2020-2021粵教版物理第三冊教師用書：第1章 章末綜合提升含解析

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精2020-2021學(xué)年新教材粵教版物理必修第三冊教師用書：第1章章末綜合提升含解析[鞏固層·知識整合］[提升層·能力強(qiáng)化]電場的力的性質(zhì)1。電場強(qiáng)度的三個表達(dá)式公式E＝eq\f（F,q）E＝keq\f（Q，r2)E＝eq\f(U，d）適用范圍任何電場真空中點電荷的電場勻強(qiáng)電場說明定義式，q為試探電荷點電荷電場強(qiáng)度的決定式,Q為場源電荷,E表示跟場源電荷相距r處的電場強(qiáng)度d為沿電場方向上電勢差為U的兩點間的距離2.電場線“疏"“密”和方向的意義(1）電場線的“疏”和“密”描述電場的弱和強(qiáng)。（2）電場線的切線方向為該點的電場強(qiáng)度方向。3．在電場力作用下的平衡問題：F合＝0。【例1】如圖所示，將兩個擺長均為l的單擺懸于O點，擺球質(zhì)量均為m，帶電荷量均為q（q>0)。將另一個帶電荷量也為q（q〉0）的小球從O點正下方較遠(yuǎn)處緩慢移向O點，當(dāng)三個帶電小球分別處在等邊三角形abc的三個頂點上時，兩擺線的夾角恰好為120°，則此時擺線上的拉力大小等于（）A．eq\r（3)mg B．mgC．2eq\r（3）eq\f(kq2,l2） D．eq\r（3)eq\f(kq2,l2)B[如圖為a處帶電小球的受力示意圖，其中F為擺線對小球的拉力，F(xiàn)1和F2分別為b處帶電小球和移動的帶電小球?qū)λ膸靵隽?根據(jù)題意分析可得F1＝F2＝keq\f(q2,\r（3)l2),根據(jù)共點力的平衡知識可得，水平方向：Fcos30°＝keq\f(q2，\r（3)l2）＋keq\f（q2，\r(3）l2）cos60°，豎直方向:mg＝Fsin30°＋keq\f(q2,\r（3）l2）sin60°,解得F＝eq\f(\r(3）kq2，3l2）或F＝mg，B正確。][一語通關(guān)］在正確的受力分析的基礎(chǔ)上，運用平行四邊形定則、三角形定則或建立平面直角坐標(biāo)系,應(yīng)用共點力作用下物體的平衡條件，靈活運用方法如合成分解法、矢量圖示法、相似三角形法、整體法等去解決.電場的能的性質(zhì)1。相關(guān)物理量：描述電場的能的性質(zhì)的物理量有電勢、電勢差,其公式為φA＝eq\f（EpA,q)，UAB＝φA－φB＝eq\f(WAB，q)。2．電勢的高低判斷與計算（1）根據(jù)電場線判斷:沿著電場線方向電勢降低.這是判斷電勢高低最常用、最直觀的方法。（注意與電場強(qiáng)度大小的判斷的區(qū)別).（2)根據(jù)電勢差的定義式UAB＝eq\f（WAB，q）＝φA－φB判斷：若UAB>0，則φA>φB;若UAB〈0，則φA<φB.（3)根據(jù)電勢的定義式φ＝eq\f（Ep,q）判斷：求得A、B兩點的電勢，進(jìn)行比較，計算時需將正負(fù)號一并代入.3．電勢能的大小判斷與計算(1）根據(jù)Ep＝qφ計算,并可判斷：電勢越高處，正電荷具有的電勢能越大，負(fù)電荷具有的電勢能越小，反之亦然。（2)根據(jù)電場力做功與電勢能變化的關(guān)系WAB＝EpA－EpB判斷.這是判斷電勢能如何變化最基本、最有效的方法?！纠?】(多選）如圖所示，帶正電的點電荷固定于Q點，電子在庫侖力的作用下沿以Q為焦點的橢圓運動。M、P、N為橢圓上的三點，P點是軌道上離Q最近的點。電子在從M點經(jīng)P點到達(dá)N點的過程中(）A．速度先增大后減小B．速度先減小后增大C．電勢能先減小后增大D．