电场复习教案(1)

第八章电场（ 教案 中职数学基础模块教案 下载北师大版¥1.2次方程的根与系数的关系的教案关于坚持的教案初中数学教案下载电子教案下载 ）第一讲电场力的性质（教案）【教学目标】1.知道两种电荷及电荷守恒定律2.记住元电荷ｅ＝1.6×10－19C知道所有带电体的电荷量都等于ｅ的整数倍3.会用库仑定律计算库仑力并理解库仑定律的适用条件4.理解电场强度的物理意义及矢量性5.理解电场线概念并会用电场线形象地描绘各种电场【教学重点】1.库仑定律的适用条件2.电场、电场强度及其理解3.各种电场的电场线【教学难点】电场强度及其理解一、电荷及电荷守恒定律1、自然界中只存在两种电荷，一种是正电，即用丝绸摩擦玻璃棒，玻璃棒带正电；另一种带负电，用毛皮摩擦橡胶棒，橡胶棒带负电，毛皮带正电。电荷间存在着相互作用的引力或斥力。电荷在它的周围空间形成电场，电荷间的相互作用力就是通过电场发生的。电荷的多少叫电荷量，简称电量。元电荷ｅ＝1.6×10－19C，所有带电体的电荷量都等于ｅ的整数倍。２、使物体带电叫做起电。使物体带电的方法有三种：（１）摩擦起电；（２）接触带电；（３）感应起电。３、电荷既不能创造，也不能消灭，它只能从一个物体转移到另一个物体，或从物体的一部分转移到另一部分，在转移的过程中，电荷的总量不变。这叫做电荷守恒定律。二、点电荷如果带电体间的距离比它们的大小大得多，带电体便可看作点电荷。三、库仑定律１、内容：在真空中两个点电荷之间相互作用的电力，跟它们的电荷量的乘积成正比，跟它们的距离的平方成反比，作用力的方向在它们的连线上。２、公式：       ，Ｆ叫库仑力或静电力，也叫电场力，Ｆ可以是引力，也可以是斥力，Ｋ叫静电力常量，公式中各量均取国际单位制单位时，Ｋ＝9.0×109N·m2/C2３、适用条件：（１）真空中；（２）点电荷。四、电场强度１、电场：带电体周围存在的一种物质，由电荷激发产生，是电荷间相互作用的介质。只要电荷存在，在其周围空间就存在电场。电场具有力的性质和能的性质。２、电场强度：（１）定义：放入电场中某点的试探电荷所受的电场力跟它的电荷量的比值叫做该点的电场强度。它描述电场的力的性质。（２）公式：，取决于电场本身，与ｑ、Ｆ无关，适用于一切电场；，仅适用于点电荷在真空中形成的电场。（３）方向：规定电场中某点的场强方向跟正电荷在该点的受力方向相同。电场中某点的电场强度Ｅ，只要电场本身不变，该点的电场强度Ｅ就是一个确定的值，与检验电荷ｑ的大小，或放不放检验电荷ｑ无关，决不能理解为“Ｅ与Ｆ成正比，而与ｑ成反比”。（４）多个点电荷形成的电场的场强等于各个点电荷单独存在时在该点产生场强的矢量和。这叫做电场的叠加原理。在电场的某一区域里，如果各点的场强的大小和方向都相同，这个区域里的电场中匀强电场。五、电场线１、概念：为了形象地描绘电场，人为地在电场中画出的一系列从正电荷出发到负电荷终止的曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟该点的场强方向一致，这些曲线叫电场线。它是人们研究电场的工具。