1、第六单元 静电场知识框架 第六单元 知识框架 第六单元 知识框架 第六单元 知识框架 考试说明 第六单元 考试说明 新课程标准 考试说明 要求(1)了解静电现象及其在生活和生产中的应用用原子结构和电荷守恒的知识分析静电现象(2)知道点电荷，体会科学研究中的理想模型方法知道两个点电荷间相互作用的规律通过静电力与万有引力的对比，体会自然规律的多样性与统一性物质的电结构、电荷守恒静电现象的解释点电荷库仑定律静电场电场强度、点电荷的场强第六单元 考试说明 新课程标准 考试说明 要求(3)了解静电场，初步了解场是物质存在的形式之一理解电场强度会用电场线描述电场(4)知道电势能、电势，理解电势差了解电势差
2、与电场强度的关系(5)观察常见电容器的构造，了解电容器的电容举例说明电容器在技术中的应用.电场线电势能、电势电势差匀强电场中电势差与电场强度的关系带电粒子在匀强电场中的运动常见电容器电容器的电压、电荷量和电容的关系复习策略 第六单元 复习策略 本单元内容是高考能力考查依托的重点之一，是高考命题的必考内容，命题有以下特点：1主要考查对电场基本概念的理解、库仑定律的应用、带电粒子在电场中的运动等，对思维的发散性和深刻性要求较高选择题一般是与电场线、电势、电势差、电容器、电场力做功、带电粒子在电场中的曲线运动等结合命题，综合计算题则常将带电粒子在电场中的运动、受力平衡、牛顿运动定律、动能定理、带电粒
3、子在组合场或复合场中的运动综合到一起作为综合命题中的知识点来体现；第六单元 复习策略 2联系生活实际、科技信息是高考命题的趋势，如静电除尘、电容式传感器、静电喷涂等，考查运用知识的能力、建立物理模型的能力和解决实际问题的能力本单元复习时应注重基本概念与规律的理解与掌握、注重用力学方法处理带电粒子的运动，建议复习时突破以下重点或难点：1透彻理解基本概念，准确地掌握电场强度、电场线、电势、电势能、电势差、电场力做功的区别与联系，并熟练地应用概念分析和描述带电粒子的运动第六单元 复习策略 2掌握处理问题的方法，处理带电体的平衡和加速问题与力学中的平衡和加速问题类比、处理带电粒子在匀强电场中的偏转的方
4、法与平抛运动处理方法类比通过对比和类比，找到知识与方法的相似之处和不同之处，有利于知识的系统掌握和解决问题能力的提高3关注带电粒子在周期性变化的电场中的运动，根据带电粒子受力的变化分析带电粒子的运动规律，利用牛顿运动定律结合运动学知识进行求解使用建议 第六单元 使用建议 1本单元概念、公式多，在复习单元知识时应注意：(1)辨析概念：通过对比，使学生真正理解各物理量之间的区别与联系(2)总结方法：带电粒子在匀强电场中的直线运动问题，可以用牛顿运动定律结合运动学规律求解，也可以应用动能定理求解；带电粒子在匀强电场中的偏转问题，通常应用运动的分解或动能定理求解；带电粒子在非匀强电场中的运动问题，一般
5、用动能定理求解2课时安排本单元建议安排 8 课时，第 26 讲、第 27 讲各 2 课时，第 28 讲 3课时，单元训练 1 课时第27讲 电场的力的性质 第27讲 电场的力的性质 编读互动 第27讲 编读互动 1电荷守恒定律和库仑定律是电场中最基本的规律，是分析电场问题的基础，在高考中，库仑定律常常与物体的平衡、牛顿运动定律等力学知识结合起来考查电场强度、电场线、电场力是反映电场力的性质的物理量，高考常常考查电场线分布特征、电场强度的叠加原理等2本讲引入电场力的概念，要求学生能用电场线描述电场，会求真空中点电荷产生的电场强度(1)通过例 1 和变式题复习库仑定律与平衡问题的应用(2)通过例
6、2 复习怎样利用电场线描述电场强度(3)通过例 3 复习电场强度的叠加原理(4)通过例 4和变式题复习求解库仑定律与动力学综合问题的解决方法和技巧考点整合 第27讲 考点整合 一、电荷：1.三种起电方式：使物体带电的过程叫做起电，起电有三种方式：_、接触起电、_.2.正负电荷与电荷中和自然界中只存在两种电荷：正电荷和_正负电荷相遇会发生电荷中和现象3.电荷的量度与单位(1)单位：_，符号：_.(2)元电荷：质子或电子带电荷量的绝对值，用符号 e 表示.1e_ C，元电荷是带电体所带的最小电量单位摩擦起电感应起电负电荷1.61019 库仑C第27讲 考点整合(3)电荷守恒定律：电荷既不能_，也不