電勢能先增大后減小AC[電子在從M點經(jīng)P點到達(dá)N點的過程中，先靠近正電荷，然后再遠(yuǎn)離正電荷，因此電場力先做正功后做負(fù)功，則電勢能先減小后增大；再根據(jù)動能定理，靠近時合外力（即電場力）做正功,則動能增加，速度增大，反之，遠(yuǎn)離時速度減小,故選項A、C正確.］［一語通關(guān)]1求解本題可以用電場力做功與電勢能變化的關(guān)系以及動能定理來解決。2如果注意到題目的情境跟天體在萬有引力作用下的運動相似，就可以借鑒那種情況下天體的引力勢能與引力做功以及動能變化的關(guān)系來解答，因為本題就是把引力勢能改換成電勢能來考查的。電場中的功能關(guān)系帶電的物體在電場中具有一定的電勢能，同時還可能具有動能和重力勢能等.因此涉及與電場有關(guān)的功和能的問題可用以下兩種功和能的方法來快速簡捷的處理.1．應(yīng)用動能定理處理時應(yīng)注意：(1）明確研究對象、研究過程。(2）分析物體在所研究過程中的受力情況,弄清哪些力做功,做正功還是負(fù)功。（3）弄清所研究過程的初、末狀態(tài).2．應(yīng)用能量守恒定律時應(yīng)注意:（1)明確研究對象和研究過程及有哪幾種形式的能參與了轉(zhuǎn)化。（2）弄清所研究過程的初、末狀態(tài)。(3)應(yīng)用守恒或轉(zhuǎn)化列式求解.【例3】如圖所示，兩塊相同的金屬板M和N正對并水平放置，它們的正中央分別有小孔O和O′，兩板距離為2L，兩板間存在豎直向上的勻強(qiáng)電場。AB是一根長為3L的輕質(zhì)絕緣豎直細(xì)桿，桿上等間距地固定著四個（1、2、3、4)完全相同的帶電荷小球，每個小球帶電荷量為q、質(zhì)量為m、相鄰小球間的距離為L,第1個小球置于O孔處。將AB桿由靜止釋放，觀察發(fā)現(xiàn)，從第2個小球剛進(jìn)入電場到第3個小球剛要離開電場,AB桿一直做勻速直線運動，整個運動過程中AB桿始終保持豎直,重力加速度為（1）兩板間的電場強(qiáng)度E；（2)求AB桿勻速運動的速度；(3）第4個小球剛離開電場時AB桿的速度。[解析](1)兩個小球處于電場中時，2qE＝4mg，解得E＝eq\f(2mg，q）。(2)設(shè)桿勻速運動時速度為v1,對第1個小球剛進(jìn)入電場到第3個小球剛要進(jìn)入電場這個過程，應(yīng)用動能定理得4mg·2L－qE(L＋2L)＝eq\f(1，2）·4mveq\o\al（2,1）解得v1＝eq\r(gL）.（3）設(shè)第4個小球剛離開電場時，桿的運動速度為v，對整個桿及整個過程應(yīng)用動能定理4mg·5L－4·qE·2L＝eq\f(1，2）×4mv2解得v＝eq\r（2gL).[答案］（1）eq\f（2mg，q）(2)eq\r(gL)(3)eq\r(2gL）[一語通關(guān)］1電場力做功的特點是只與初末位置有關(guān)，與經(jīng)過的路徑無關(guān)。2電場力做功和電勢能變化的關(guān)系：電場力做正功，電勢能減小,電場力做負(fù)功,電勢能增加，且電場力所做的功等于電勢能的變化對比重力做功與重力勢能的變化關(guān)系。3如果只有電場力做功,則電勢能和動能相互轉(zhuǎn)化，且兩能量之和保持不變。這一規(guī)律雖然沒有作為專門的物理定律給出，但完全可以直接用于解答有關(guān)問題.［培養(yǎng)層·素養(yǎng)升華]對比法在電場的學(xué)習(xí)中的應(yīng)用在高中物理學(xué)習(xí)過程中，部分物理基本概念以及其基本規(guī)律,不管根據(jù)其內(nèi)容還是根據(jù)其公式形式看起來均非常相近，學(xué)習(xí)的時候常常會對這部分物理概念與規(guī)律混淆不清。因此，高中學(xué)生學(xué)習(xí)的時候可以將物理的基本概念以及其一般規(guī)律對比著進(jìn)行學(xué)習(xí)，將物理概念和規(guī)律的基本屬性找出來，將其有差異性的地方劃分開來。