２、性质：（１）电场线起自正电荷（或来自无穷远），终止于电荷（或伸向无穷远）；（２）电场线不相交；（３）电场线的疏密情况反映电场的强弱，电场线越密场强越强，匀强电场的电场线是距离相等的平行直线；（４）静电场中电场线不闭合（在变化的电磁场中可以闭合）；（５）电场线是人为引进的，不是客观存在的；（６）电场线不是电荷运动的轨迹。例１：如图所示，在一个电场中的ａ、ｂ、ｃ、ｄ四个点分别引入试探电荷时，电荷所受的电场力Ｆ跟引入的电荷电量之间的函数关系，下列说法正确的是（ ）Ａ、这电场是匀强电场；Ｂ、ａ、ｂ、ｃ、ｄ四点的电场强度大小关系是Ｅｄ＞Ｅｂ＞Ｅａ＞Ｅｃ；Ｃ、这四点的场强大小关系是Ｅｂ＞Ｅａ＞Ｅｃ＞Ｅｄ；Ｄ、无法比较Ｅ值大小。例２：关于电场线的下列说法中正确的是（ ）Ａ、电场线上每一点的切线方向都跟电荷在该点的受力方向相同；Ｂ、沿电场线方向，电场强度越来越小；Ｃ、电场线越密的地方，同一试探电荷所受的电场力就越大；Ｄ、在电场中，顺着电场线移动电荷，电荷受到的电场力大小恒定。例３：某静电场中电场线如图所示，带电粒子在电场中仅受电场力作用，其运动轨迹如图虚线所示由Ｍ运动到Ｎ，以下说法正确的是（ ）Ａ、粒子必定带正电荷；Ｂ、粒子在Ｍ点的加速度大于它在Ｎ点加速度；Ｃ、粒子在Ｍ点的加速度小于它在Ｎ点加速度；Ｄ、粒子在Ｍ点的动能小于它在Ｎ点的动能。六、静电感应　静电屏蔽１、静电感应：把金属导体放在外电场Ｅ中，由于导体内的自由电子受电场力作用而定向运动，使导体的两个端面出现等量的异种电荷，这种现象叫静电感应。２、静电平衡：发生静电感应的导体两端面感应出的等异种电荷形成一附加电场Ｅ’，当附加电场与外电场的合场强为零时（即Ｅ’的大小等于Ｅ的大小而方向相反），自由电子的定向移动停止，这时的导体处于静电平衡状态。３、处于静电平衡状态的导体具有以下特点（１）导体内部的场强（Ｅ与Ｅ’的合场强）处处为零，Ｅ内＝０；（２）整个导体是等势体，导体的 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面是待势面；（３）导体外部设部电场线与导体表面垂直，表面场强不一定为零；（４）净电荷只分布在导体外表面上，且与导体表面的曲率有关。４、静电屏蔽由于静电感应，可使金属网罩或金属壳内的场强为零。遮挡住了外界电场对它们内部的影响这种现象叫静电屏蔽。例４：如图所示，在水平放置的光滑金属板中点的正上方，有带正电的点电荷＋Ｑ，一表面绝缘带正电的金属小球Ｃ可视为质点，且不影响原电场，自左向右以初速Ｖ０向右运动，则在运动过程中（ ）Ａ、小球先做减速后加速运动；Ｂ、小球做匀速直线运动；Ｃ、小球受到的电场力的冲量为零；Ｄ、小球受到的电场力对小球做功为零。六、带电体的平衡１、解决带电体在电场中处于平衡状态问题的方法与解决力学中平衡问题的方法是一样的，都是依据共点力平衡条件求解，所不同的只是在受力分析列平衡方程时，一定要注意考虑电场力。２、解决带电体在电场中平衡问题的一般步骤：（１）确定研究对象；（２）分析研究对象的受力情况，并画出受力图。（３）据受力图和平衡条件，列出平衡方程；（４）解方程。例５：一条长３Ｌ的丝线穿着两个相同的质量均为ｍ的小金属环Ａ和Ｂ，将线的两端都系于同一点Ｏ，当金属环带电后，由于两环间的静电斥力使丝线构成一等边三角形，此时两环处于同一水平线上，如果不计环与线的摩擦，两环各带多少电量？第二讲　电场能的性质（教案）【教学目标】1.