高三电学复习教案1静电场.docx

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高三电学复习教案1静电场

一、静电场

教学目标

通过复习整理静电场的规律、概念，建立静电扬的知识结构．利用场的思想、场叠加的思想认识和解决电场问题，加深对静电场的理解．

教学重点、难点分析

静电场部分的内容概念性强，规律内容含义深刻，是有关知识应用的基础．但由于概念和规律较抽象，对掌握这些概念和规律造成了一定的难度．所以，恰当地建立有关的知识结构，处理好概念之间、规律之间的关系，是解决复习困难的有效方式．

教学过程设计

教师活动

一、对规律和概念的回顾

从本节课开始，我们复习静电场的有关知识，请同学们回顾一下，我们原来学过的规律和概念都有哪些？

（将学生分组，进行回顾和整理）

学生活动

学生按组，回忆已学的有关知识，相互提醒，相互启发．

在教师的安排下，每组学生选择一名代表，将他们整理的知识内容写在黑板上．（安排3个，由于内容基本相同，其它组再做一些补充．）

学生代表上台．

建立知识结构：

从同学们整理出来的知识内容上看，基本上能够把静电场的有关内容列举出来，但一般来说，每个同学在整理知识时，方式方法又有所区别．为了使知识在我们头脑中更有利于理解和记忆，建立一个适合于自己的知识结构网络是必要的和有效的．下面，我们来共同构造这个静电场部分的知识结构网络．

（带领学生整理和建立静电场的知识结构，知识结构图表见附图）

二、静电场概念的几个问题讨论

1．场概念的巩固

［问题1］带电小球A、C相距30cm，均带正电．当一个带有负电的小球B放在A、C间连线的直线上，且B、C相距20cm时，可使C恰受电场力平衡．A、B、C均可看成点电荷．①A、B所带电量应满足什么关系？

②如果要求A、B、C三球所受电场力同时平衡，它们的电量应满足什么关系？

学生读题、思考，找学生说出解决方法．

通过对此题的分析和求解，可以加深对场强概念和场强叠加的理解．学生一般从受力平衡的角度进行分析，利用库仑定律求解．在学生解题的基础上做以下分析．

分析与解：

①C处于平衡状态，实际上是要求C处在A、B形成的电场中的电场强度为零的地方．

既然C所在处的合场强为零，那么，C所带电量的正或负、电量的多或少均对其平衡无影响．

②再以A或B带电小球为研究对象，利用上面的方法分析和解决．

答案：

①qA∶qB=9∶4，②qA∶qB∶qC=9∶4∶36．

[问题2]如图3-1-1所示，在方框区域内有匀强电场，已知UA=2V，UB=-6V，UC=-2V．试用作图法画出电场中电场线的方向．

学生读题、思考．找学生在黑板上作图．

通过此题的分析和解决，使学生对匀强电场的理解更深刻．

分析和解：

据题A、B两点间的电势差为8V，A、C两点间的电势差为4V．所以，先将A、B两点用直线连接，则A、B两点间的中点的电势为4V，与C点的电势相同．将这两点连起来，就是电势为-2V的等势线，电场线应与该直线垂直，且由高电势点指向低电势点．（如图3-1-1所示）