7、能消灭，它只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一个部分；在转移过程中，电荷的总量_4.点电荷(1)概念：点电荷是一种_的物理模型，实际是_的(2)条件：当带电体间的距离比它们自身的_大得多，以致带电体的形状和大小及电荷分布状况对它们之间的相互作用力的影响可以_时，带电体才可以视为点电荷带电体很小，不一定可视为点电荷，带电体很大，也不一定不能视为点电荷创生保持不变理想化不存在大小忽略不计第27讲 考点整合 5.库仑定律(1)内容：真空中两个静止的点电荷之间的相互作用力，与它们的_的乘积成正比，与它们之间_的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上(2)公式：FkQ1Q2r2
8、，k 是_常量，其数值为 9.0109Nm2/C2.(3)成立条件：真空中的_电荷量距离静电力点电荷第27讲 考点整合 二、电场1.概念：电场是一种_，它存在于电荷的周围，电荷间的作用是通过_发生的2.特性：电场的最基本性质是对_有力的作用3.电场强度对力的性质的描述(1)概念：描述电场的力的性质的物理量试探电荷在电场中某个位置所受的_跟它的_的比值，叫做该点的电场强度物质电场放入其中的电荷电场力电荷量第27讲 考点整合(2)定义式：E_.(3)单位：电场强度的单位是_，符号为 N/C，另一个单位是_，符号为 V/m,1 N/C1 V/m.(4)矢量性：电场强度是矢量，电场强度的方向与正电荷在
9、该点所受的电场力的方向_(5)决定因素：由_的性质决定，与试探电荷无关(6)点电荷的电场：E_.(7)电场强度的叠加：电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的_Fq牛顿/库仑伏特/米相同电场本身kQr2矢量和第27讲 考点整合 4.电场线形象描述电场(1)概念：电场线是为了形象地描述电场而_的曲线，实际并不存在(2)特点电场线是起源于_电荷或无穷远处，终止于无穷远处或_电荷；电场线在电场中不_；电场强度较大的地方电场线_，电场强度较小的地方电场线_；电场线上每一点的切线方向表示该点的_的方向假想正负相交较密较疏电场强度第27讲 考点整合 5.匀强电场(1)定义：如果电场中各点
10、电场强度的大小_，方向_，这样的电场叫做匀强电场；(2)电场线特点：相互_、疏密_的直线；图 271(3)产 生：带 有 _ 电 荷 的 平 行 正 对 的 两 金 属 板 之 间 除_外的电场是匀强电场如图 271 所示相等相同平行均匀等量异种边缘第27讲 考点整合 6.几种典型的电场的电场线(如图 272 所示)图 272要点探究 探究点一 库仑定律与平衡问题第27讲 要点探究 1.电荷的分配规律(1)两个相同的导体球，一个带电，一个不带电，接触后电荷量平分；(2)两个相同导体球带同种电荷，先接触再分离，则电荷量平分；(3)两个相同导体球带异种电荷，先接触再分离，则其电荷量先中和再平分第2
11、7讲 要点探究 2.对库仑定律的深入理解(1)Fkq1q2r2，r 指两点电荷间的距离对可视为点电荷的两个均匀带电球，r 为两球心间的距离(2)两个电荷间的距离 r0 时，电荷不可视为点电荷，它们之间的静电力不能认为趋于无限大3.与静电力结合的平衡问题(1)带电物体的平衡是指物体受静电力和其他力作用下处于静止状态或匀速直线运动状态与力学中相比多了一个静电力，同样遵循所有的力学规律第27讲 要点探究(2)处理平衡问题的常用方法正如在之前已经复习过的那样，处理平衡问题，建立力的关系，常用以下几种方法：合成法：若带电体受到三个力的作用，可以根据平行四边形定则求出任意两个力的合力，两个力的合力与第三个
12、力大小相等，方向相反正交分解法：建立平面直角坐标系 xOy，把不在 x、y 方向上的力沿 x、y 方向分解，分别列出 x、y 方向的平衡方程 Fx0，Fy0，再结合力的定义式联立求解第27讲 要点探究(3)三电荷平衡问题在两个固定点电荷周围放置第三个自由的点电荷，第三个自由的点电荷处于平衡状态时，第三个电荷必位于同种电荷之间或异种电荷外侧，三个电荷共线，且第三个电荷距离大电量电荷远，同时第三个电荷的电量、电荷种类不受限制三个自由的点电荷在一条直线上都处于平衡状态时，两边的为同种电荷，中间的为异种电荷，中间电荷的电量最小，两边与中间距离近的电荷，电量小，距离远的电荷，电量大.第27讲 要点探究
