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    粤教版 (2019) / 必修 第三册《第一章 章末综合测试》导学案
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    粤教版 (2019) / 必修 第三册《第一章 章末综合测试》导学案

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    这是一份粤教版 (2019) / 必修 第三册《第一章 章末综合测试》导学案,共8页。

    第一章 章末综合测试导学案

    [巩固层·知识整合]

    [提升层·能力强化]

    电场的力的性质

    1.电场强度的三个表达式

    公式

    E

    Ek

    E

    适用范围

    任何电场

    真空中点电荷的电场

    匀强电场

    说明

    定义式q为试探电荷

    点电荷电场强度的决定式Q为场源电荷E表示跟场源电荷相距r处的电场强度

    d为沿电场方向上电势差为U的两点间的距离

    2.电场线”“和方向的意义

    (1)电场线的描述电场的弱和强

    (2)电场线的切线方向为该点的电场强度方向

    3在电场力作用下的平衡问题:F0

    【例1 如图所示将两个摆长均为l的单摆悬于O摆球质量均为m带电荷量均为q(q>0)将另一个带电荷量也为q(q>0)的小球从O点正下方较远处缓慢移向O当三个带电小球分别处在等边三角形abc的三个顶点上时两摆线的夹角恰好为120°则此时摆线上的拉力大小等于(  )

    Amg  Bmg

    C2   D

    B [如图为a处带电小球的受力示意图,其中F为摆线对小球的拉力,F1F2分别为b处带电小球和移动的带电小球对它的库仑力。根据题意分析可得F1F2k,根据共点力的平衡知识可得,水平方向:Fcos 30°kkcos 60°,竖直方向:mgFsin 30°ksin 60°,解得FFmgB正确。]

    [一语通关] 

    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,灵活运用方法如合成分解法、矢量图示法、相似三角形法、整体法等去解决。

     

    电场的能的性质

    1.相关物理量:描述电场的能的性质的物理量有电势电势差其公式为φAUABφAφB

    2电势的高低判断与计算

    (1)根据电场线判断:沿着电场线方向电势降低这是判断电势高低最常用最直观的方法 (注意与电场强度大小的判断的区别)

    (2)根据电势差的定义式UABφAφB判断:若UAB>0φA>φB;若UAB<0φA<φB

    (3)根据电势的定义式φ判断:求得AB两点的电势进行比较计算时需将正负号一并代入

    3电势能的大小判断与计算

    (1)根据Ep计算并可判断:电势越高处正电荷具有的电势能越大负电荷具有的电势能越小反之亦然

    (2)根据电场力做功与电势能变化的关系WABEpAEpB判断这是判断电势能如何变化最基本最有效的方法

    【例2 (多选)如图所示带正电的点电荷固定于Q电子在库仑力的作用下沿以Q为焦点的椭圆运动MPN为椭圆上的三点P点是轨道上离Q最近的点电子在从M点经P点到达N点的过程中(  )

    A速度先增大后减小

    B速度先减小后增大

    C电势能先减小后增大

    D电势能先增大后减小

    AC [电子在从M点经P点到达N点的过程中,先靠近正电荷,然后再远离正电荷,因此电场力先做正功后做负功,则电势能先减小后增大;再根据动能定理,靠近时合外力(即电场力)做正功,则动能增加,速度增大,反之,远离时速度减小,故选项AC正确。]

    [一语通关] 

    1求解本题可以用电场力做功与电势能变化的关系以及动能定理来解决。

    2如果注意到题目的情境跟天体在万有引力作用下的运动相似,就可以借鉴那种情况下天体的引力势能与引力做功以及动能变化的关系来解答,因为本题就是把引力势能改换成电势能来考查的。

     

    电场中的功能关系

    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因此涉及与电场有关的功和能的问题可用以下两种功和能的方法来快速简捷的处理

    1应用动能定理处理时应注意:

    (1)明确研究对象研究过程

    (2)分析物体在所研究过程中的受力情况弄清哪些力做功做正功还是负功

    (3)弄清所研究过程的初末状态

    2应用能量守恒定律时应注意:

    (1)明确研究对象和研究过程及有哪几种形式的能参与了转化

    (2)弄清所研究过程的初末状态

    (3)应用守恒或转化列式求解

    【例3 如图所示两块相同的金属板MN正对并水平放置它们的正中央分别有小孔OO两板距离为2L两板间存在竖直向上的匀强电场AB是一根长为3L的轻质绝缘竖直细杆杆上等间距地固定着四个(1234)完全相同的带电荷小球每个小球带电荷量为q质量为m相邻小球间的距离为L1个小球置于O孔处AB杆由静止释放观察发现从第2个小球刚进入电场到第3个小球刚要离开电场AB杆一直做匀速直线运动整个运动过程中AB杆始终保持竖直重力加速度为g求:

    (1)两板间的电场强度E

    (2)AB杆匀速运动的速度;

