章末大盤點(教案)

章末大盤點知識網(wǎng)絡構(gòu)建思想方法一、理想模型的思想理想化方法是物理研究中經(jīng)常用到的一種科學方法，物理現(xiàn)象所經(jīng)歷的過程大多是復雜的，要仔細描述它們也是很困難的．為此，在物理研究中常常把具體事物抽象化，用理想化的物理模型來代替實際研究的對象，并對有關(guān)的過程做出簡化，以便從理論上去研究它．在建立理想模型的過程中，要抓住主要因素，忽略次要因素，突出主體，刪繁就簡．本章中涉及的理想模型有：點電荷、電場線、等勢面、平行板電容器、勻強電場等．例兩個半徑為0.3m的金屬球，球心相距1.0m放置，當他們都帶1.5×10－5C的正電時，相互作用力大小為F1，當它們分別帶＋1.5×10－5C和－1.5×10－5C的電荷量時，相互作用力大小為F2，則()A．F1＝F2 B．F1＜F2C．F1＞F2 D．無法判斷解析：此題常犯的錯誤是直接用庫侖定律計算兩電荷間的作用力大小，誤選A.但考慮到兩個球的半徑為0.3m，球心相距1.0m，球的大小以及電荷分布對兩球的作用力的影響并不能忽略，也就是說，兩電荷在這里并不能看成點電荷模型．實際上，由于同種電荷的排斥作用和異種電荷的吸引作用，都帶正電荷時電荷之間的平均距離相距較遠，都帶異種電荷時電荷之間的平均距離相比較小，所以帶異種電荷時作用力較大，故正確答案為B.答案：B二、控制變量法自然界發(fā)生的各種物理現(xiàn)象往往是錯綜復雜的，并且被研究對象往往不是孤立的，總是處于與其他事物和現(xiàn)象的相互聯(lián)系之中，因此影響研究對象的因素在許多情況下并不是單一的，而是多種因素相互交錯、共同起作用的．要想精確地把握研究對象的各種特征，弄清事物變化的原因和規(guī)律，單靠自然條件下整體觀察研究對象是遠遠不夠的，還必須對研究對象施加人為的控制，造成特定的便于觀察的條件，這就是控制變量的方法．如在“探究影響庫侖力的因素”的實驗中，我們就是先控制電荷量不變，研究庫侖力與點電荷距離的關(guān)系，然后再控制距離不變，研究庫侖力與電荷量的關(guān)系．在“探究影響平行板電容器電容的決定因素”的實驗中，我們就是在電荷量、極板距離d、兩極板正對面積S三個變量中，任意控制兩個不變，再研究電容與第三個變量之間關(guān)系的．三、比值定義的方法比值定義法是用兩個或兩個以上的物理量的比值去定義另外一個物理量的方法，是一種很常用的定義物理概念的方法．此方法也是本章三個重要概念定義的方法．電場強度E：放入電場中某點的試探電荷受的電場力F與它的電荷量q的比值叫做該點的電場強度．表達式：E＝eq\f(F,q).電勢：在電場中某點放一個試探電荷q，若它具有的電勢能為EP，則該點的電勢為電勢能與電荷的比值．表達式：φ＝eq\f(EP,q).電容：電容器所帶的電荷量Q與電容器兩極板間的電勢差U的比值，叫做電容器的電容，表達式：C＝eq\f(Q,U)【特別提醒】比值定義只是定義物理量的一種方法，所定義的物理量只與兩者比值有關(guān)，與單個物理量的大小無關(guān)．專題歸納專題一關(guān)于電場強度對電場的描述問題1．電場強度的三個公式區(qū)別公式物理含義引入過程適用范圍E＝eq\f(F,q)是電場強度大小的定義式F∝q，eq\f(F,q)與F、q無關(guān)，是反映某點電場力的性質(zhì)適用于一切是電場，q為試探電荷的電荷量E＝keq\f(Q,r2)是真空中點電荷場強的決定式由E＝eq\f(F,q)和庫侖定律導出在真空中，Q為場源電荷的電荷量E＝eq\f(U,d)是勻強電場中場強的決定式由F＝Eq和W＝qU導出勻強電場2.