理解电势、电势差、等势面的概念2.会计算电场力的功、会判断电势高低5.会用形等势面象地描绘各种电场【教学重点】1.电势、电势差、等势面的概念及判断电势高低2.各种电场的等势面3.电场力的功的计算【教学难点】电势理解、电场力做功的计算一、电势、电势差１、电势差（１）电荷ｑ在电场中由一点Ａ移到另一点Ｂ时，电场力所做的功ＷAB跟它的电荷量ｑ的比值，叫做Ａ、Ｂ两点间的电势差。电场中Ａ、Ｂ两点间的电势差在数值上等于单位正电荷　从Ａ点移动到Ｂ点过程中电场力所做的功。即：。（２）电势差是标量，有正负，无方向。Ａ、Ｂ间电势差ＵAB＝；Ｂ、Ａ间电势差ＵBA＝。显然UAB＝－ＵBA。电势差的值与零电势的选取无关。在匀强电场中，Ｕ＝Ｅｄ（Ｕ为电场中某两点间的电势差，ｄ为这两点在场强方向上的距离）。２、电势（１）如果在电场中选取一个参考点（零电势点），那么电场中某点跟参考点间的电势差，就叫做该点的电势。电场中某点的电势在数值上等于单位正电荷由该点移动到参考点（零电势点）时，电场力所做的功。（２）电势是标量，有正负，无方向。谈到电势时，就必须注意参考点（零势点）的选择。参考点的位置可以任意选取，当电荷分布在有限区域时，常取无限远处为参考点，而在实际上，常取地球为标准。一般来说，电势参考点变了，某点的电势数值也随之改变，因此电势具有相对性。同时，电势是反映电场能的性质的物理量，跟电场强度（反映电场的力的性质）一样，是由电场本身决定的，对确定的电场中的某确定点，一旦参考点选定以后，该点的电势也就确定了。（３）沿着电场线的方向电势越来越低，逆着电场线的方向，电势越来越高。（４）电势的值与零电势的选取有关，通常取离电场无穷远处电势为零；实际应用中常取大地电势为零。（５）当存在几个“场源”时，某处合电场的电势等于各“场源”的电场在此处的电势的代数和。二、电势能１、电荷在电场中具有的势能叫做电势能。严格地讲，电势能属于电场和电荷组成的系统，习惯上称作电荷的电势能。电势能是相对量，电势能的值与参考点的选取有关。电势为零的点，电势能为零。电势能是标量，有正负，无方向。三、电场力做功与电荷电势能的变化（一）、电场力做功的计算１、由公式Ｗ＝ＦＳcosθ计算２、由电场力做功与电势能改变关系计算，Ｗ＝－Δε，对任何电场都适用。３、用ＷAB＝ｑＵAB来计算。一般又有两种处理方法：（１）带正、负号运算：按照符号规则把所移动的电荷的电荷量ｑ和移动过程的始、终两点的电势差ＵAB的值代入公式ＷAB＝ｑＵAB进行教育处，根据计算所得W值的正、负来判断是电场力做功还是克服电场力做功。其符号规则是：所移动的电荷若为正电荷，则q取正值；若移动过程的始点电势高于终点电势，则UAB取正值。（2）用绝对值运算：公式W＝ｑＵAB中的q和UAB都取绝对值，即W＝。采用这种处理方法只能计算在电场中移动电荷所做功的大小。要想知道移动电荷过程中是电场力做功还是克服电场力做功，还需利用力学知识进行判断。判断的方法是：在始、终两点之间画出表示电场线方向、电荷所受电场力方向和电荷移动方向的矢量线Ｅ、Ｆ和Ｓ，若Ｆ与Ｓ的夹角小于９００，则是电场力做正功。４、由动能定理计算，。例1：如图所示，虚线方框内为一匀强电场，A、B、C为该电场中的三个点，已知UA＝12V，UB＝６Ｖ，ＵC＝－６Ｖ，试在该方框中作出该电场的示意图（即画出几条电场线），并要求保留作图时所用的辅助线（用虚线表示）。