這樣就可以準(zhǔn)確理解這些物理基本概念，進(jìn)而準(zhǔn)確使用物理規(guī)律.［設(shè)問探究]1．庫侖定律與萬有引力定律表達(dá)形式類似,它們有什么不同?2．電場力和電場強(qiáng)度都是用來從力的角度描述電場的，它們的區(qū)別？3．電勢能和電勢都是用來從能的角度描述電場的，它們的區(qū)別?提示：1.定律共同點區(qū)別影響大小的因素萬有引力定律（1）都與距離的二次方成反比(2）都有一個常量與兩個物體質(zhì)量、距離有關(guān)，只有引力m1，m2,r庫侖定律與兩個物體電荷量、距離有關(guān)，有引力，也有斥力Q1，Q2，r2。比較項目電場強(qiáng)度E電場力F含義反映電場中各點的力的性質(zhì)的物理量電場對其中電荷的作用力公式E＝F/qF＝qE決定因素E的大小只決定于電場本身，與電荷q無關(guān).在電場中不同的點，E的大小一般是不同的F的大小由放在電場中某點的點電荷q和該點的場強(qiáng)共同決定。F與q成正比方向?qū)τ诖_定的電場，其中各點的場強(qiáng)都有確定的方向——正電荷的受力方向同一電荷受力的方向因在電場中的位置而異；同一位置則因受力電荷的電性而異單位N/CN3。電勢φ電勢能Ep1反映電場的能的性質(zhì)的物理量電荷在電場中某點時所具有的電勢能2電場中某一點的電勢φ的大小，只跟電場本身有關(guān)，跟點電荷q無關(guān)電勢能大小是由點電荷q和該點電勢φ共同決定的3電勢差U是指電場中兩點間的電勢之差，UAB＝φA－φB，取φB＝0時,φA＝UAB電勢能的改變量ΔEp是指點電荷在電場中兩點間的電勢能之差，ΔEp＝EpA－EpB，ΔEp＝W,取ΔEpB＝0時，EpA＝ΔEp4電勢沿電場線逐漸下降，取定零電勢點后,某點的電勢高于零者，為正值;某點的電勢低于零者，為負(fù)值.正點電荷（＋q):電勢能的正負(fù)跟電勢的正負(fù)相同.負(fù)點電荷（－q)：電勢能的正負(fù)跟電勢的正負(fù)相反5單位：伏特單位:焦耳6聯(lián)系：Ep＝qφW＝ΔEp＝qU[深度思考］1．電場強(qiáng)度與電勢是從兩個方面來描述電場的，它們之間的聯(lián)系與區(qū)別？2．用不同的物理量從力的角度和能角度來描述電場，分析總結(jié)電場力做功的方法?[答案］1.電場強(qiáng)度電勢1描述電場的力的性質(zhì)描述電場的能的性質(zhì)2電荷在電場中某點受到的電場力與電荷電量的比值，就叫該點的場強(qiáng)。E＝eq\f(F，q），E的數(shù)值等于單位正電荷受到的電場力值。電場中某點的電勢,等于單位正電荷由該點移動到參考點(零電勢點）時電場力所做的功，電勢用φ表示3矢量：規(guī)定正電荷在某點受的電場力方向為該點場強(qiáng)方向標(biāo)量但可有正負(fù)。φ＞0，表示該點電勢比參考點電勢高；φ＜0，表示該點電勢比參考點電勢低4電場強(qiáng)度由電場本身決定,與放不放檢驗電荷及受力大小無關(guān)電勢由電場本身決定，與檢驗電荷無關(guān)，某點電勢的大小與參考點的選取有關(guān)5單位：伏/米(V/m)伏(1伏＝eq\f(1焦耳，庫))(1V＝eq\f（1J,C)）6場強(qiáng)為零的地方電勢不一定為零電勢為零的地方場強(qiáng)不一定為零7聯(lián)系：①在勻強(qiáng)電場中UAB＝Ed(d為A、B間沿電場線方向上的距離）②電勢沿著電場強(qiáng)度的方向降低2。(1)根據(jù)做功的定義求解。（2)由W＝qU求解。 （3)根據(jù)W＝－ΔEp求解（4)根據(jù)能量轉(zhuǎn)化和守恒定律求解.［素養(yǎng)點評］物理教學(xué)中常遇到一些現(xiàn)象、概念、規(guī)律等具有某些相似或相同點，學(xué)生感到易混淆、不易