資源簡介

(共22張PPT)
第
十
章
章末素養(yǎng)提升
素養(yǎng)再現(xiàn)
物理觀念 電場能 的性質 1.靜電力做功與電勢能變化之間的關系：
靜電力做正功，即WAB>0，電勢能 ，靜電力做負功，即WAB<0，電勢能_____
2.電勢：電荷在電場中某一點的_______與它的________之比。公式：φ＝_____
3.電勢差：電場中兩點之間_______的差值，也叫作_____。靜
電力做功與電勢差的關系____________或___________
4.等勢面：電場中____________的各點構成的面
5.勻強電場中兩點間的電勢差等于_____________與這兩點間沿___________的距離的乘積，關系式UAB＝_____
減少
增加
電勢能
電荷量
電勢
電壓
WAB＝qUAB
UAB＝
電勢相同
電場強度
電場方向
Ed
物理 觀念 電容器
1.定義式：__________ (比值定義法)
2.平行板電容器電容的決定式：___________
帶電粒子在電場中的加速
C＝
C＝
qU
物理 觀念 帶電粒子在電場中的 偏轉
科學思維 1.科學推理、論證：本章關于電勢能、電勢、電場強度與電勢差的關系等知識的學習都是通過演繹的方式進行的。例如把恒力做功的普遍公式用于勻強電場中靜電力做功的情況，推導出靜電力做功與路徑無關的結論
2.用物理量之比定義新物理量，被定義的新物理量跟定義式中的物理量不是同一研究對象，沒有因果關系，如通過電勢能與電荷量的比值定義電勢，用來描述靜電場能的性質，與試探電荷無關
3.運用類比法分析帶電粒子在勻強電場中的偏轉問題，建立類平拋運動的物理模型
科學 探究 1.能針對電容器充、放電過程中的電壓、電流等物理量的變化提出相關的問題或猜想
2.會根據(jù)實驗電路選擇合適的器材進行實驗；能在初步觀察的基礎上確定記錄數(shù)據(jù)的時間間隔；能通過同學間的合作，記錄不同時刻電流表的讀數(shù)
3.會根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出I－t圖像，推斷電荷量的變化情況
科學態(tài)度與責任 1.通過實驗的操作，形成嚴謹細致，實事求是的科學態(tài)度
2.通過電容器等知識的學習，體會科學、技術、社會之間的密切聯(lián)系，逐漸形成探索自然的內在動力
提能訓練
　(來自魯科教材)電子束焊接機中的電場線如圖中虛線所示。K為陰極，A為陽極， 兩極之間的距離為d，在兩極之間加上高壓U，就會有電子在K極由靜止被加速。電子的電荷量的大小為e，不考慮電子重力，則下列說法正確的是
A.A、K之間的電場強度為
B.電子由K運動到A，其電勢能減小了eU
C.電子到達A極板時的動能大于eU
D.由K沿直線到A， 電勢逐漸降低
例1
√
A、K之間建立的是非勻強電場，公式U＝Ed不適用，因此A、K之間的電場強度不等于，故A錯誤；
電子被加速的過程中只有靜電力做功，根據(jù)動能定理得，Ek－0＝eU，得電子到達A極板時的動能Ek＝eU，故C錯誤；
由能量守恒定律知，由K到A電子的電勢能減小了eU，故B正確；
靜電力對電子做正功，則靜電力向下，電場方向向上，則由K沿直線到A電勢逐漸升高，故D錯誤。
　(2024·貴州卷)如圖，A、B、C三個點位于以O為圓心的圓上，直徑AB與弦BC間的夾角為30°。A、B兩點分別放有電荷量大小為qA、qB的點電荷時，C點的電場強度方向恰好沿圓的切線方向，