若将一个电子从Ａ点移到Ｂ点，电场力做多少电子伏的功？例2：如图所示，倾角为30o的直角三角形底边长为２Ｌ，放置在竖直平面内，底边处于水平位置，斜边为光滑绝缘导轨。现在底边中点Ｏ处固定一正点电荷电荷量为Ｑ，让一质量为ｍ、电荷量为ｑ的带负电的质点，从斜面顶端Ａ沿斜轨滑下，滑到斜边的垂足Ｄ时速度为Ｖ，则质点滑到底边底端Ｃ点时的速度和加速度各是多大？例３：如图所示，在粗糙水平面上固定一点电荷Ｑ，在Ｍ点无初速度释放一带有恒定电荷量的小物体，小物体在Ｑ形成的电场中运动到Ｎ点静止，则从Ｍ点运动到Ｎ的过程中（ ）Ａ、小物体所受电场力逐渐减小； Ｂ、小物体具有的电势能逐渐减小；Ｃ、Ｍ点的电势一定高于Ｎ点的电势；Ｄ、小物体电势能变化量的大小一定等于克服摩擦力做的功。电场力对电荷做正功时，电荷的电势能减少；电场力对电荷做负功时，电荷的电势能增加。电势能增加或减少的数值等于电场力做功的数值。电荷在电场中任意两点间移动时，它的电势能的变化量是确定的，因而移动电荷做功的值也是确定的，所以，电场力移动电荷所做的功，与移动的路径无关。这与重力做功十分相似。注意：不论是否有其它力做功，电场力做功总等于电势能的变化。四、等势面电场中电势相等的面叫等势面。它具有如下特点：（１）等势面一定跟电场线垂直；（２）电场线总是从电势较高的等势面指向电势较低的等势面；（３）任意两等势面都不会相交；（４）电荷在同一待势面上移动，电场力做的功为零；（５）电场强度较大的地方，等差等势面较密；（６）等势面是人们虚拟出来形象描述电场的工具，不是客观存在的。五、等势面与电场线的关系电场线总是与等势面垂直，且总是从电势高的等势面指向电势低的等势面。若任意相邻等势面间电势差都相等，则等势面密处场强大，等势面疏处场强小。沿等势面移动电荷，电场力不做功，沿电场线移动电荷，电场力一定做功。电场线和等势面都是人们虚拟出来形象描述电场的工具。在电场中任意两等势面永不相交。六、电势与电场强度的关系电势反映电场能的特性，现时电场强度反映电场力的特性。电势是标量，具有相对性，而电场强度是矢量，不具有相对性。两者叠加时运算法则不同。电势的正、负有大小的含义，而电场强度的正、负仅表示方向，并不表示大小。电势与电场强度的大小没有必然的联系，某点的电势为零，电场强度可不为零，反之亦然。同一试探电荷　在电场强度大处，受到的电场力大，但正电荷　在电势高处，电势能才大，而负电荷在电势高处电势能反而小。电势和电场强度都有是由电场本身的因素决定的，与试探电荷无关。在匀强电场中有关系式Ｕ＝Ｅｄ。第三讲　带电粒子在电场中的运动（教案）【教学目标】1.知道电容器、理解电容概念2.会对平行板电容器动态分析3.会分析带电粒子在交变电场中的运动【教学重点】1.平行板电容器动态分析2.带电粒子在交变电场中的运动【教学难点】电容概念、平行板电容器动态分析一、电容器、电容电容器：两个彼此绝缘又互相靠近的导体可构成一个电容器。表示电容器容纳电荷的本领定义：电容器所带的电荷量Ｑ（一个极板所带电量的绝对值）与两个极板间的电势差Ｕ的比值叫做电容器的电容。定义式：，对任何电容器都适用，对一个确定的电容器，电容是一个确定的值，不会随电容器所带电量的变化而改变。