2019-2020年人教版高中選修3-1 《第一章 靜電場(chǎng)》章末總結(jié)(教案).doc
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2019-2020年人教版高中選修3-1 《第一章 靜電場(chǎng)》章末總結(jié)(教案) 【教學(xué)過程】 1.本章知識(shí)是高考的熱點(diǎn),考查頻率較高的是電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能的變化,帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)等知識(shí)點(diǎn),尤其是與力學(xué)知識(shí)的結(jié)合構(gòu)成力電綜合題,能力要求較高,以計(jì)算題形式出現(xiàn)。 2.對(duì)庫侖定律、電場(chǎng)強(qiáng)度、電場(chǎng)線、電勢(shì)、電勢(shì)能、等勢(shì)面、平行板電容器等的考查,通常以選擇題形式出現(xiàn),對(duì)概念理解要求較高。 3.本章知識(shí)與生產(chǎn)技術(shù)、生活實(shí)際、科學(xué)研究聯(lián)系密切,如靜電屏蔽、尖端放電、示波器原理、靜電分選器、直線加速器等都可以成為新情景命題素材,要密切關(guān)注。 ★知識(shí)結(jié)構(gòu) ★重難點(diǎn)一、電場(chǎng)強(qiáng)度、電勢(shì)、電勢(shì)差、電勢(shì)能的比較★ 1、電場(chǎng)強(qiáng)度、電勢(shì)、電勢(shì)差、電勢(shì)能的比較 電場(chǎng)強(qiáng)度 電勢(shì) 電勢(shì)差 電勢(shì)能 意義 描述靜電場(chǎng)力的性質(zhì) 描述電場(chǎng)能的性質(zhì) 描述電場(chǎng)做功本領(lǐng) 描述電荷在電場(chǎng)中的能量,表示電荷做功本領(lǐng)大小 定義 E= φ= UAB= Ep=qφ 矢 標(biāo) 性 矢量,方向與放在該點(diǎn)的正電荷的受力方向相同 標(biāo)量,有正負(fù),正負(fù)只表示大小 標(biāo)量,有正負(fù),正負(fù)表示電勢(shì)高低 標(biāo)量,有正負(fù),正負(fù)由電勢(shì)正負(fù)和電荷正負(fù)共同決定,簡記為:正正得正,負(fù)負(fù)得正,正負(fù)得負(fù) 決 定 因 素 由電場(chǎng)本身決定,與試探電荷無關(guān) 由電場(chǎng)本身決定,其大小有相對(duì)性,與參考點(diǎn)的選取有關(guān),與試探電荷無關(guān) 由電場(chǎng)本身的兩點(diǎn)決定,與參考點(diǎn)的選取及試探電荷無關(guān) 由電荷量和該點(diǎn)電勢(shì)兩者決定,與參考點(diǎn)的選取有關(guān) 聯(lián)系 勻強(qiáng)電場(chǎng)中UAB=φA-φB=Ed;電勢(shì)沿電場(chǎng)強(qiáng)度方向降低得最快; φ=,UAB=;WAB=ΔEpAB=EpA-EpB 【特別提醒】 場(chǎng)強(qiáng)為零的點(diǎn),電勢(shì)、電勢(shì)能不一定為零;電勢(shì)為零的點(diǎn),場(chǎng)強(qiáng)不一定為零,電勢(shì)能一定為零;電勢(shì)能為零的點(diǎn),場(chǎng)強(qiáng)不一定為零,電勢(shì)一定為零。 2、三個(gè)電場(chǎng)強(qiáng)度表達(dá)式的應(yīng)用 3、如何比較電場(chǎng)中任兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小和方向呢? (1)判斷電場(chǎng)強(qiáng)度大小的幾種方法: 方法一: 由定義式E=F/q決定; 方法二: 在點(diǎn)電荷電場(chǎng)中,E=kQ/r2; 方法三:在勻強(qiáng)電場(chǎng)中,場(chǎng)強(qiáng)處處相等; 方法四:電場(chǎng)線密(疏)處強(qiáng)大(?。?。 (2)判斷電場(chǎng)強(qiáng)度方向的幾種方法: 方法一:根據(jù)規(guī)定,正電荷所受電場(chǎng)力的方向即是該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向; 方法二:電場(chǎng)線上每一點(diǎn)的切線方向即是該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向; 方法三:電勢(shì)降低最快的方向就是場(chǎng)強(qiáng)的方向。 4、如何比較電場(chǎng)中任兩點(diǎn)電勢(shì)的高低呢? 方法一: 根據(jù)電場(chǎng)線方向判斷,順著電場(chǎng)線方向,電勢(shì)越來越低; 方法二: 根據(jù)電勢(shì)的定義式ψ= Ep/q= -W/q,從電勢(shì)的物理意義上分析判斷;如:將+q從無窮遠(yuǎn)處移至+Q電場(chǎng)中的某點(diǎn),外力克服電場(chǎng)力做功越多,則該點(diǎn)的電勢(shì)越高; 方法三: 根據(jù)場(chǎng)強(qiáng)方向判斷,場(chǎng)強(qiáng)方向即為電勢(shì)降低最快的方向. 