則等于
A. B.
C. D.2
例2
√
根據(jù)題意可知兩電荷為異種電荷，假設qA為正電荷，qB為負電荷，兩電荷在C點的電場強度如圖，設圓的半徑為r，根據(jù)幾何知識可得rAC＝r，rBC＝r，tan 60°＝，同時有EA＝，EB＝，聯(lián)立解得，故選B。
　(2024·全國甲卷)在電荷量為Q的點電荷產生的電場中，將無限遠處的電勢規(guī)定為零時，距離該點電荷r處的電勢為k，其中k為靜電力常量，多個點電荷產生的電場中某點的電勢，等于每個點電荷單獨存在的該點的電勢的代數(shù)和。電荷量分別為Q1和Q2的兩個點電荷產生的電場的等勢線如圖中曲線所示(圖中數(shù)字的單位是伏特)，則
A.Q1<0，＝－2 B.Q1>0，＝－2
C.Q1<0，＝－3 D.Q1>0，＝－3
例3
√
根據(jù)兩點電荷周圍的電勢分布可知Q1帶正電，Q2帶負電；由題圖中電勢為0的等勢線可知k＋k＝0，由題圖中距離關系可知＝2，聯(lián)立解得＝－2，故選B。
　(2024·新課標卷)如圖，兩根不可伸長的等長絕緣細繩的上端均系在天花板的O點上，下端分別系有均帶正電荷的小球P、Q；小球處在某一方向水平向右的勻強電場中，平衡時兩細繩與豎直方向的夾角大小相等。則
A.兩繩中的張力大小一定相等
B.P的質量一定大于Q的質量
C.P的電荷量一定小于Q的電荷量
D.P的電荷量一定大于Q的電荷量
例4
√
設Q和P兩球之間的庫侖力為F，繩子的拉力分別為FT1、FT2，Q和P的質量分別為m1、m2，細繩與豎直方向的夾角為θ，對兩小球受力分析，如圖所示，
對于小球Q有
q1E＋FT1sin θ＝F ①
FT1cos θ＝m1g ②
對于小球P有
q2E＋F＝FT2sin θ ③
FT2cos θ＝m2g ④
由①知，F(xiàn)T1sin θ＝F－q1E ⑤
對比③⑤可得FT2>FT1
由②④可得
可知m2>m1；兩小球的電荷量則無法判斷。故選B。
　(來自教科教材)如圖所示，一對水平放置的平行金屬板長為L、間距為d，接在直流電源兩極間，電壓為U。一束質量為m、電荷為q的帶電粒子經(jīng)加速電場(圖中未畫出)加速后，沿水平方向從兩板正中的O點射入。
(1)要想讓所有的粒子都能從右側飛出，粒
子射入電場的初速度要滿足什么條件？
例5
答案　v0≥　
帶電粒子在電場中做類平拋運動，帶電粒子能在下極板最右端射出時，水平方向有最小速度vx，在水平方向有L＝vxt
在豎直方向有d＝at2
又a＝
聯(lián)立解得vx＝
要想讓所有的粒子都能從右側飛出，粒子射入電場的初速度要滿足v0≥
(2)相應的加速電場的電壓應滿足什么條件？
答案　U加≥
設加速電場的電壓為U加，帶電粒子在加速電場中，由動能定理可得qU加
＝m－0
解得U加＝≥
即相應的加速電場的電壓應滿足U加≥。
本課結束
第
十
章章末素養(yǎng)提升
素養(yǎng)再現(xiàn)
物理 觀念 電場能的性質 1.靜電力做功與電勢能變化之間的關系： 靜電力做正功，即WAB>0，電勢能　　　　，靜電力做負功，即WAB<0，電勢能　　　　 2.電勢：電荷在電場中某一點的　　　　　　與它的　　　　　之比。公式：φ=　　　　 3.電勢差：電場中兩點之間　　　　的差值，也叫作　　　　。靜電力做功與電勢差的關系　　　　　　　　或　　　　　　　　 4.等勢面：電場中　　　　　　　　的各點構成的面 5.勻強電場中兩點間的電勢差等于　　　　　　　　與這兩點間沿　　　　　　　的距離的乘積，關系式UAB=　　　　
電容器 1.定義式：　　　　　　(比值定義法) 2.平行板電容器電容的決定式：　　　　　　　
帶電粒子在電場中的加速 將帶電粒子從一個極板處由靜止釋放，到達另一極板時速度為v，則　　　　　　=mv2，v=
帶電粒子在電場中的偏轉 初速度方向：粒子做勻速直線運動，通過電場的時間t=　　　 離開電場時垂直于板方向的分速度vy=at=　　　 速度方向與初速度方向夾角的正切值tan θ==　　　 離開電場時沿靜電力方向的偏移量y=at2=　　　　　
科學 思維 1.科學推理、論證：本章關于電勢能、電勢、電場強度與電勢差的關系等知識的學習都是通過演繹的方式進行的。例如把恒力做功的普遍公式用于勻強電場中靜電力做功的情況，推導出靜電力做功與路徑無關的結論 2.用物理量之比定義新物理量，被定義的新物理量跟定義式中的物理量不是同一研究對象，沒有因果關系，如通過電勢能與電荷量的比值定義電勢，用來描述靜電場能的性質，與試探電荷無關 3.運用類比法分析帶電粒子在勻強電場中的偏轉問題，建立類平拋運動的物理模型