電場強度的疊加：電場強度是矢量，其方向規(guī)定為正電荷受到靜電力的方向．如果空間幾個電場疊加，則空間某點的電場強度為各電場在該點電場強度的矢量和，應據(jù)矢量合成法則——平行四邊形定則合成；當各場強方向在同一直線上時，選定正方向后作代數(shù)運算合成．3．電場的形象描繪——電場線：由電場線的“疏”和“密”可知道電場的“強”和“弱”，由該點的切線方向可知道電場強度的方向，并進一步推知電荷的受力情況和運動情況．例一如右圖所示，兩等量異號的點電荷相距為2a.M與兩點電荷共線，N位于兩點電荷連線的中垂線上，兩點電荷連線中點到M和N的距離都為L，且L?a.略去(a/L)n(n≥2)項的貢獻，則兩點電荷的合電場在M和N點的強度()A．大小之比為2，方向相反B．大小之比為1，方向相反C．大小均與a成正比，方向相反D．大小均與L的平方成反比，方向相互垂直解析：兩電荷在M點的合電場為EM＝eq\f(kq,L－a2)－eq\f(kq,L＋a2)＝eq\f(4kqLa,L2－a22)，由于L?a，所以EM＝eq\f(4kqa,L3)，所以EM∝a，方向水平向右；兩電荷在N點的合電場為EN＝2×eq\f(kq,a2＋L2)·eq\f(a,\r(a2＋L2))，由于L?a，所以EN＝eq\f(2kqa,L3)，所以EN∝a，方向水平向左，且EM＝2EN，故選項A、C正確，B、D錯誤．答案：AC專題二帶電粒子在電場中的平衡問題1．同號電荷相互排斥，異號電荷相互吸引．庫侖力實質(zhì)上就是電場力，與重力、彈力一樣，它也是一種基本力．注意力學規(guī)律的應用及受力分析．2．明確帶電粒子在電場中的平衡問題，實際上屬于力學平衡問題，其中僅多了一個電場力而已．3．求解這類問題時，需應用有關(guān)力的平衡知識，在正確的受力分析的基礎上，運用平行四邊形定則、三角形定則或建立平面直角坐標系，應用共點力作用下物體的平衡條件、靈活方法(如合成分解法，矢量圖示法，相似三角形法、整體法等)去解決．注意：(1)受力分析時只分析性質(zhì)力，不分析效果力；只分析外力，不分析內(nèi)力．(2)平衡條件的靈活應用．例二如右圖所示，兩根細線掛著兩個質(zhì)量相同的小球A、B，上、下兩根細線的拉力分別為FA、FB.現(xiàn)使兩球帶同種電荷，此時上、下細線受拉力分別為F′A，F(xiàn)′B，則()A．FA＝F′A，F(xiàn)B＞F′BB．FA＝F′A，F(xiàn)B＜F′BC．FA＜F′A，F(xiàn)B＞F′BD．FA＜F′A，F(xiàn)B＜F′B解析：選A、B整體為研究對象，則FA＝2mg，兩球帶電后F′A＝FA＝2mg；再選B為研究對象，帶電前FB＝mBg，帶電后F′B＝mBg＋F斥＞FB，故選項B正確．答案：B專題三電場能的性質(zhì)1．電場強度、電勢、電勢差、電勢能的比較名稱比較點電場強度電勢電勢差電勢能意義描述電場的力的性質(zhì)描述電場的能的性質(zhì)描述電場的做功的本領描述電荷在電場中的能量，電荷做功的本領定義E＝eq\f(F,q)φ＝eq\f(Ep,q)(Ep為電荷的電勢能)UAB＝eq\f(WAB,q)Ep＝qφ矢標性矢量：方向為放在電場中的正電荷的受力方向標量，有正負，正負只表示大小標量，有正負，正負只表示A、B兩點電勢的高低標量，有正負，正負表示電勢能大小決定因素場強由電場本身決定，與試探電荷無關(guān)電勢由電場本身決定，與試探電荷無關(guān)，其大小與參考點的選取有關(guān)，有相對性由電場本身和兩點間差異決定，與試探電荷無關(guān)，與參考點選取無關(guān)由電荷量和該點電勢二者決定，與參考點選取有關(guān)聯(lián)系勻強電場中UAB＝Ed(d為A、B間沿場強方向上的距離)；電勢沿著場強方向降低最快；UAB＝φA－φB；WAB＝EpA－EpB＝qφA－qφB＝qUAB2.