方法四: 根據(jù)電勢(shì)差判斷,若UAB>0,則ψA>ψB 5、如何比較電荷電勢(shì)能的大小呢? 方法一:根據(jù)電場(chǎng)力做功的正負(fù)判斷,若電場(chǎng)力對(duì)移動(dòng)電荷做正(負(fù))功,則電勢(shì)能減少(增加); 方法二:根據(jù)公式Ey=qφ;WAB=qUAB計(jì)算。 【典型例題】如圖是一簇未標(biāo)明方向、由單一點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)線,虛線是某一帶電粒子通過該電場(chǎng)區(qū)域時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡,a、b是軌跡上的兩點(diǎn),若帶電粒子在運(yùn)動(dòng)中只受電場(chǎng)力作用,根據(jù)此圖可判斷出該帶電粒子() A. 在a、b兩點(diǎn)加速度的大小 B. 電性與場(chǎng)源電荷的電性相同 C.在a、b兩點(diǎn)時(shí)速度大小va< vb D.在a、b兩點(diǎn)的電勢(shì)能Ea >Eb 【答案】A ★重難點(diǎn)二、帶電體在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)★ 1、用動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)解決帶電體在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 1)帶電的物體在電場(chǎng)中受到電場(chǎng)力作用,還可能受到其他力的作用,如重力、彈力、摩擦力等,在諸多力的作用下物體可能處于平衡狀態(tài),靜止或做勻速直線運(yùn)動(dòng);物體也可能所受合力不為零,做勻變速運(yùn)動(dòng)或變加速運(yùn)動(dòng)。 (2)處理這類問題,就像處理力學(xué)問題一樣,首先對(duì)物體進(jìn)行受力分析(包括電場(chǎng)力),再明確其運(yùn)動(dòng)狀態(tài),最后根據(jù)所受的合力和所處的狀態(tài)選擇相應(yīng)的規(guī)律解題。 (3)相關(guān)規(guī)律: ①力的平衡條件,即F合=0或Fx=0,F(xiàn)y=0。 ②牛頓第二定律F合=ma或Fx=max,F(xiàn)y=may, ③運(yùn)動(dòng)學(xué)公式,如勻變速直線運(yùn)動(dòng)速度公式、位移公式等,平拋運(yùn)動(dòng)知識(shí)、圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)等。 2、用能量觀點(diǎn)解決帶電體在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) (1)帶電的物體在電場(chǎng)中具有一定的電勢(shì)能,同時(shí)還可能具有動(dòng)能和重力勢(shì)能等,用能量的觀點(diǎn)處理問題是一種簡便的方法。處理這類問題,首先要進(jìn)行受力分析以及各力做功的情況分析,再根據(jù)做功情況選擇合適的規(guī)律列式求解。常用的規(guī)律有動(dòng)能定理和能量守恒定律。 (2)常見的幾種功能關(guān)系 ①只要外力做功不為零,物體的動(dòng)能就要改變(動(dòng)能定理)。 ②靜電力只要做功,物體的電勢(shì)能就要改變,且靜電力做的功等于電勢(shì)能的減少量。如果只有靜電力做功,物體的動(dòng)能和電勢(shì)能之間相互轉(zhuǎn)化,總量不變(類似機(jī)械能守恒定律)。 ③如果除了重力和靜電力之外,無其他力做功,則物體的動(dòng)能、重力勢(shì)能和電勢(shì)能三者之和不變。 【典型例題】下面是一個(gè)示波管工作原理圖,初速度為零的電子經(jīng)電壓為的電場(chǎng)加速后垂直進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng),兩平行板間的距離為d,板長L,偏轉(zhuǎn)電壓為。S為屏,與極板垂直,到極板的距離也為L。已知電子電量e,電子質(zhì)量m。不計(jì)電子所受的重力。 (1)電子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的速度是多少? (2)電子離開偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的偏轉(zhuǎn)量為多少?(用、、d、L表示); (3)電子到達(dá)屏S上時(shí),它離O點(diǎn)的距離y是多少?(用、、d、L表示) 【答案】(1)(2)(3) 【解析】(1)設(shè)電子經(jīng)加速電場(chǎng)U1加速后以速度v0進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng),由動(dòng)能定理有 故電子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的速度 (2)進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后在電場(chǎng)線方向有, 經(jīng)時(shí)間飛出電場(chǎng)有,飛出電場(chǎng)時(shí)偏轉(zhuǎn)量為 由以上各式得 故電子離開偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的偏轉(zhuǎn)量 (3)設(shè)電子從偏轉(zhuǎn)場(chǎng)穿出時(shí),沿y方向的速度為,穿出后到達(dá)屏S所經(jīng)歷的時(shí)間為,在此時(shí)間內(nèi)電子在y方向移動(dòng)的距離為y2,有 由以上各式得 也可用相似比直接求y.