13、例 1 如图 273 所示，三个小球 a、b、c 在同一竖直平面内分别用三根绝缘细线悬挂在同一点 O，细线的长度关系为 OaObOc，让三球带电后它们能静止在图中位置此时细线 Oc 沿竖直方向，a、b、c 连线恰构成一等边三角形，则下列说法正确的是()图 273A.a、b、c 三球质量一定相等B.a、b、c 三球所带电荷量一定相等C.细线 Oa、Ob 所受拉力大小相等D.a、b、c 三球所受静电力大小一定相等第27讲 要点探究 例 1C 解析 以小球 c 为研究对象，受到 4 个力的作用：重力方向竖直向下，Oc 绳的拉力方向竖直向上，a 球对 c球的静电力 Fac 和 b 球对 c 球的静电力
14、 Fbc，由于小球 c 处于平衡状态，所以 Fac 和 Fbc 的合力必沿竖直方向，因为 a、b、c 构成一等边三角形，所以 FacFbc.分别对 a、b 两球进行受力分析，根据力的正交分解、物体的平衡条件和牛顿第三定律易得，细线Oa、Ob 所受拉力大小相等，选项 C 正确对 a、b、c 三球的质量、带电荷量没有要求，可能相等，也可能不相等，选项 A、B错误若三球的带电荷量不相等，三球所受的静电力也不相等，选项 D 错误第27讲 要点探究 点评 解决物体的平衡问题可以应用平行四边形定则求出其中两个力的的合力与其余力的合力方向必须在一条直线上，也可以采用正交分解法列方程求解，不同的受力通常采用不
15、同的方法，如本题中对 c 球用第一种方法，而对 a、b 球用第二种方法第27讲 要点探究 如图 274 所示，A、B、C 分别表示在一条直线上的三个点电荷，已知 A、B 之间的距离为 L，B、C 之间的距离为 4L，且每个电荷都处于平衡状态，则下列说法错误的是()A.A 和 B 为异种电荷，A 和 C 为同种电荷B.如果 A 为正电荷，则 B、C 为负电荷C.A、B、C 电荷量的绝对值相比，B 最小D.A、C 两电荷在 B 处产生的合电场强度为零 第27讲 要点探究 变式题 B 解析 因三个点电荷都处于平衡状态，所以电荷 A、B 对电荷 C 的静电力等大反向，所以 A、B 为异种电荷，根据库仑
16、定律有kqAqC5L2kqBqC4L2，解得qAqB2516；同理，电荷 A、C 对 B 电荷的静电力等大反向，知 A、C 为同种电荷，qAqC 116，故选项 A、C 正确因 B 电荷处于平衡状态，所以电荷 A、C 在 B 处的合场强必为零，选项 D 正确 探究点二 对电场强度与电场线的理解第27讲 要点探究 第27讲 要点探究 2.对电场强度的理解电场强度是描述电场力的性质的物理量，由电场本身的性质决定，与放入电场中的试探电荷无关电场强度的定义公式只是测量电场中某点的电场强度的一种方法，不是电场强度的决定式，不能认为电场强度与试探电荷所受的静电力成正比，与电荷的电量成反比3.电场线与带电粒
17、子的运动轨迹的比较(1)电场线是形象描述电场的强弱和方向的曲线，由电场的性质决定，与放入电场中的带电粒子等无关，一旦电场确定，电场线的疏密和各点的方向就确定了第27讲 要点探究(2)带电粒子的运动轨迹由带电粒子的初速度和所受的静电力决定，静电力只能决定带电粒子的加速度的大小和方向，带电粒子的加速度方向沿着电场线的切线方向只有在电场线是直线，带电粒子的初速度方向平行电场线或初速度为零的情况下，带电粒子的运动轨迹才与电场线重合第27讲 要点探究 例 2 一个负点电荷仅受电场力的作用，从某电场中的 a 点由静止释放，它沿直线运动到 b 点的过程中，动能 Ek 随位移 x 变化的关系图象如图 275
18、甲所示，则能与图线相对应的电场线分布图是图乙中的()图 275第27讲 要点探究 例 2 B 解析 由动能定理得：WEk0，解得 EkWFx.由图象可得 Ekkx，k 为不变的比例系数，联立解得电场力 Fk 不变，即电场为匀强电场，负电荷所受静电力方向与电场强度方向相反，故选项 B 正确第27讲 要点探究 点评 先根据图象分析电荷的动能与电荷运动的位移的关系，再结合动能定理得出电荷受到的静电力是恒力，说明电场是匀强电场，根据负电荷受到的静电力与电场强度的方向相反和匀强电场的电场线特点得出正确结果第27讲 要点探究 如图 276 所示，实线为不知方向的三条电场线，从电场中M 点以相同速度飞出 a
