高中物理3-1知识点总结人教版新课标

1《物理选修3-1》知识点总结第一章静电场第1课时库仑定律、电场力的性质考点1.电荷、电荷守恒定律自然界中存在两种电荷：正电荷和负电荷。例如：用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电，用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电。同种电荷互相排斥，异种电荷相互吸引；电荷的基本性质：能吸引轻小物体1.元电荷：电荷量ce191060.1的电荷，叫元电荷。说明：任意带电体的电荷量都是元电荷电荷量的整数倍。2.使物体带电也叫起电。使物体带电的方法有三种：①摩擦起电②接触带电③感应起电。3电荷守恒定律：电荷既不能被创造，又不能被消灭，它只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分，电荷的总量保持不变。考点2.库仑定律1.内容：在真空中静止的两个点电荷之间的作用力跟它们的电荷量的乘积成正比，跟它们之间的距离的平方成反比，作用力的方向在他们的连线上。2.公式：叫静电力常量）式中,/100.9(229221CmNkrQQkF3.适用条件：真空、点电荷。4.点电荷：如果带电体间的距离比它们的大小大得多，以致带电体的形状体积对相互作用力的影响可忽略不计，这样的带电体可以看成点电荷。考点3.电场强度1.电场⑴定义：存在电荷周围能传递电荷间相互作用的一种特殊物质。⑵基本性质：对放入其中的电荷有力的作用。⑶静电场：静止的电荷产生的电场2.电场强度⑴定义：放入电场中的电荷受到的电场力F与它的电荷量q的比值，叫做该点的电场强度。⑵定义式：qFEE与F、q无关，只由电场本身决定。2⑶单位：N/C或V/m。⑷电场强度的三种表达方式的比较定义式决定式关系式表达式qFE/2/rkQEdUE/适用范围任何电场真空中的点电荷匀强电场说明E的大小和方向与检验电荷的电荷量以及电性以及存在与否无关Q：场源电荷的电荷量r:研究点到场源电荷的距离U:电场中两点的电势差d：两点沿电场线方向的距离（5）矢量性：规定正电荷在电场中受到的电场力的方向为该点电场强度的方向，或与负电荷在电场中受到的电场力的方向相反。（6）叠加性：多个电荷在电场中某点的电场强度为各个电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和，这种关系叫做电场强度的矢量叠加，电场强度的叠加遵从平行四边形定则。考点4.电场线、匀强电场1.电场线：为了形象直观描述电场的强弱和方向，在电场中画出一系列的曲线，曲线上的各点的切线方向代表该点的电场强度的方向，曲线的疏密程度表示场强的大小。2.电场线的特点⑴电场线是为了直观形象的描述电场而假想的、实际是不存在的理想化模型。⑵始于正电荷或无穷远，终于无穷远或负电荷，电场线是不闭合曲线。⑶任意两条电场线不相交。⑷电场线的疏密表示电场的强弱，某点的切线方向表示该点的场强方向，它不表示电荷在电场中的运动轨迹。⑸沿着电场线的方向电势降低；电场线从高等势面（线）垂直指向低等势面（线）。3.匀强电场⑴定义：场强方向处处相同，场强大小处处相等的区域称之为匀强电场。⑵特点：匀强电场中的电场线是等距的平行线。平行正对的两金属板带等量异种电荷后，在两板之间除边缘外的电场就是匀强电场。4.几种典型的电场线3孤立的正电荷、负电荷、等量异种电荷、等量同种电荷、正点电荷与大金属板间、带等量异种电荷的平行金属板间的电场线第2课时电场能的性质考点1.电势差1.定义：电荷在电场中由一点A移动到另一点B时，电场力所做的功与该电荷电荷量的比值qWAB就叫做AB两点的电势差，用ABU表示。2.定义式：qWUABAB3.单位：)11(CJV伏特4.矢标性：标量，但有正负，正负代表电势的高低考点2.电势1.定义：电势实际上是和标准位置的电势差，即电场中某点的电势。在数值上等于把1C正电荷从某点移到标准位置（零电势点）是静电力说做的功。