科學探究 1.能針對電容器充、放電過程中的電壓、電流等物理量的變化提出相關的問題或猜想 2.會根據(jù)實驗電路選擇合適的器材進行實驗；能在初步觀察的基礎上確定記錄數(shù)據(jù)的時間間隔；能通過同學間的合作，記錄不同時刻電流表的讀數(shù) 3.會根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出I-t圖像，推斷電荷量的變化情況
科學態(tài)度 與責任 1.通過實驗的操作，形成嚴謹細致，實事求是的科學態(tài)度 2.通過電容器等知識的學習，體會科學、技術、社會之間的密切聯(lián)系，逐漸形成探索自然的內在動力
　　　　　　　　　　　　　　　　
提能訓練
例1　電子束焊接機中的電場線如圖中虛線所示。K為陰極，A為陽極， 兩極之間的距離為d，在兩極之間加上高壓U，就會有電子在K極由靜止被加速。電子的電荷量的大小為e，不考慮電子重力，則下列說法正確的是(　　)
A.A、K之間的電場強度為
B.電子由K運動到A，其電勢能減小了eU
C.電子到達A極板時的動能大于eU
D.由K沿直線到A， 電勢逐漸降低
例2　(2024·貴州卷)如圖，A、B、C三個點位于以O為圓心的圓上，直徑AB與弦BC間的夾角為30°。A、B兩點分別放有電荷量大小為qA、qB的點電荷時，C點的電場強度方向恰好沿圓的切線方向，則等于(　　)
A. B. C. D.2
例3　(2024·全國甲卷)在電荷量為Q的點電荷產生的電場中，將無限遠處的電勢規(guī)定為零時，距離該點電荷r處的電勢為k，其中k為靜電力常量，多個點電荷產生的電場中某點的電勢，等于每個點電荷單獨存在的該點的電勢的代數(shù)和。電荷量分別為Q1和Q2的兩個點電荷產生的電場的等勢線如圖中曲線所示(圖中數(shù)字的單位是伏特)，則(　　)
A.Q1<0，=-2 B.Q1>0，=-2
C.Q1<0，=-3 D.Q1>0，=-3
例4　(2024·新課標卷)如圖，兩根不可伸長的等長絕緣細繩的上端均系在天花板的O點上，下端分別系有均帶正電荷的小球P、Q；小球處在某一方向水平向右的勻強電場中，平衡時兩細繩與豎直方向的夾角大小相等。則(　　)
A.兩繩中的張力大小一定相等
B.P的質量一定大于Q的質量
C.P的電荷量一定小于Q的電荷量
D.P的電荷量一定大于Q的電荷量
例5　如圖所示，一對水平放置的平行金屬板長為L、間距為d，接在直流電源兩極間，電壓為U。一束質量為m、電荷為q的帶電粒子經(jīng)加速電場(圖中未畫出)加速后，沿水平方向從兩板正中的O點射入。
(1)要想讓所有的粒子都能從右側飛出，粒子射入電場的初速度要滿足什么條件？
(2)相應的加速電場的電壓應滿足什么條件？
答案精析
減少　增加　電勢能　電荷量　　電勢　電壓　WAB=qUAB　UAB=　電勢相同　電場強度
電場方向　Ed　C=　
C=　qU　　　　
例1　B　［A、K之間建立的是非勻強電場，公式U=Ed不適用，因此A、K之間的電場強度不等于，故A錯誤；電子被加速的過程中只有靜電力做功，根據(jù)動能定理得，Ek-0=eU，得電子到達A極板時的動能Ek=eU，故C錯誤；由能量守恒定律知，由K到A電子的電勢能減小了eU，故B正確；靜電力對電子做正功，則靜電力向下，電場方向向上，則由K沿直線到A電勢逐漸升高，故D錯誤。］
例2　B　［根據(jù)題意可知兩電荷為異種電荷，假設qA為正電荷，qB為負電荷，兩電荷在C點的電場強度如圖，設圓的半徑為r，根據(jù)幾何知識可得rAC=r，rBC=r，tan 60°=，同時有EA=，EB=，聯(lián)立解得=，故選B。
］
例3　B　［根據(jù)兩點電荷周圍的電勢分布可知Q1帶正電，Q2帶負電；由題圖中電勢為0的等勢線可知k+k=0，由題圖中距離關系可知=2，聯(lián)立解得=-2，故選B。］
例4　B　［設Q和P兩球之間的庫侖力為F，繩子的拉力分別為FT1、FT2，Q和P的質量分別為m1、m2，細繩與豎直方向的夾角為θ，對兩小球受力分析，如圖所示，對于小球Q有
q1E+FT1sin θ=F ①
FT1cos θ=m1g ②
對于小球P有
q2E+F=FT2sin θ ③
FT2cos θ=m2g ④
由①知，F(xiàn)T1sin θ=F-q1E ⑤
對比③⑤可得FT2>FT1
由②④可得=
可知m2>m1；兩小球的電荷量則無法判斷。故選B。］
例5　(1)v0≥　(2)U加≥
解析　(1)帶電粒子在電場中做類平拋運動，帶電粒子能在下極板最右端射出時，水平方向有最小速度vx，在水平方向有L=vxt
在豎直方向有d=at2
又a==
聯(lián)立解得vx=
要想讓所有的粒子都能從右側飛出，粒子射入電場的初速度要滿足v0≥
(2)設加速電場的電壓為U加，帶電粒子在加速電場中，由動能定理可得qU加=m-0
解得U加=≥=
即相應的加速電場的電壓應滿足U加≥。

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