19、、b 两个带电粒子，运动轨迹如图 276 中虚线所示，则()图 276A.a 一定带正电，b 一定带负电B.a 的速度将减小，b 的速度将增大C.a 的加速度将减小，b 的加速度将增大D.两个粒子的动能一个增加一个减小第27讲 要点探究 变式题 C 解析 因不知电场线的方向，无法判断 a、b 的电性；由图可知，a、b 初速度的方向相同，而运动轨迹不同，说明a、b 电性相反；电场力对二者均做正功，两粒子的动能都增加，b 运动过程中电场线越来越密，所受的电场力越来越大，加速度越来越大，故选项 C 正确 探究点三 电场强度的叠加第27讲 要点探究 1.两等量同种电荷周围电场的叠加(1)电荷之间连线上
20、及其延长线上的电场等量同种点电荷连线上中点的场强为零从连线上中点到点电荷处场强逐渐增大若为等量正电荷，连线上场强方向从正电荷指向连线上中点；若为等量负电荷，连线上场强方向从连线上中点指向负电荷两点电荷连线中点附近的电场非常弱，场强非常小，但不为零在两电荷连线的延长线上，沿着延长线远离电荷场强逐渐减小，若是等量正电荷，场强方向沿着延长线背离正电荷；若是等量负电荷，场强方向沿着延长线指向负电荷第27讲 要点探究(2)电荷之间连线中垂线上的电场(如图 277 所示)图 277两等量点电荷连线中垂线上，场强方向总是沿着中垂线，远离连线中点(等量正电荷)或指向连线中点(等量负电荷)在中垂线上从连线中点到
21、无限远，场强先变大后变小第27讲 要点探究 2.两等量异种电荷周围电场的叠加(1)电荷之间连线上及其延长线上的电场等量异种点电荷连线上的各点场强方向从正电荷指向负电荷，沿连线从正电荷到负电荷场强先变小后变大，连线中点场强最小在两电荷连线的延长线上，负电荷一侧方向沿着延长线指向负电荷，正电荷一侧方向沿着延长线背离正电荷(2)电荷之间连线中垂线上的电场(如图 278 所示)图 278第27讲 要点探究 等量异种点电荷连线的中垂线上，场强方向均相同且总与中垂线垂直在等量异种点电荷中垂线上，与两点电荷连线的中点等距离的各点场强大小相等，连线中点场强最大 3.均匀带电球体(球壳)外电场的叠加 计算均匀带
22、电球体(球壳)外某点的电场强度，可以认为电荷全部集中在球心，利用公式 EkQr2(r为球外该点到球心的距离，Q 为带电球体带电量)进行计算 第27讲 要点探究 例 3 2010福建卷 物理学中有些问题的结论不一定必须通过计算才能验证，有时只需通过一定的分析就可以判断结论是否正确如图 279 所示为两个彼此平行且共轴的半径分别为 R1 和 R2的圆环，两圆环上的电荷量均为 q(q0)，而电荷均匀分布两圆环的圆心 O1 和 O2 相距为 2a，连线的中点为 O，轴线上的 A 点在O 点右侧与 O 点相距为 r(ra)试分析判断下列关于 A 点处电场强度大小 E 的表达式(式中 k 为静电力常量)正
23、确的是()第27讲 要点探究 A.EkqR1R21ar2kqR2R22ar2B.EkqR1R21ar232kqR2R22ar232C.EkqarR21ar2 kqarR22ar2D.EkqarR21ar232kqarR22ar232第27讲 要点探究 例 3 D 解析 根据电场强度的单位是 N/C，可以得出 A、C 错误；假设 ra，此时 A 点位于 O2 点，A 点电场强度应等于左侧小圆环的电荷在该处产生的场强，电场强度的表达式为一项，而 B 项中 E 的表达式为两项的组合，应排除；综上所述，只能选 D 项第27讲 要点探究 点评 两个点电荷产生的电场的叠加，可以分别求出点电荷在该点产生的电
