粤教版物理选修3-1 同步教学课件：归纳与整理1 电场18张PPT

课件18张PPT。专题一专题二专题三专题四专题一、电场力与平衡知识的综合
专题讲解:1.同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引.库仑力实质上就是电场力,与重力、弹力一样,它也是一种基本力.注意力学规律的应用及受力分析.
2.明确带电粒子在电场中的平衡问题,实际上属于力学平衡问题,其中仅在分析过程中多了一个电场力而已.
3.求解这类问题时,需应用有关力的平衡知识,在正确的受力分析的基础上,运用平行四边形定则、三角形定则或建立平面直角坐标系,应用共点力作用下物体的平衡条件、灵活方法(如合成分解法、矢量图示法、相似三角形法、整体法等)去解决.
注意:(1)受力分析时只分析性质力,不分析效果力;只分析外力,不分析内力.
(2)平衡条件的灵活应用.专题一专题二专题三专题四【例1】 如图所示,在一电场强度沿纸面方向的匀强电场中,用一绝缘丝线系一带电小球,小球的质量为m,电荷量为q,为了保证当丝线与竖直方向的夹角为60°时,小球处于平衡状态,则匀强电场的电场强度大小不可能为(　　) (导学号51120042)思路分析：本题考查了三力作用下的物体平衡问题.通过矢量图示法求得电场强度E的最小值,便可迅速求得电场强度E大小的可能值.专题一专题二专题三专题四解析：取小球为研究对象,它受到重力mg、丝线的拉力F和电场力Eq的作用.因小球处于平衡状态,则它受到的合外力等于零,由平衡条件知,F和Eq的合力与mg是一对平衡力.根据力的平行四边形定则可知,当电场力Eq的方向与丝线的拉力方向垂直时,电场力为最小,如图所示,则Eq=mgsin 60°,得最小电场强度 .
答案：B专题一专题二专题三专题四专题二、电场力做功与电势能的变化、电势差的关系问题
专题讲解:1.电场力做功的问题是电场中的一类重要问题,这类问题包括电场力做功的数值的计算及正负判断、电势能变化的计算、电势差的计算及电势高低的判断等.
2.求解这类问题要从能量这条主线出发,熟练运用相关公式,如电势差的定义式 ,电场力做功和电势能变化之间的关系W=-ΔE等,还要应用能量守恒定律.专题一专题二专题三专题四注意:(1)电场力做功的特点:只与初末位置有关,与经过的路径无关.(对比重力做功)
(2)电场力做功和电势能变化的关系:电场力做正功,电势能减少,电场力做负功,电势能增加,且电场力所做的功等于电势能的变化.(对比重力做功与重力势能的变化关系)
(3)如果只有电场力做功,则电势能和动能相互转化,且两能量之和保持不变.这一规律虽然没有作为专门的物理定律给出,但完全可以直接用于解答有关问题.专题一专题二专题三专题四【例2】如图所示,虚线表示等势面,相邻两等势面间的电势差相等.有一带正电的小球在电场中运动,实线表示该带正电的小球的运动轨迹.小球在a点的动能等于20 eV,运动到b点时的动能等于2 eV.若取c点为电势零点,则当这个带电小球的电势能等于6 eV时(不计重力和空气阻力),它的动能等于(　　)(导学号51120043)
A.16 eV B.8 eV
C.6 eV D.4 eV
思路分析：只有电场力做功,电势能与动能的和保持不变,只要能找到这个不变值,就能确定任意一个电势能所对应的动能.专题一专题二专题三专题四解析：因为相邻两等势面间电势差相等,设为U.
则3qU=Eka-Ekb=18 eV,解得
由b到c电场力做正功,电势差Ubc=2U= eV,所以小球的动能增加qUbc=12 eV,到达c点时的动能为Ekc=2 eV+12 eV=14 eV.因为取c点为电势零点,则小球在c点电势能为零,即小球在c点时电势能与动能的和为14 eV,且在任何位置都为这一值不变.因此,当小球的电势能为6 eV时,动能为14 eV-6 eV=8 eV,B正确.
答案：B专题一专题二专题三专题四专题三、研究带电粒子在电场中运动的两条主线
专题讲解:带电粒子在电场中的运动,是一个综合电场力、电势能的力学问题,研究的方法与质点动力学相同,同样遵循运动的合成与分解、力的独立作用原理、牛顿运动定律、动能定理、功能关系等力学规律.研究时,主要可以按以下两条线索展开.