即: 故電子到達(dá)屏S上時(shí),它離O點(diǎn)的距離 ★重難點(diǎn)三、帶電體在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)★ 帶電體在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 1.當(dāng)帶電物體的重力不能忽略時(shí),帶電物體就處在電場(chǎng)、重力場(chǎng)的復(fù)合場(chǎng)中,處理相關(guān)問題時(shí)要注意電場(chǎng)力和重力的影響. 2.相關(guān)問題及處理方法 (1)帶電小球(液滴、塵埃、微粒)在電場(chǎng)中處于平衡狀態(tài)(靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)),必滿足F電-mg=0. (2)帶電物體沿某一方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng),可通過分析其受力,畫出受力圖,將力分解,由牛頓定律列出方程,結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式進(jìn)行有關(guān)解答. (3)若帶電物體的初速度方向與合加速度方向不同,則做勻變速曲線運(yùn)動(dòng),可采用將運(yùn)動(dòng)分解,運(yùn)用牛頓定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式分別列方程求解;也可根據(jù)動(dòng)能定理、能量守恒定律列方程求解,后者更簡捷一些. (4)用細(xì)繩拴一帶電小球在豎直方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)中給其一初速度,當(dāng)mg-F電=0時(shí),小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng),繩子拉力充當(dāng)向心力,可由圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)分析解答. 3.整體運(yùn)用功能關(guān)系法 首先對(duì)帶電體受力分析,再分析運(yùn)動(dòng)形式,然后根據(jù)具體情況選用公式計(jì)算. (1)若選用動(dòng)能定理,則要分清有多少個(gè)力做功,是恒力功還是變力功,同時(shí)要明確初、末狀態(tài)及運(yùn)動(dòng)過程中動(dòng)能的增量. (2)若選用能量守恒定律,則要分清帶電體在運(yùn)動(dòng)中共有多少種能量參與轉(zhuǎn)化,哪些能量是增加的,哪些能量是減少的,表達(dá)式有幾種. ①初狀態(tài)和末狀態(tài)的能量相等,即E初=E末 ②增加能量的總和等于減少能量的總和, 即ΔE增=ΔE減 這種方法不僅適用于勻變速運(yùn)動(dòng),對(duì)非勻變速運(yùn)動(dòng)(非勻強(qiáng)電場(chǎng)中)也同樣適用. 【典型例題】如圖,在水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)中有一表面光滑、與水平面成45角的絕緣直桿AC,其下端(C端)距地面高度h=0.8m,有一質(zhì)量為500g的帶電小環(huán)套在直桿上,正以某一速度沿桿勻速下滑,小環(huán)離開桿后通過C端的正下方P點(diǎn),求: (1)小環(huán)離開直桿后運(yùn)動(dòng)的加速度大小和方向; (2)小環(huán)從C運(yùn)動(dòng)到P過程中的動(dòng)能增量; (3)小環(huán)在直桿上勻速運(yùn)動(dòng)速度的大小 【答案】(1),方向垂直于桿向下(或與水平方向成45角斜向下)(2)4J(3) 【解析】(1)對(duì)帶電小環(huán)受力分析 因帶電小環(huán)勻速下滑,加之電場(chǎng)強(qiáng)度水平向左,所以小環(huán)帶負(fù)電. 由幾何關(guān)系可知,小環(huán)所受電場(chǎng)力與重力大小相等.則小環(huán)離開直桿后所受的合外力大小為: 由牛頓第二定律可得:,方向垂直于桿向下(或與水平方向成45角斜向下). (2)設(shè)小環(huán)從C運(yùn)動(dòng)到P過程中動(dòng)能的增量為.由動(dòng)能定理有: 則電場(chǎng)力做功為零,所以 (3)小環(huán)離開桿做類平拋運(yùn)動(dòng).如圖所示建立坐標(biāo)x、y軸 垂直于桿方向做勻加速運(yùn)動(dòng): 平行于桿方向做勻速運(yùn)動(dòng):,解得:- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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