無窮遠，止于負電荷或無窮遠.它不封閉，也不在無電荷處中斷.④任意兩條電場線不會在無電荷處相交3。電場線是為了形象描述電場而引入的假想的線，不是實際存在的線。

3、勻強電場1。勻強電場：電場強度的大小和方向處處相同的電場，叫做勻強電場．2。勻強電場的電場線應(yīng)該是什么樣的？3。勻強電場的實例：兩塊靠近的平行金屬板，大小相等，互相正對，分別帶有等量的正負電荷，它們之間電場除邊緣附近外是勻強電場．電場電場線圖樣簡要描述正點電荷發(fā)散狀負點電荷會聚狀等量同號電荷相斥狀等量異號電荷相吸狀勻強電場平行的、等間距的、同向的直線四、電勢能和電勢1、靜電力做功的特點重力做功的特點引導(dǎo)學(xué)生將重力場與電場類比！2、引入電勢能重力勢能3、為什么要引入電勢？電勢---表征電場性質(zhì)的重要物理量度，通過研究電荷在電場中電勢能與它的電荷量的比值得出?！差惐入妶鰪姸鹊亩x〕〔1〕、定義：電荷在電場中某一點的電勢能與它的電荷量的比值，叫做這一點的電勢。標(biāo)量，只有大小，沒有方向，但有正負?！?〕公式：〔與試探電荷無關(guān)〕〔3〕單位：伏特〔V〕〔4〕零電勢位置的規(guī)定：電場中某一點的電勢的數(shù)值與零電勢的選擇有關(guān)，即電勢的數(shù)值決定于零電勢的選擇．〔大地或無窮遠處電勢為零〕4、等勢面等勢面的性質(zhì)：①．在同一等勢面上各點電勢相等，所以在同一等勢面上兩點間移動電荷，電場力不做功②．電場線跟等勢面一定垂直，并且由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面。③．等勢面越密，電場強度越大④．等勢面不相交，不相切典型等勢面等勢面的用途

1。利用等勢面可以形象地描述電場具有能的性質(zhì)．2。由等勢面來繪制電場線．實際中測量電勢比測定場強容易，所以常用等勢面研究電場，先測繪出等勢面的形狀和分布，再根據(jù)電場線與等勢面相互垂直，繪出電場線分布，這樣就知道了所研究的電場．

〔2004年北京高考理綜〔物理〕第21題〕靜電透鏡是利用靜電場使電子束會聚或發(fā)散的一種裝置，其中某局部靜電場的分布如下圖。虛線表示這個靜電場在xoy平面內(nèi)的一簇等勢線，等勢線形狀相對于ox軸、oy軸對稱。等勢線的電勢沿x軸正向增加，且相鄰兩等勢線的電勢差相等。一個電子經(jīng)過P點〔其橫坐標(biāo)為-x0〕時，速度與ox軸平行。適當(dāng)控制實驗條件，使該電子通過電場區(qū)域時僅在ox軸上方運動。在通過電場區(qū)域過程中，該電子沿y方向的分速度vy隨位置坐標(biāo)x變化的示意圖是判斷正誤：①．電場強度大的地方電勢一定高；電勢高的地方電場強度一定大。②．電場強度為零的地方電勢一定為零；電勢為零的地方電場強度一定為零③．電場強度相同的地方電勢一定相等；④．電勢相等的地方電場強度大小一定相同。⑤．電荷在電勢高的地方電勢能一定大。⑥．靜止的電荷在電場中一定向電勢低的地方運動。五、電勢差1、電勢差：電場中兩點間電勢的差值，也叫電壓。注意：1。電勢差不是電勢的變化。2。電勢差是標(biāo)量，可正，可負。2、靜電力做功與電勢差的關(guān)系電場中A、B兩點間的電勢差等于電場力做的功與試探電荷q的比值。注意：電場中A、B兩點間的電勢差跟移動電荷的路徑無關(guān)，只與A、B位置有關(guān)電場重力場qm力F=qEG=mq場強Eg做功與勢能變化

WAB=-ΔEP=EPA-EBP做功WAB=qUAB=q(φA-φB)WAB=mghAB=m(ghA-ghB)勢能EPA=qφAEPA=mghA勢φAghA勢差UAB=φA-φB=？E(hA-hB)ghA-ghB=g(hA-hB)法2:先畫圖分析、判斷，再運算。W、q、U均取絕對值。此方法符號簡便，物理意義清晰，對訓(xùn)練學(xué)生思維非常有益。P24例題法1:W、q、U均帶正、負。此方法方便，但符號易出錯。問題與練習(xí)P25第2題2.在研究微觀粒子時常用電子伏特〔eV〕作做能量的單位。1eV等于一個電子經(jīng)過1V電壓加速后所增加的動能。請推導(dǎo)電子伏特與焦耳的換算關(guān)系。這個值1eV=1.6×10－19J讓學(xué)生要會換算，還要記住。六、電勢差與電場強度的關(guān)系1、勻強電場中兩點間的電勢差等于電場強度與這兩點沿電場方向的距離的乘積。即U=Ed2、電場強度單位：1V/m=1N/C3、在勻強電場中，電場強度數(shù)值上等于沿電場線方向每單位距離上降低的電勢。即E=U/d4、沿電場〔線〕方向電勢逐點降低，但電勢降低的方向不一定是電場方向！電勢降低最快的方向是電場方向。關(guān)于場強的三個公式：E=F/q、E=kQ/r2和E=UAB/d，比照其適用條件。1、靜電平衡狀態(tài)1。處于電場中導(dǎo)體的靜電感應(yīng)過程把金屬導(dǎo)體放入勻強電場E0