2.定义式：)0(BABABAqWU3.单位：)11(CJV伏特E44.矢标性：是标量，当有正负，电势的正负表示该点电势比零电势点高还是低。考点3.电势能1.电场力做功WAB：（1）电场力做功的特点：电场力做功与路径无关，只与初末位置有关，即与初末位置的电势差有关。（2）表达式：WAB=UABq—带正负号计算（适用于任何电场）WAB=Eqd—d沿电场方向的距离。（匀强电场）（3）电场力做功与电势能的关系ABBAPPBPAABUqqqEEEW静电力对电荷做功等于电荷电势能的减少量，所以静电力的功是电荷电势能变化的量度。结论：电场力做正功，电势能减少电场力做负功，电势能增加2、电势能Ep：（1）定义：电荷在电场中，由于电场和电荷间的相互作用，由位置决定的能量。电荷在某点的电势能等于电场力把电荷从该点移动到零势能位置时所做的功。（2）定义式：0ApAWE——带正负号计算（3）特点：○1电势能具有相对性，相对零势能面而言，通常选大地或无穷远处为零势能面。○2电势能的变化量△Ep与零势能面的选择无关。3、电势φ：（1）定义：电荷在电场中某一点的电势能Ep与电荷量的比值。（2）定义式：φqEp——单位：伏（V）——带正负号计算（3）特点：○1电势具有相对性，相对参考点而言。但电势之差与参考点的选择无关。○2电势是一个标量，但是它有正负，正负只表示该点电势比参考点电势高，还是低。○3电势的大小由电场本身决定，与Ep和q无关。○4电势在数值上等于单位正电荷由该点移动到零势点时电场力所做的功。（4）电势高低的判断方法○1根据电场线判断：沿着电场线方向电势降低。φAφB无条件结论AB5○2根据电势能判断：根据电势的定义式U=W/q来确定正电荷：电势能大，电势高；电势能小，电势低。负电荷：电势能大，电势低；电势能小，电势高。结论：只有电场力作用下，静止的电荷从电势能高的地方向电势能低的地方运动。考点4.等势面1.定义：电势相等的点构成的面叫做等势面。2.等势面的特点⑴等势面一定跟电场线垂直,而且电场线总是从电势较高的等势面指向电势较低的等势面⑶任意两等势面都不会相交⑷等势面上各点电势相等，在等势面上移动电荷，电场力不做功。⑸电场强度较大的地方，等差等势面较密(6)规定：画等势面（或线）时，相邻的两等势面（或线）间的电势差相等。这样，在等势面（线）密处场强较大，等势面（线）疏处场强小3.几种常见的等势面如下：几种等势面的性质A、等量同种电荷连线和中线上连线上：中点电势最小中线上：由中点到无穷远电势逐渐减小，无穷远电势为零。6B、等量异种电荷连线上和中线上连线上：由正电荷到负电荷电势逐渐减小。中线上：各点电势相等且都等于零。4.判断非匀强电场线上两点间的电势差的大小：靠近场源（场强大）的两点间的电势差大于远离场源（场强小）相等距离两点间的电势差。5、电势差UAB（1）定义：电场中两点间的电势之差。也叫电压。（2）定义式：UAB=φA-φB单位：伏（V）（3）特点：○1电势差是标量，却有正负，只表示起点和终点的电势谁高谁低。○3电场中两点的电势差是确定的，与零势面的选择无关○4U=Ed匀强电场中两点间的电势差计算公式。——电势差与电场强度之间的关系。○2电场力做功与电势差关系WAB=UABq—带正负号计算（适用于任何电场）考点5.匀强电场中电势差和电场强度的关系1.匀强电场中电势差U和电场强度E的关系式为：dEU2.说明⑴dEU只适用于匀强电场的计算⑵式中的d的含义是某两点沿电场线方向上的距离，或两点所在等势面间距。由此可以知道：电场强度的方向是电势降落最快的方向。3.电场强度和电势大小关系：没有必然联系考点6.静电现象的应用7、静电平衡状态：⑴静电感应：把金属导体放在外电场中，由于导体内的自由电子受电场力作用而定向移动，使导体的两个端面出现等量的异种电荷，这种现象叫静电感应。⑵静电平衡：发生静电感应的导体两端面感应的等量异种电荷形成一附加电场，当附加电场与外电场完全抵消时，自由电子的定向移动停止，这时的导体处于静电平衡状态。