大小，其单位为V/m．那么，单位N/C能否用在匀强电场中？

如果能，其物理意义是什么？

单位V/m能否用在点电荷的电场中，如果能，其物理意义又是什么？

学生思考、讨论，可以请学生谈他们的认识与理解．

通过对此问题的讨论，使学生准确理解电场强度的物理含义．

2．问题的是非讨论：

在静电场中，

①场强较大处，电势也一定较高吗？

反之，电势较高处，场强一定也较大吗？

②场强为零处，电势也一定为零吗？

反之，电势为零处，场强一定也为零吗？

③场强相等处，电势也一定相等吗？

反之，电势相等处，场强一定也相等吗？

学生思考、讨论，可以请学生谈他们的认识与理解．

讨论中应提示学生，如果要推翻一个结论，只需举出一个反例．

分析与解：

①以点电荷（正和负）的电场为例．②以等量异号电荷的电场和等量同号电荷的电场为例．③以匀强电场和点电荷的电场为例．

3．电场叠加问题的讨论

[问题1]如图3-1-2所示，半经为r的硬橡胶圆环上带有均匀分布的正电荷，其单位长度上的带电量为q，现截去环上一小段AB，AB长为

方向如何？

学生思考、讨论，可以请学生谈他们的认识与理解．

通过本题的求解，使学生加强对电场场强叠加的应用能力和加深对叠加的理解．

分析与解：

解法之一，利用圆环的对称性，可以得出这样的结果，即圆环上的任意一小段在圆心处所产生的电场场强，都与相对应的一小段产生的场强大小相等，方向相反，相互叠加后为零．由于AB段被截掉，所以，本来与AB相对称的那一小段所产生的场强就成为了

小段可以当成点电荷，利用点电荷的场强公式可求出答案．

解法之二，将AB段看成是一小段带正电和一小段带负电的圆环叠放，这样仍与题目的条件相符．而带正电的小段将圆环补齐，整个带电圆环在圆心处产生的电场的场强为零；带负电的一小段在圆心处产生的场强可利用点电荷的场强公式求出，这就是题目所要求的答案．

[问题2]如图3-1-3，等边三角形ABC的边长为a，在它的顶点B、C上各有电量为Q（＞0）的点电荷．试求三角形中心处场强E的大小和方向．

学生自己练习求解，以巩固概念．

通过此题的求解，进一步巩固对场强矢量性的认识和场强叠加理解．

三、电场中的导体、电容器

1．电场中的导体

组织学生整理、复习．

（1）什么是静电感应？

应明确：

静电感应是一个过程，是导体内电荷重新分布的过程．

找学生描述静电感应过程．

（2）导体处于静电平衡时，有哪些性质？

①导体内部的电场强度处处为零；

②导体表面是个等势面，导体是一个等势体；

③净电荷只分布在导体的外表面．

应让学生逐一说明这些性质的含义．

（3）巩固练习

[问题]观察与解释．

引导学生仔细观察．

（配合演示实验）①与毛皮摩擦过的胶棒靠近一个不带电的静电计上的小球，可以使静电计的指针张开，解释原因，此时静电计指针上带何种电荷？

②若在此情况下，胶棒与小球接触，指针会带何种电荷？

③若胶棒不与小球接触，而是用手接触一下小球，指针闭合，然后将胶棒拿开，指针又张开，解释这个现象，并说明此时指针带何种电荷？

学生可以互相讨论，然后给出解释．

[问题2]如图3-1-4所示，绝缘的导体球壳P上有一个小孔，用一根导线将球壳内的小金属球a和球壳外的小金属球b连接起来，P带正电．静电平衡时，金属球a、b是否带电？

分别带何种电荷？

学生通过思考回答，如果有不同的解释，可以讨论解决．

通过对此题的分析，可使学生对静电平衡的性质的理解更准确．

可提示学生：

小球a和小球b与球壳P等电势，小球a可看成是球壳内表面的一部分，而小球b应是球壳P外表面的一部分．

2．电容器

复习要点：

（2）电容器是一个储存和释放电能的元件．

（3）平行板电容器的电容由哪些因素决定？

（重温平行板电容器的研究的演示实验）

让学生做整理工作．

学生应知道在演示实验中，静电计指针指示的是指针与外壳之间

的电势差，也是电容器两板之间的电势差．

学生读题，思考后回答．

问题讨论：

[问题1]如图3-1-5所示，金属板A、C平行放置，且均接地，设金属板B带有正电荷3×10-6C，将B插入A、C之间，并使

C板各带电量多少？

此题可以巩固静电平衡和电容的有关概念．

答案：

E1∶E2=2∶1；QA=2×10-6C，QC=1×10-6C．

[问题2]如图3-1-6所示，已知电源电动势E=18V，电容CA=20μF，CA=10μF．

学生读题，思考后回答．

（1）开关S先接1，再接2，则QB=？

（2）在此基础上，开关S再接1，然后又接2，则QB=？

通过此题的分析和求解，加深对电容器储存和释放电荷功能的理解．

答案：

（1）QB=1．2×10-4C；

（2）QB=1．6×10-4C．

同步练习

一、选择题

1．在x轴上有两个点电荷，一个带正电Q1，一个带负电-Q2，且Q1=2Q2．用E1和E2分别表示两个电荷所产生的场强的大小，则在X轴上　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　[　　　]