電勢高低、電勢能大小的判斷思路(1)由電場力做功判斷(2)由電場線的方向判斷(3)利用結(jié)論判斷：由Ep＝qφ知，正電荷在電勢高處電勢能較大，而負電荷在電勢低處電勢能較大．3．由粒子的運動軌跡判斷各物理量的變化靜電力方向：指向軌跡彎曲的一側(cè)，沿電場線切線方向或垂直于等勢面．例三如下圖，一帶負電粒子以某速度進入水平向右的勻強電場中，在電場力作用下形成圖中所示的運動軌跡．M和N是軌跡上的兩點，其中M點在軌跡的最右點．不計重力，下列表述正確的是()A．粒子在M點的速率最大B．粒子所受電場力沿電場方向C．粒子在電場中的加速度不變D．粒子在電場中的電勢能始終在增加解析：粒子接近M點過程中電場力做負功，離開M點的過程中電場力做正功，所以在M點粒子的速率應該最小，A、B錯誤，粒子在勻強電場中運動，所受電場力不變，加速度不變C正確，因為動能先減小后增加，所以電勢能先增加后減小，D錯誤．答案：C專題四研究帶電粒子在電場中運動的兩條主線索帶電粒子在電場中的運動，是一個綜合電場力、電勢能的力學問題，研究的方法與質(zhì)點動力學相同，同樣遵循運動的合成與分解、力的獨立作用原理、牛頓運動定律、動能定理、功能關(guān)系等力學規(guī)律．研究時，主要可以按以下兩條線索展開．1．力和運動的關(guān)系——牛頓第二定律根據(jù)帶電粒子受到的電場力，用牛頓第二定律找出加速度，結(jié)合運動學公式確定帶電粒子的速度、位移等．這條線索通常適用于恒力作用下做勻變速運動的情況．2．功和能的關(guān)系——動能定理及能量守恒定律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機械能，用能量觀點處理問題是一種簡捷的方法，處理有關(guān)能量的問題要注意以下幾點：(1)只要外力做功不為零，物體的動能就要改變(動能定理)．(2)重力只要做功，物體的重力勢能就要改變，且重力做的功等于重力勢能的減少量，WG＝Ep1－Ep2.如果只有重力做功，物體動能和重力勢能之和不變(機械能守恒)．(3)靜電力只要做功，物體的電勢能就要改變，且靜電力的功等于電勢能的減少量，W電＝Ep1－Ep2.如果只有靜電力做功，物體的動能和電勢能之間相互轉(zhuǎn)化，總量不變(類似機械能守恒)．(4)如果除了重力和靜電力之外，無其他力做功，則物體的動能、重力勢能和電勢能三者之和不變．例四如下圖所示為示波器的部分構(gòu)造．真空室中電極K連續(xù)不斷地發(fā)射電子(初速度不計)，經(jīng)過電壓為U0的加速電場后，由小孔c沿水平金屬板A、B間的中心軸線射入兩板間．板長為l，兩板相距為d，電子穿過兩板后，打在熒光屏上，屏到兩板邊緣的距離為L，A、B間不加電壓時，電子打在熒光屏的中點O，屏上a、b兩點到O點的距離均為，若在A、B兩板間加上變化的電壓，在每個電子通過極板的極短時間內(nèi)，電場可視為恒定的．現(xiàn)要求t＝0時，進入兩板間的電子打在屏上的a點，然后在時間T內(nèi)亮點勻速上移到b點，在屏上形成一條豎直亮線，亮點到b點后又立即跳回到a點，以后不斷重復這一過程．設電子的電荷量為e，質(zhì)量為m.