高中物理課件-靜電場(chǎng)復(fù)習(xí)課

高中物理課件-靜電場(chǎng)復(fù)習(xí)課CATALOGUE目錄靜電場(chǎng)基本概念與性質(zhì)庫(kù)侖定律及其應(yīng)用電場(chǎng)線與等勢(shì)面描繪方法帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)規(guī)律靜電場(chǎng)能量問題探討總結(jié)回顧與拓展延伸01靜電場(chǎng)基本概念與性質(zhì)電荷是物質(zhì)的一種屬性，分為正電荷和負(fù)電荷。同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引。電荷電荷周圍存在電場(chǎng)，電場(chǎng)是一種特殊形態(tài)的物質(zhì)，對(duì)放入其中的電荷有力的作用。電場(chǎng)電荷與電場(chǎng)描述電場(chǎng)的力的性質(zhì)的物理量，其大小等于單位電荷在電場(chǎng)中受到的力。電場(chǎng)強(qiáng)度的方向是正電荷在該點(diǎn)所受電場(chǎng)力的方向。電場(chǎng)強(qiáng)度描述電場(chǎng)的能的性質(zhì)的物理量，其大小等于單位正電荷從該點(diǎn)移動(dòng)到參考點(diǎn)（零電勢(shì)點(diǎn)）時(shí)電場(chǎng)力所做的功。電勢(shì)差是兩點(diǎn)間電勢(shì)的差值，反映了電場(chǎng)在這兩點(diǎn)間的能的性質(zhì)。電勢(shì)電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)在靜電場(chǎng)中，導(dǎo)體內(nèi)部電場(chǎng)強(qiáng)度為零，電荷分布在導(dǎo)體的外表面。導(dǎo)體具有良好的導(dǎo)電性能，可以傳導(dǎo)電流。在靜電場(chǎng)中，絕緣體內(nèi)部存在電場(chǎng)，且電荷不能自由移動(dòng)。絕緣體具有極差的導(dǎo)電性能，不能傳導(dǎo)電流。靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體和絕緣體絕緣體導(dǎo)體靜電感應(yīng)當(dāng)一個(gè)帶電體靠近一個(gè)導(dǎo)體時(shí)，由于電荷間的相互作用，導(dǎo)體會(huì)發(fā)生靜電感應(yīng)現(xiàn)象，即導(dǎo)體內(nèi)部電荷重新分布，使得導(dǎo)體兩端出現(xiàn)等量異種電荷。接地導(dǎo)體將導(dǎo)體與大地相連，使導(dǎo)體上的多余電荷通過接地線流入大地，從而消除導(dǎo)體的帶電狀態(tài)。接地導(dǎo)體在防止靜電危害和保障安全方面具有重要作用。靜電感應(yīng)與接地導(dǎo)體02庫(kù)侖定律及其應(yīng)用庫(kù)侖定律表述真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷之間的相互作用力，與它們的電荷量的乘積成正比，與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。適用范圍真空中的點(diǎn)電荷。當(dāng)帶電體的形狀、大小及電荷分布狀況對(duì)它們之間的作用力影響可以忽略時(shí)，可以看成點(diǎn)電荷。庫(kù)侖定律表述及適用范圍點(diǎn)電荷間相互作用力計(jì)算計(jì)算公式$F=kfrac{q_1q_2}{r^2}$，其中$k$為靜電力常量，$q_1$和$q_2$分別為兩個(gè)點(diǎn)電荷的電荷量，$r$為它們之間的距離。注意事項(xiàng)在計(jì)算過程中，要注意電荷量的正負(fù)號(hào)，同號(hào)電荷相互排斥，異號(hào)電荷相互吸引。VS對(duì)于連續(xù)分布的帶電體，可以將其劃分為許多小的帶電單元，每個(gè)單元可以看作點(diǎn)電荷，然后利用庫(kù)侖定律和疊加原理計(jì)算它們之間的相互作用力。注意事項(xiàng)在計(jì)算過程中，要注意每個(gè)帶電單元的電荷量和位置，以及它們之間的距離和方向。計(jì)算方法連續(xù)分布帶電體間相互作用力計(jì)算根據(jù)庫(kù)侖定律可以計(jì)算點(diǎn)電荷在空間中產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度分布，進(jìn)而研究電場(chǎng)的性質(zhì)和特點(diǎn)。電場(chǎng)強(qiáng)度計(jì)算電勢(shì)差計(jì)算帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)靜電場(chǎng)的應(yīng)用利用庫(kù)侖定律可以計(jì)算兩點(diǎn)之間的電勢(shì)差，從而確定電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)。根據(jù)庫(kù)侖定律和牛頓第二定律可以分析帶電粒子在電場(chǎng)中的受力情況和運(yùn)動(dòng)軌跡。