A．E1=E2之点只有一处，该处合场强为0

B．E1=E2之点共有两处：

一处合场强为0，另一处合场强为2E2

C．E1=E2之点共有三处：

其中两处合场强为0，另一处合场强为2E2

D．E1=E2之点共有三处：

其中一处合场强为0，另两处合场强为2E2

2．一平行板电容器充电后与电源断开，在两极板间有一正电荷（电量很小）固定在P点，如图3-1-7所示，以E表示两极板间的场强，U表示电容器的电压，W表示正电荷在P点的电势能．若保持负极板不动，将正极板移到图中虚线所示的位置，则　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　[　　　]

A．U变小，E不变

B．E变大，W变大

C．U变小，W不变

D．U不变，W不变

3．一金属球，原来不带电，现沿球的直径的延长线放置一均匀带电的细杆MN，如图3-1-8所示，金属球上感应电荷产生的电场在球内直径上a、b、c三点的场强大小分别为Ea、Eb、EC，三者相比，则　[　　　]

A．Ea最大

B．Eb最大

C．Ec最大

D．Ea=Eb=Ec

二、论述与计算

1．如图3-1-9所示，a、b和c表示点电荷的电场中的三个等势面，

某处由静止释放后，仅受电场力作用而运动．已知它经过等势面b的时候速率为V，则它经过等势面C时的速率为多大？

2．已知电子的质量和电量分别为m、e，氢原子核外电子的轨道半径为r．若认为核外电子绕核做匀速圆周运动，库仑力为其向心力，那么，氢的核外电子绕运动等效为一个环型电流的电流强度的大小是多大？

3．如图3-1-10所示，某检验电荷+q、质量为m，在电场中受电场

从a至b速度方向转过θ角．求a、b二点的电场强度大小、方向，a、b二点间的电势差Uab

4．在如图3-1-11所示的电路中，电容器A的电容CA=30μF，电容器B的电容CB=10μF．在开关S1、S2都是断开的情况下，分别给A、B充电，充电后，M点的电势比N高5V，O点的电势比P点低5V．然后把S1、S2都接通，接通后M点的电势与N点的电势相比如何？

5．如图3-1-12所示，A、B、C、D是匀强电场中一正方形的四个顶点，已知A、B、C三点的电势分别为UA=15V，UB=3V，UC=3V．由此可得D点的电势UD等于多少？

6．证明如图3-1-13所示的电场线是不存在的．

附：

静电场规律概念部分知识结构

1．静电场规律的实验基础

（1）电荷守恒定律．

（2）库仑定律．

（3）电场叠加原理．

2．电场强度E

（1）定义：

电场中某点A的电场强度为电荷q在A点所受电场力

（2）规定：

正电荷在电场中某点的受力方向是该点的场强方向．

（应对静电场中的五种电场的电场线分布熟悉，能根据电场线的分布说出电场中场强的情况．）

（4）场强的叠加

在电场中，任意一点的场强是电场中所有电荷产生的电场强度的共同贡献．按平行四边形定则进行矢量的叠加．

3．电势、电势差

（1）定义：

静电场中某点A的电势为电荷q在A点所受具有的电

A、B两点的电势差等于A、B两点的电势之差：

UAB=UA-UB；

A、B两点的电势差等于在A、B两点间移动电荷q电场力所做的

（2）规定：

以无穷远为电势能零点．电场力对电荷做正功，电荷的电势能减少，电荷克服电场力做功，电荷的电势能增加．电荷电势能的变化量大小与电场力做功的数值相等．

（由于平等板间的匀强电场的边界是一定的，所以其电势能零点是根据具体情况规定的．）

（3）描述：

等势面．应对静电场中的五种电场的等势面分布了解，能根据等势面的分布大致说出电场中电势的情况．

4．场强和电势的关系

（1）沿场强方向是电势降落最快的方向．电场中，电场线与等势面垂直并从电势较高的等势面指向电势较低的等势面．

dAB是A、B两点沿电场线方向的距离．