1.力和运动的关系——牛顿第二定律.
根据带电粒子受到的电场力,用牛顿第二定律找出加速度,结合运动学公式确定带电粒子的速度、位移等.这条线索通常适用于恒力作用下做匀变速运动的情况.专题一专题二专题三专题四2.功和能的关系——动能定理及能量守恒定律.
带电的物体在电场中具有一定的电势能,同时还可能具有动能和重力势能等机械能,用能量观点处理问题是一种简捷的方法,处理有关能量的问题要注意以下几点:
(1)只要外力做功不为零,物体的动能就要改变(动能定理).
(2)重力只要做功,物体的重力势能就要改变,且重力做的功等于重力势能的减少量,WG=Ep1-Ep2.如果只有重力做功,物体动能和重力势能之和不变(机械能守恒).
(3)静电力只要做功,物体的电势能就要改变,且静电力做的功等于电势能的减少量,W电=Ep1-Ep2.如果只有静电力做功,物体的动能和电势能之间相互转化,总量不变(类似机械能守恒).
(4)如果除了重力和静电力之外,无其他力做功,则物体的动能、重力势能和电势能三者之和不变.专题一专题二专题三专题四【例3】 如图所示,A、B为两块足够大的平行金属板,两板间距离为d,接在电压为U的电源上.在A板的中央P点处放置一个电子放射源,可以向各个方向释放电子.设电子的质量为m、电荷量为e,射出的初速度为v.求电子打在B板上区域的面积.(导学号51120044)
思路分析：电子所受重力不计,仅受竖直向上的电场力,电子的运动将是类平抛运动.由于电子运动的对称性,打在B板上的电子的分布范围是圆形区域,其中,初速度平行于A板的电子将打在该圆形区域的最边缘处.专题一专题二专题三专题四解析：打在最边缘处的电子,将是类平抛运动的电子,在垂直电场方向做匀速运动,即r=vt.
在平行电场方向做初速度为零的匀加速运动,即专题一专题二专题三专题四【例4】 如图所示,一个质量为m、带有-q电荷量的小物体,可在水平轨道Ox轴上运动,轴的O端有一个与轨道相垂直的固定墙面.轨道处于匀强电场中,电场强度大小为E,方向沿Ox轴正向.小物体以初速度v0从x0处沿Ox轨道运动,运动时受到大小不变的摩擦力F作用,且F思路分析：带电体在电场中做往复运动,过程较为复杂.解答本题应用能量的观点分析较为便捷.专题一专题二专题三专题四解法二:用能量守恒定律求解,设小物体通过的总路程为s,克服摩擦力做功的值为Fs,这也就是转变为内能的能量.动能、电势能减少专题一专题二专题三专题四专题四、电容器的动态分析
专题讲解:平行板电容器动态分析这类问题的关键在于弄清哪些是变量,哪些是不变量.在变量中哪些是自变量,哪些是因变量,同时注意理解平行板电容器演示实验中现象的本质.专题一专题二专题三专题四【例5】 如图所示,平行板电容器与电动势为E的直流电源(内阻不计)连接,下极板接地.一带电油滴位于容器中的P点且恰好处于平衡状态.现将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离,则(　　)(导学号51120046)
A.带电油滴将沿竖直方向向上运动
B.P点的电势将降低
C.带电油滴的电势能将减少
D.若电容器的电容减小,则极板所带电荷量将增加
思路分析：(1)首先分清是电荷量一定还是电压一定.
(2)根据不变量确定其他量的变化.专题一专题二专题三专题四思路分析：(1)首先分清是电荷量一定还是电压一定.
(2)根据不变量确定其他量的变化.
解析：电容器两端电压U不变,由公式E= ,电场强度变小,带电油滴所受电场力变小,带电油滴将沿竖直方向向下运动,A错;P到下极板距离d不变,而电场强度E减小,由公式U=Ed知P与负极板的电势差变小,又因为下极板电势不变,所以P点的电势降低,B对;由于油滴所受电场力向上,而电场方向向下,可以推断油滴带负电,又P点的电势降低,所以油滴的电势能增加,C错;图中电容器两端电压U不变,电容C减小时,由公式Q=CU,所带电荷量减少,D错.
答案：B