24、场强度，利用平行四边形定则求出合场强；对于两个带电体在空间一点产生的电场的场强，可以采用极限法处理第27讲 要点探究 ab 是长为 L 的均匀带电细杆，P1、P2 是位于 ab 所在直线上的两点，位置如图 2710 所示ab 上电荷产生的静电场在 P1 处的场强大小为 E1，在 P2 处的场强大小为 E2.则以下说法正确的是()图 2710A.两处的电场方向相同，E1E2B.两处的电场方向相反，E1E2C.两处的电场方向相同，E1E2D.两处的电场方向相反，E1E2第27讲 要点探究 变式题 D 解析 在 ab 上找到 a 关于 P1 点的对称点 c，如图所示，那么 ac 段在 P1 处的场强
25、为零，即 ab 段在 P1 处产生的场强等效于 cb 段在该点产生的场强而 P2 处的场强为 ac 与 cb 段在该点的合场强，其中 cb 段分别在 P1 处和 P2 处产生的场强大小相等，所以 E2E1，且两处的电场方向相反，D 选项正确 探究点四 电场力与动力学问题第27讲 要点探究 电场力虽然从本质上区别于力学中的重力、弹力、摩擦力，但产生的效果服从于牛顿力学中的所有规律，因此有关电场力作用下带电体的运动问题，应根据力学解题思路去分析1.解决与电场力有关的动力学问题的一般思路(1)选择研究对象(多为一个带电体，也可以是几个带电体组成的系统)；(2)对研究对象进行受力分析，包括电场力、重力
26、(基本粒子如电子、质子、正负离子等在没有明确指出或暗示时一般不计重力，带电体如带电油滴、带电小球、带电尘埃等一般计重力)；第27讲 要点探究(3)分析研究对象所处的状态是平衡状态(静止或匀速直线运动)还是非平衡状态(变速运动等)；(4)由平衡条件或牛顿第二定律结合运动规律求解，带电粒子在电场中的加速问题可以从受力的角度来分析，根据牛顿第二定律和运动学公式求解，也可以从能量的角度用动能定理求解，对于带电粒子在交变电场中的运动往往用 vt 图象求解第27讲 要点探究 2.静电力对电荷的加速度的影响电荷受到的静电力使电荷产生加速度，当电荷只受静电力的作用时，电荷的加速度完全由静电力决定，若静电力不变
27、，则加速度不变，若静电力变化，则加速度变化，加速度的方向始终与静电力的方向相同当电荷除了受到静电力作用还受到其他力的作用时，电荷的加速度是静电力产生的加速度与其他力产生的加速度的矢量和第27讲 要点探究 例 4 光滑绝缘的水平面上固定着三个带电小球 A、B、C，它们的质量均为 m，间距均为 r，A、B 带等量正电荷 q.现对 C 球施一水平力 F 的同时，将三个小球都放开，如图 2711 所示，欲使得三个小球在运动过程中保持间距 r 不变，求：(1)C 球的电性和电荷量(2)力 F 及小球的加速度 a.图 2711第27讲 要点探究 例 4(1)负电 2q(2)3 3kq2r2 3kq2mr2
28、 方向均垂直 AB 的连线向右第27讲 要点探究 解析(1)带电小球 A、B、C 一起向右匀加速直线运动，球 A 受力如图所示，球 A 受静电斥力 FAB 和静电引力 FAC作用，所以球 C 带负电由库仑定律 FABkq2r2，FACkqqCr2第27讲 要点探究 正交分解 FAC，有 FACcos60FAB0解得 qC2q(2)对球 A 应用牛顿第二定律得 FACsin60ma解得 a 3kq2mr2对三球整体应用牛顿第二定律得 F3ma3 3kq2r2加速度和水平力的方向相同，均垂直 AB 的连线向右第27讲 要点探究 点评 A、B、C 三球在运动过程中间距不变，则三球一起做匀加速直线运动
29、，其加速度相等是解题的关键利用隔离法求 A、C 之间的静电力，从而求解球 C 的电性和电荷量及加速度，利用整体法求 C 球受到的水平力第27讲 要点探究 如图 2712 所示，光滑绝缘水平面上固定着 A、B、C三个带电小球，它们的质量均为 m，间距均为 r，A、B 两球带正电，A 带电量 QA10q，B 带电量 QBq，若小球 C 上加一个水平向右的恒力，欲使 A、B、C 始终保持 r 的间距运动，求：(1)C 球的电性和电量 QC；(2)水平力 F 的大小图 2712第27讲 要点探究 变式题(1)负电 403 q(2)70kq2r2第27讲 要点探究 解析 对 A、B、C 系统研究得：a F3mA 球受到 B 球库仑斥力 F1 和 C 球库仑力 F2 后，要产生水平向右加速度，故 F2 必为引力，C 球带负电对 C 球：FkQAQC2r2 kQBQCr2ma对 A 球：kQAQC2r2 kQBQAr2ma联立可得：QC403 q,F70kq2r2