中，導(dǎo)體內(nèi)部的自由電子在電場力作用下，發(fā)生定向移動，七、靜電現(xiàn)象的應(yīng)用隨著電子定向移動過程的進行，使導(dǎo)體內(nèi)部的電荷重新分布，在導(dǎo)體兩側(cè)出現(xiàn)正負電荷，這些感應(yīng)出的電荷在導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生與外電場E0反向的電場E',感應(yīng)電荷的電場E'與外電場E0疊加，使導(dǎo)體內(nèi)部的電場減弱，只要導(dǎo)體內(nèi)部的場強不為零，自由電子在電場力作用下繼續(xù)定向移動，導(dǎo)體兩側(cè)面的正負電荷繼續(xù)增加，E'繼續(xù)增大，直到導(dǎo)體內(nèi)部各點的合場強E0－E'等于零時，自由電子才不做定向移動，

2。導(dǎo)體中〔包括外表〕沒有電荷定向移動的狀態(tài)，叫做靜電平衡狀態(tài)．靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體的特性：1。處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，內(nèi)部的場強處處為零．2。靜電平衡狀態(tài)時的導(dǎo)體，電荷只分布在導(dǎo)體的外外表上，導(dǎo)體的內(nèi)部不可能存在有電荷．1。靜電屏蔽：導(dǎo)體殼或金屬網(wǎng)罩〔無論接地與否〕可以把外部電場遮住，使其內(nèi)部不受外電場的影響，這種現(xiàn)象叫做靜電屏蔽．2。解釋：處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，內(nèi)部場強處處為零，將導(dǎo)體挖空，變成一個導(dǎo)體殼，殼內(nèi)的場強仍處處為零，金屬網(wǎng)罩可以起到導(dǎo)體殼的作用，所以能使導(dǎo)體殼內(nèi)或金屬網(wǎng)罩內(nèi)的區(qū)域不受外部電場的影響．3、靜電屏蔽3。靜電屏蔽的應(yīng)用〔1〕電學(xué)儀器和電子設(shè)備外面的金屬罩，通訊電纜外面包的一層鉛皮，可以防止外電場的干擾．〔2〕電力工人高壓帶電作業(yè)，全身穿戴金屬絲網(wǎng)制成的衣、帽、手套、鞋，可以對人體起到靜電屏蔽作業(yè)，使人平安作業(yè)．八、電容器的電容1、電容器1。電容器的構(gòu)造2。充電：把電容器的一個極板與電池組的正極相連，另一個極板與負極相連，兩個極板就分別帶上了等量的異種電荷，這個過程叫做充電．充電的過程是電容器獲得電場能的過程．3。放電：把充電后的電容器的兩極板接通，兩極板上的電荷互相中和，電容器不再帶電，這個過程叫做放電．放電的過程是電容器的電場能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的過程2、電容1。定義：電容器所帶的電荷量Q與電容器兩極板間的電勢U的比值，叫做電容器的電容C.與水桶類比：V—Q、H—U、S--C3。電容是反映電容器本身容納電荷本領(lǐng)大小的物理量，跟電容器是否帶電無關(guān)．這跟水桶一樣，水桶能容納多少水是由水桶本身的幾何尺寸所決定的，跟是否已盛了水無關(guān)．2。電容的單位：在國際單位制中，電容的單位是法拉，簡稱法，符號是F．實際中常用較小的實用單位：微法〔F〕、皮法〔pF〕，換算關(guān)系：1F＝106F＝1012pF．大量實驗證明：平行板電容器的電容C：跟介電常數(shù)成正比，跟正對面積S成正比，跟極板間的距離d成反比．是電介質(zhì)的介電常數(shù)，k是靜電力常量．3、平行板電容器的電容充電后的平行板電容器極板間的場強充電后與電源相連，U不變，增大d，導(dǎo)致C減小，Q減少，E減小．

充電后與電源斷開：Q不變，增大d，導(dǎo)致C減小，U增大，

E不變．4、常用電容器鋁質(zhì)電解電容器

聚苯乙烯電容器1。固定電容器知道電容器的擊穿.額定電壓和擊穿電壓2?？勺冸娙萜髟鯓痈淖冸娙?？甲觀察電容器放電的電路圖乙實驗裝置圖1.7-7用傳感器在計算機上觀察電容器的放電做一做〔1〕在圖中畫一個豎立的狹長矩形，它的面積的物理意義是什么？〔2〕怎樣根據(jù)右圖估算電容器在全部放電過程中釋放的電荷量？〔3〕根據(jù)以上數(shù)據(jù)估算的電容是多少？1。從動力學(xué)和運動學(xué)的角度來看：

解得：九、帶電粒子在勻強電場中的運動1、帶電粒子的加速2。從做功和能量的角度來看：

解得：

在處理電場對帶電粒子的加速問題時，一般都是利用動能定理進行處理．

2、帶電粒子的偏轉(zhuǎn)

帶電粒子以垂直場強的方向進入勻強電場，帶電粒子的運動類似于平拋運動.1。帶電粒子的偏轉(zhuǎn)角v0vyv在水平方做勻速運動，速度

vx

=v0帶電粒子在豎直方向做勻加速運動，加速度速度粒子離開電場時偏轉(zhuǎn)角的正切值為

2。帶電粒子的偏轉(zhuǎn)距離

帶電粒子通過電場