    (3)4个小球刚离开电场时AB杆的速度

    [解析] (1)两个小球处于电场中时,2qE4mg,解得E

    (2)设杆匀速运动时速度为v1,对第1个小球刚进入电场到第3个小球刚要进入电场这个过程,应用动能定理得

    4mg·2LqE(L2L)·4mv

    解得v1

    (3)设第4个小球刚离开电场时,杆的运动速度为v,对整个杆及整个过程应用动能定理

    4mg·5LqE·2L×4mv2

    解得v

    [答案] (1) (2) (3)

    [一语通关] 

    1电场力做功的特点是只与初末位置有关,与经过的路径无关。

    2电场力做功和电势能变化的关系:电场力做正功,电势能减小,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。

    [培养层·素养升华]

    对比法在电场的学习中的应用

    在高中物理学习过程中,部分物理基本概念以及其基本规律,不管根据其内容还是根据其公式形式看起来均非常相近,学习的时候常常会对这部分物理概念与规律混淆不清。因此,高中学生学习的时候可以将物理的基本概念以及其一般规律对比着进行学习,将物理概念和规律的基本属性找出来,将其有差异性的地方划分开来。这样就可以准确理解这些物理基本概念,进而准确使用物理规律。

    [设问探究]

    1库仑定律与万有引力定律表达形式类似它们有什么不同?

    2电场力和电场强度都是用来从力的角度描述电场的它们的区别?

    3电势能和电势都是用来从能的角度描述电场的它们的区别?

    提示:

    1.

    定律

    共同点

    区别

    影响大小的因素

    万有引力定律

    (1)都与距离的二次方成反比

    (2)都有一个常量

    与两个物体质量距离有关只有引力

    m1m2r

    库仑定律

    与两个物体电荷量距离有关有引力也有斥力

    Q1Q2r

    2.

    比较项目

    电场强度E

    电场力F

    含义

    反映电场中各点的力的性质的物理量

    电场对其中电荷的作用力

    公式

    EF/q

    FqE

    决定因素

    E的大小只决定于电场本身与电荷q无关在电场中不同的点E的大小一般是不同的

    F的大小由放在电场中某点的点电荷q和该点的场强共同决定Fq成正比

    方向

    对于确定的电场其中各点的场强都有确定的方向——正电荷的受力方向

    同一电荷受力的方向因在电场中的位置而异;同一位置则因受力电荷的电性而异

    单位

    N/C

    N

    3.

     

    电势φ

    电势能Ep

    1

    反映电场的能的性质的物理量

    电荷在电场中某点时所具有的电势能

    2

    电场中某一点的电势φ的大小只跟电场本身有关跟点电荷q无关

    电势能大小是由点电荷q和该点电势φ共同决定的

    3

    电势差U是指电场中两点间的电势之差UABφAφBφB0φAUAB

    电势能的改变量ΔEp是指点电荷在电场中两点间的电势能之差ΔEpEpAEpBΔEpWΔEpB0EpAΔEp

    4

    电势沿电场线逐渐下降取定零电势点后某点的电势高于零者为正值;某点的电势低于零者为负值

    正点电荷(q):电势能的正负跟电势的正负相同负点电荷(q):电势能的正负跟电势的正负相反

    5

    单位:伏特

    单位:焦耳

    6

    联系:Ep

    WΔEpqU

    [深度思考]

    1电场强度与电势是从两个方面来描述电场的它们之间的联系与区别?

    2用不同的物理量从力的角度和能角度来描述电场分析总结电场力做功的方法?

    [答案]

    1.

     

    电场强度

    电势

    1

    描述电场的力的性质

    描述电场的能的性质

    2

    电荷在电场中某点受到的电场力与电荷电量的比值就叫该点的场强EE的数值等于单位正电荷受到的电场力值

    电场中某点的电势等于单位正电荷由该点移动到参考点(零电势点)时电场力所做的功电势用φ表示

    3

    矢量:规定正电荷在某点受的电场力方向为该点场强方向

    标量但可有正负φ0表示该点电势比参考点电势高;φ0表示该点电势比参考点电势低

    4

    电场强度由电场本身决定与放不放检验电荷及受力大小无关

    电势由电场本身决定与检验电荷无关某点电势的大小与参考点的选取有关

    5

    单位:伏/(V/m)

    (1伏=)(1 V)

    6

    场强为零的地方电势不一定为零

    电势为零的地方场强不一定为零

    7

    联系:在匀强电场中UABEd(dAB间沿电场线方向上的距离)

    电势沿着电场强度的方向降低

    2. (1)根据做功的定义求解 (2)WqU求解 (3)根据W=-ΔEp求解(4)根据能量转化和守恒定律求解

    [素养点评]

    物理教学中常遇到一些现象概念规律等具有某些相似或相同点学生感到易混淆不易掌握对比是我们认识具有某些相同或相似点的不同现象过程及其规律的一种方法通过对比区分易混淆的现象概念定律定理通过对比不仅强化了对相应知识的理解而且对比出了相同点又比较出了不同之处在求同存异的过程中既培养了学生思维的聚合性又培养了思维的发散性

     

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