⑶处于静电平衡状态导体的特点：○1处于静电平衡状态的导体，内部场强处处为零。（即感应电荷的场强与原场强大小相等方向相反E=E0+E=0）○2导体外部电场线与导体表面垂直。○3处于静电平衡状态的整个导体是个等势体，导体表面是个等势面。ABC若AB=BC，则UABUBC7○4电荷只分布在导体的外表面，与导体表面的弯曲程度有关，越弯曲，电荷分布越多。（4）静电屏蔽第3课时电容器、带电粒子在电场中的运动考点1、电容器1.构成：两个互相靠近又彼此绝缘的导体构成电容器。2.充放电：（1）充电：使电容器两极板带上等量异种电荷的过程。充电的过程是将电场能储存在电容器中。（2）放电：使充电后的电容器失去电荷的过程。放电的过程中储存在电容器中的电场能转化为其它形式的能量。3．电容器带的电荷量：是指每个极板上所带电荷量的绝对值考点2.电容1．定义：电容器所带的电荷量Q与两极板间的电压U的比值2．定义式：是计算式非决定式）(UQUQC3．电容的单位：法拉，符号：FPFFF126101014．物理意义：电容是描述电容器容纳电荷本领大小的物理量，在数值上等于电容器两板间的电势差增加1V所需的电荷量。5．制约因素：电容器的电容与Q、U的大小无关，是由电容器本身的结构决定的。对一个确定的电容器，它的电容是一定的，与电容器是否带电及带电多少无关。考点3.平行板电容器1．平行板电容器的电容的决定式：dsdskC41即平行板电容器的电容与介质的介电常数成正比，与两板正对的面积成正比，与两板间距成反比。2．平行板电容器两板间的电场：可认为是匀强电场，E=U/d83．对平行板电容器有关的C、Q、U、E的讨论问题有两种情况。电容器始终与电源相连，则电容器的电压不变。电容器充电完毕，再与电源断开，则电容器的带电量不变。对平行板电容器的讨论：kdsc4、UqC、dUE（Ⅰ）电容器跟电源相连，U不变，q随C而变。d↑→C↓→q↓→E↓ε、S↑→C↑→q↑→E不变。（Ⅱ）充电后断开，q不变，U随C而变。d↑→C↓→U↑→skqsdkdqcdqdUE44不变。ε、S↓→C↓→U↑→E↑。考点4.带电粒子在电场中的运动（平衡问题，加速问题，偏转问题）1、基本粒子不计重力，但不是不计质量，如质子（H11），电子，α粒子（He42）,氕（H11），氘（H21），氚（H31）带电微粒、带电油滴、带电小球一般情况下都要计算重力。2、平衡问题：电场力与重力的平衡问题。mg=Eq3、加速问题：若带电粒子仅受电场力且电场力做正功，其电势能减少等于动能增加。（1）初速度为零时221mvqU解得：mUqv2（2）初速度不为零时mvmvqU2022121上述公式适用于匀强和非匀强电场。可见加速的末速度与两板间的距离d无关，只与两板间的电压有关，但是粒子在电场中运动的时间不一样，d越大，飞行时间越长。4、偏转问题——类平抛运动（由两极板间中点射入）在垂直电场线的方向：粒子做速度为v0匀速直线运动。在平行电场线的方向：粒子做初速度为0、加速度为a的匀加速直线运动。带电粒子若不计重力，则在竖直方向粒子的加速度mdUqmEqaEqmgv0Uv9X方向：Vx=v0,t=L/v0Y方向：初速度为零的匀加速直线运动mdqUmFaatyatvy，，2211．离开电场时侧向偏转量：y20222121mdvqULaty2．离开电场时的偏转角：φ200tanmdvqULvvy推论1.粒子从偏转电场中射出时,其速度反向延长线与初速度方向交一点,此点平分沿初速度方向的位移。推论2.位移和速度不在同一直在线，且tanφ=2tanα飞行时间：t=L/vO偏向角：dULU122tan侧向偏移量：dULUy1224ｙ＇＝dULLLU124)2(在这种情况下，一束粒子中各种不同的粒子的运动轨迹相同。即不同粒子的侧移量，偏向角都相同，但它们飞越偏转电场的时间不同，此时间与加速电压、粒子电量、质量有关。如果在上述例子中粒子的重力不能忽略时，只要将加速度a重新求出即可，具体计算过程相同。4、示波器的原理同上结构图。U1Lv0yvv0vyθθL＇y＇10第