３、常见电容器有：纸质电容器，电解电容器，可变电容器，平行板电容器。电解电容器连接时应注意其“＋”、“－”极。二、平行板电容器1.平行板电容器的电容（平行板电容器的电容与两板正对面积成正比，与两板间距离成反比，与介质的介电常数成正比）。是决定式，只对平行板电容器适应。带电平行板电容器两极板间的电场可认为是匀强电场，2.平行板电容器动态分析一般分两种基本情况：（1）、电容器两极板电势差Ｕ保持不变。即平行板电容器充电后，继续保持电容器两极楹与电池两极相连接，电容器的ｄ、ｓ、ε变化时，将引起电容器的Ｃ、Ｑ、Ｕ、Ｅ的变化。（2）、电容器的带电量Ｑ保持不变。即平行板电容器充电后，切断与电源的连接，使电容器的ｄ、ｓ、ε变化时，将引起电容器的Ｃ、Ｑ、Ｕ、Ｅ的变化。三、带电粒子在电场中加速带电粒子在电场中加速，若不计粒子的重力，则电场力对带电粒子所做的功等于带电粒子动能的增量。1、在匀强电场中：Ｗ＝ｑＥｄ＝ｑＵ＝２、在非匀强电场中：Ｗ＝ｑＵ＝四、带电粒子在电场中的偏转带电粒子以垂直于匀强电场的场强方向进入电场后，做类平抛运动。垂直于场强方向做匀速直线运动：，。平行于场强方向做初速度为零的匀加速直线运动：，，侧移距离：，偏转角：。解题的基本思路是：先分析受力情况，再分析运动状态和运动过程（平衡、加速或减速，是直线运动速是曲线运动），然后选取用恰当的规律（牛顿运动定律、运动学公式；功能关系；动量定理及动量守恒定律）解题。五、示波管的原理示波管由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，管内抽成真空。如果在偏转电极ｘｘ’上加扫描电压，同时在偏转电极ｙｙ’上加所要研究的信号电压，其周期与扫描电压的周期相同，在荧光屏上就显示出信号电压随时间变化的图线。例１：如图所示，Ａ、Ｂ为平行金属板，两板相距为ｄ，分别与电源两板相连，两板的中央各有一个小孔Ｍ和Ｎ。今有一带电质点，自Ａ板上方相距为ｄ的Ｐ点由静止自由下落（Ｐ、Ｍ、Ｎ在同一竖直线上），空气阻力忽略不计，到达Ｎ孔时速度恰好为零，然后沿原路返回。若保持两极板间的电压不变，则（ 　）Ａ、把Ａ板向上平移一小段距离，质点自Ｐ点自由下落后仍能返回。Ｂ、把Ａ板向下平移一小段距离，质点自Ｐ点自由下落后将穿过Ｎ孔继续下落。Ｃ、把Ｂ板向上平移一小段距离，质点自Ｐ点自由下落后仍然返回。Ｄ、把Ｂ析向下平移一小段距离，质点自Ｐ点自由下落后将穿过Ｎ孔继续下落。例２：两平行金属板相距为ｄ，电势差为Ｕ，一电子质量为ｍ，电荷量为ｅ，从Ｏ点沿垂直于极板方向射也，最远到达Ａ点，然后返回，如图所示，ＯＡ＝ｈ，则此电子具有的初动能是（ ）Ａ、  ；Ｂ、    C、  ；    D、。例3：如图所示，一个质量为m、带电量为q的微粒，从A点以初速度V0竖直向上射入水平匀强电场，微粒通过B时的速度为２Ｖ0，方向水平向右，求电场强度E及A、B两点的电势差U。例4：在真空中速度为V＝6.4×107m／ｓ的电子束连续地射入两平行极板之间，极板长度为Ｌ＝8.0×10－2m，间距为d＝5.0×10－3m的中线通过，如图所示，在两极板上加上５０Ｈｚ的交变电压ｕ＝Ｕ0sinωt，如果所加电压的最大值超过某一值UC时，将开始出现以下现象，电子有时能通过两极板，有时不能通过，求UC大小。