高三物理复习教案.docx

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高三物理复习教案

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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）

[问题3]我们知道，公式

表示点电荷Q的场中的某一点的电场强度，得到的单位为N/C；公式

表示匀强电场中的场强。

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l，（l<

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整个圆环产生的电场的合场强，因题目中有条件l<

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。

答案：

，方向：

指向AB

[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。

答案：

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1]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：

（1）电容的定义

；单位：

法拉F。

（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，则A、B间和B、C间的场强大小之比E1：

E2=？

A、C板各带电量多少？

，则A、B间和B、C间的场强大小之比E1:

E2=？

A、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，它们的电势分别为U，

U和

U，一个带电粒子从等势面a上某处由静止释放后，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，在电场中受电场力作用以恒定速率v0经过同一圆弧上的二点a、b，测得

，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FA与电荷电量q的比，

，场强是矢量。

（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。

（3）描述：

（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

点电荷Q激发的电场中某点A的场强为

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点所受的电势能

与电荷电量q的比，

。

电势是标量。

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电场力所做的功WAB与电荷电量q的比，

（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。

（2）在匀强电场中，

，UAB是A、B两点间的电势差。

dAB是A、B两点沿电场线方向的距离。