(1)求出A、B間所加電壓的最大值；(2)寫出加在A、B兩板間電壓U與時間t(0≤t≤T)的關(guān)系式；解析：(1)設電子經(jīng)加速電場加速后的速度大小為v0，根據(jù)動能定理eU0＝eq\f(1,2)mv02得v0＝eq\r(\f(2eU0,m))設電子在偏轉(zhuǎn)電場中的運動時間為t1，偏轉(zhuǎn)距離為y1，則l＝v0t1，y1＝eq\f(1,2)at12，故y1＝eq\f(1,2)eq\f(eU,md)·eq\f(l2,v02)＝eq\f(l2U,4dU0)設電子打在熒光屏上的偏轉(zhuǎn)距離為y，則由三角形相似得eq\f(y,y1)＝eq\f(L＋\f(l,2),\f(l,2))＝eq\f(2L＋l,l)，即y＝eq\f(2L＋l,l)y1＝eq\f(2L＋llU,4dU0)當y＝eq\f(s,2)時，U最大，Um＝eq\f(2sdU0,2L＋ll)(2)依題意得：亮點移動速度v＝eq\f(s,T)(T為偏轉(zhuǎn)電壓變化的周期)，設t＝0時，y＝eq\f(s,2)，則t時刻，亮點的位置y(t)＝eq\f(s,2)－eq\f(s,T)t，故U＝eq\f(4dU0,2L＋l)y＝eq\f(4dU0,2L＋ll)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(s,2)－\f(s,T)t))易錯解疑一、分析電容器的動態(tài)分析及電勢能的變化亂套公式例一如下圖所示，A、B兩塊平行帶電金屬板，A板帶負電，B板帶正電，并與大地相連接，P為兩板間一點．若將一塊玻璃板插入A、B兩板間，則P點電勢將怎樣變化．【錯解】由插入玻璃后，介電常數(shù)增大C＝eq\f(εrS,4πkd)＝eq\f(Q,U)，U減小，電場強度減小，P點電勢減?。惧e因分析】B板接地后，電勢φB＝0，當U減小時應接近零．【正確解析】UP<0，P、B間電勢差減小意味著UP比零電勢低的少了，其電勢應該升高了．沿著電場線的方向降落，所以UPB＝UP－UB<0，B板接地UB＝0，UBP＝UB－UP＝0－UP，UP＝－Ed.Q不變、d不變，根據(jù)C＝eq\f(εrS,4πkd)＝eq\f(Q,U)及E＝eq\f(U,d)有E＝4πkeq\f(Q,εrS)，插入玻璃后，介電常數(shù)εr增大，電場強度減小，導致UP上升．二、電偏轉(zhuǎn)公式應用時生搬硬套例二平行板電容器兩板間的電壓為U，板間距離為d，極板長為L，一個質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子從該電容器的正中央沿與勻強電場的電場線垂直的方向射入，不計重力，當粒子的入射初速度為v0時，它恰能穿過電場而不碰到金屬板，為了使入射速度為eq\f(v0,2)的同質(zhì)量的帶電粒子也恰好能穿過電場而不碰到金屬板，則在其他量不變的情況下，必須滿足()A．使粒子的電荷量減半B．使兩極板間的電壓減半C．使兩極板間的間距加倍D．使兩極板的間距增為原來的4倍【錯解】D由偏轉(zhuǎn)公式y(tǒng)＝eq\f(1,2)eq\f(qU,md)·eq\f(L,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v0,2)))2)得【錯因分析】對公式中的各符號分析不規(guī)范，有的變化沒有考慮．【正確解析】當以初速度v0射入時：eq\f(d,2)＝eq\f(1,2)eq\f(qU,md)·eq\f(L2,v02)即d2＝eq\f(qUL2,m)·eq\