庫(kù)侖定律在靜電噴涂、靜電除塵、靜電復(fù)印等靜電場(chǎng)的應(yīng)用中發(fā)揮著重要作用。庫(kù)侖定律在實(shí)際問題中應(yīng)用03電場(chǎng)線與等勢(shì)面描繪方法電場(chǎng)線是描述電場(chǎng)分布情況的曲線，其切線方向表示該點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的方向。電場(chǎng)線定義在電場(chǎng)中引入試探電荷，觀察其受力情況，根據(jù)受力方向繪制出電場(chǎng)線。注意電場(chǎng)線不相交、不相切，且電場(chǎng)線越密集的地方電場(chǎng)強(qiáng)度越大。繪制方法電場(chǎng)線概念及繪制方法等勢(shì)面定義在電場(chǎng)中電勢(shì)相等的各個(gè)點(diǎn)構(gòu)成的面叫做等勢(shì)面。繪制方法根據(jù)電場(chǎng)線與等勢(shì)面的關(guān)系，即等勢(shì)面一定與電場(chǎng)線垂直，且電勢(shì)沿電場(chǎng)線方向降低最快。因此，可以通過確定電場(chǎng)線的方向和電勢(shì)的大小來繪制等勢(shì)面。等勢(shì)面概念及繪制方法根據(jù)電場(chǎng)線的方向可以判斷電勢(shì)的高低，即沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐漸降低。判斷電勢(shì)高低判斷場(chǎng)強(qiáng)大小判斷電荷運(yùn)動(dòng)情況通過電場(chǎng)線的疏密程度可以判斷場(chǎng)強(qiáng)的大小，即電場(chǎng)線越密集的地方場(chǎng)強(qiáng)越大。根據(jù)電荷的受力情況可以判斷電荷在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)情況，如加速、減速、勻速等。030201利用電場(chǎng)線和等勢(shì)面分析問題解析帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)情況，包括加速、減速和偏轉(zhuǎn)等問題。例題1解析利用等勢(shì)面判斷電勢(shì)高低和場(chǎng)強(qiáng)大小的問題，包括等勢(shì)面的形狀、電勢(shì)差與場(chǎng)強(qiáng)的關(guān)系等問題。例題2解析靜電場(chǎng)中導(dǎo)體和絕緣體的性質(zhì)和應(yīng)用問題，包括靜電感應(yīng)、靜電屏蔽和尖端放電等問題。例題3典型例題解析04帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)規(guī)律

帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中受力分析電場(chǎng)力帶電粒子在電場(chǎng)中受到的電場(chǎng)力$F=qE$，方向與電場(chǎng)強(qiáng)度方向相同或相反。重力對(duì)于微觀粒子，如電子、質(zhì)子等，重力通?？梢院雎圆挥?jì)。但對(duì)于帶電液滴、塵埃等宏觀粒子，重力不能忽略。洛倫茲力當(dāng)帶電粒子垂直于磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)受到洛倫茲力的作用。但在靜電場(chǎng)中，洛倫茲力不存在。帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡和速度變化規(guī)律帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡通常是拋物線或直線，取決于粒子的初速度和電場(chǎng)力的方向。運(yùn)動(dòng)軌跡由于電場(chǎng)力的作用，帶電粒子的速度大小和方向都會(huì)發(fā)生變化。根據(jù)牛頓第二定律，加速度$a=F/m=qE/m$，因此粒子的速度變化與電場(chǎng)強(qiáng)度、粒子質(zhì)量和電荷量有關(guān)。速度變化帶電粒子在電場(chǎng)中移動(dòng)時(shí)，電勢(shì)能會(huì)發(fā)生變化。電勢(shì)能的變化量等于電場(chǎng)力所做的功，即$DeltaE_p=-W=-Fd$，其中$d$是粒子在電場(chǎng)方向上的位移。根據(jù)動(dòng)能定理，合外力所做的功等于物體動(dòng)能的變化。在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，電場(chǎng)力所做的功等于帶電粒子動(dòng)能的變化量。電勢(shì)能變化動(dòng)能變化帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中能量變化規(guī)律典型例題解析例題1：一帶電粒子以初速度$v_0$垂直射入勻強(qiáng)電場(chǎng)中，已知粒子的電荷量為$q$，質(zhì)量為$m$，電場(chǎng)強(qiáng)度為$E$。求粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡和速度變化規(guī)律。解析：由于粒子初速度與電場(chǎng)方向垂直，因此粒子做類平拋運(yùn)動(dòng)。根據(jù)牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，可以求出粒子的加速度、速度變化規(guī)律和運(yùn)動(dòng)軌跡。例題2：一帶電液滴在勻強(qiáng)電場(chǎng)和重力場(chǎng)的復(fù)合場(chǎng)中做直線運(yùn)動(dòng)，已知液滴的質(zhì)量為$m$，電荷量為$q$，電場(chǎng)強(qiáng)度為$E$，重力加速度為$g$。求液滴的運(yùn)動(dòng)速度和能量變化規(guī)律。解析：液滴在復(fù)合場(chǎng)中做直線運(yùn)動(dòng)，說明液滴所受合力方向與運(yùn)動(dòng)方向相同或相反。根據(jù)受力分析和牛頓第二定律，可以求出液滴的加速度和運(yùn)動(dòng)速度變化規(guī)律。同時(shí)，根據(jù)功能關(guān)系和動(dòng)能定理，可以求出液滴的能量變化規(guī)律。05靜電場(chǎng)能量問題探討電荷在電場(chǎng)中具有的勢(shì)能，與電荷量和電勢(shì)有關(guān)。電勢(shì)能兩點(diǎn)間電勢(shì)的差值，表示電場(chǎng)在這兩點(diǎn)間的勢(shì)能差。電勢(shì)差電勢(shì)相等的點(diǎn)構(gòu)成的面，垂直于電場(chǎng)線，等勢(shì)面密集處電場(chǎng)強(qiáng)。等勢(shì)面電勢(shì)能、電勢(shì)差和等勢(shì)面關(guān)系電容器充電過程電源將能量以電場(chǎng)能的形式儲(chǔ)存在電容器中。電容器儲(chǔ)能公式W=(1/2)CU^2，其中C為電容，U為電容器兩端電壓。電容器放電過程電容器將儲(chǔ)存的電場(chǎng)能釋放出來。電容器儲(chǔ)存能量計(jì)算靜電場(chǎng)中的功能關(guān)系電場(chǎng)力做功等于電勢(shì)能的減少量。應(yīng)用舉例求解電荷在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡、速度變化等問題。能量守恒定律在靜電場(chǎng)中，電荷移動(dòng)時(shí)電場(chǎng)力做功，電場(chǎng)能與其他形式的能相互轉(zhuǎn)化，但總能量保持不變。靜電場(chǎng)能量守恒定律應(yīng)用典型例題解析求解點(diǎn)電荷在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡和速度變化。分析平行板電容器充電后的能量?jī)?chǔ)存情況。應(yīng)用能量守恒定律解決復(fù)雜電路中的能量轉(zhuǎn)化問題。探討靜電場(chǎng)中的能量轉(zhuǎn)化與守恒在實(shí)際問題中的應(yīng)用。例題1例題2例題3例題406總結(jié)回顧與拓展延伸本節(jié)知識(shí)點(diǎn)總結(jié)回顧電場(chǎng)強(qiáng)度定義電場(chǎng)強(qiáng)度的物理意義和計(jì)算方法，以及電場(chǎng)強(qiáng)度的矢量性質(zhì)和疊加原理。庫(kù)侖定律描述點(diǎn)電荷間相互作用力的規(guī)律，以及庫(kù)侖定律在電場(chǎng)中的應(yīng)用。靜電場(chǎng)的基本概念包括電荷、電場(chǎng)、電勢(shì)等基本概念的定義和性質(zhì)。電勢(shì)與電勢(shì)差理解電勢(shì)的物理意義和電勢(shì)差的計(jì)算方法，掌握等勢(shì)面的概念和性質(zhì)。電場(chǎng)中的導(dǎo)體和絕緣體了解導(dǎo)體和絕緣體在電場(chǎng)中的性質(zhì)和行為，包括靜電感應(yīng)、靜電平衡等概念。明確電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)的物理意義不同，電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量而電勢(shì)是標(biāo)量，二者之間沒有直接關(guān)系。電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)的關(guān)系庫(kù)侖力是電荷間的相互作用力，與電荷的電量和距離有關(guān)；而萬有引力是物體間的相互作用力，與物體的質(zhì)量和距離有關(guān)。庫(kù)侖力與萬有引力的區(qū)別電場(chǎng)線是描述電場(chǎng)分布情況的曲線，等勢(shì)面是電勢(shì)相等的點(diǎn)構(gòu)成的曲面。在靜電場(chǎng)中，電場(chǎng)線與等勢(shì)面垂直且指向電勢(shì)降低的方向。電場(chǎng)線與等勢(shì)面的關(guān)系易錯(cuò)易混點(diǎn)辨析命題趨勢(shì)預(yù)測(cè)結(jié)合歷年高考物理試題分析，靜電場(chǎng)部分可能涉及的知識(shí)點(diǎn)包括基本概念、