第第頁人教版（2019）高中物理必修第三冊期末復(fù)習(xí)全冊考點知識講義第九章靜電場及其應(yīng)用1電荷一、電荷1．自然界中有兩種電荷：正電荷和負(fù)電荷．2．電荷間的相互作用：同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引．3．電荷量：電荷的多少，用Q或q表示，國際單位制中的單位是庫侖，符號是C.二、摩擦起電和感應(yīng)起電1．摩擦起電：當(dāng)兩種物質(zhì)組成的物體互相摩擦?xí)r，一些受束縛較弱的電子會轉(zhuǎn)移到另一個物體上，于是，原來電中性的物體由于得到電子而帶負(fù)電，失去電子的物體則帶正電．2．感應(yīng)起電：當(dāng)一個帶電體靠近導(dǎo)體時，由于電荷間相互吸引或排斥，導(dǎo)體中的自由電荷便會趨向或遠(yuǎn)離帶電體，使導(dǎo)體靠近帶電體的一端帶異種電荷，遠(yuǎn)離帶電體的一端帶同種電荷，這種現(xiàn)象叫作靜電感應(yīng)．利用靜電感應(yīng)使金屬導(dǎo)體帶電的過程叫作感應(yīng)起電．3．三種起電方式的比較摩擦起電感應(yīng)起電接觸起電現(xiàn)象兩物體帶上等量異種電荷導(dǎo)體兩端出現(xiàn)等量異種電荷導(dǎo)體帶上與帶電體同種的電荷原因不同物質(zhì)原子核對電子的束縛能力不同．束縛能力強的得電子，帶負(fù)電；束縛能力弱的失電子，帶正電電子在電荷間相互作用下發(fā)生轉(zhuǎn)移，近端帶異種電荷，遠(yuǎn)端帶同種電荷在電荷間相互作用下，電子從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體實質(zhì)電荷在物體之間或物體內(nèi)部的轉(zhuǎn)移說明無論哪種起電方式，發(fā)生轉(zhuǎn)移的都是電子，正電荷不會發(fā)生轉(zhuǎn)移.4．感應(yīng)起電的判斷方法(1)當(dāng)帶電體靠近導(dǎo)體時，導(dǎo)體靠近帶電體的一端帶異種電荷，遠(yuǎn)離帶電體的一端帶同種電荷，如圖甲．(2)導(dǎo)體接地時，該導(dǎo)體與地球可視為一個導(dǎo)體，而且該導(dǎo)體可視為近端導(dǎo)體，帶異種電荷，地球就成為遠(yuǎn)端導(dǎo)體，帶同種電荷，如圖乙、丙．(3)用手摸一下導(dǎo)體，再移開手指，相當(dāng)于先把導(dǎo)體接地，然后再與大地斷開．三、電荷守恒定律和元電荷1．電荷守恒定律：電荷既不會創(chuàng)生，也不會消滅，它只能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，或者從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分；在轉(zhuǎn)移過程中，電荷的總量保持不變．2．電荷守恒定律的另一表述是：一個與外界沒有電荷交換的系統(tǒng)，電荷的代數(shù)和保持不變．3．元電荷：最小的電荷量叫作元電荷，用e表示．所有帶電體的電荷量或者等于e，或者是e的整數(shù)倍，說明電荷量是不連續(xù)的．元電荷e的數(shù)值最早是由美國物理學(xué)家密立根測得的，e＝1.60×10－19C.(1)元電荷是最小的電荷量，而不是實物粒子，也不是點電荷，元電荷無正、負(fù)之分．(2)雖然質(zhì)子、電子的電荷量等于元電荷，但不能說質(zhì)子、電子是元電荷．(3)電子的比荷：電子的電荷量e與電子的質(zhì)量me之比，叫作電子的比荷．4．比荷：帶電粒子的電荷量與質(zhì)量的比值．5．使物體帶電的實質(zhì)不是創(chuàng)造了電荷，而是物體所帶的電荷發(fā)生了轉(zhuǎn)移，起電的過程就是物體間或物體內(nèi)部電荷的重新分布．6．電荷的中和并不是指電荷消失，而是指帶等量異種電荷的兩物體接觸時，經(jīng)過電子的轉(zhuǎn)移，物體達(dá)到電中性的過程．7．接觸起電時電荷量的分配規(guī)律（兩個完全相同的帶電金屬球接觸時電荷的分配規(guī)律）(1)導(dǎo)體接觸帶電時電荷量的分配與導(dǎo)體的形狀、大小有關(guān)．(2)當(dāng)兩個完全相同的金屬球接觸后，電荷將平均分配．①如果接觸前兩金屬球帶同種電荷，電荷量分別為q1和q2，兩球接觸時，總電荷量平均分配，兩球的電荷量都等于eq\f(q1＋q2,2).②如果接觸前兩金屬球帶異種電荷，電荷量分別為q1和q2，且q1＞q2，接觸時，先中和再將剩余的電荷量(q1－q2)平均分配，兩球的電荷量都等于eq\f(q1－q2,2).四、驗電器的原理和使用1．帶電體接觸驗電器：當(dāng)帶電的物體與驗電器上面的金屬球接觸時，有一部分電荷轉(zhuǎn)移到驗電器上，與金屬球相連的兩個金屬箔片帶上同種電荷，因相互排斥而張開．如圖甲．2．帶電體靠近驗電器：當(dāng)帶電體靠近驗電器的金屬球時，帶電體會使驗電器的金屬球感應(yīng)出異種電荷，而金屬箔片上會感應(yīng)出同種電荷(感應(yīng)起電)，兩箔片在斥力作用下張開，如圖乙．2庫侖定律一、電荷之間的作用力1．探究影響電荷之間相互作用力的因素(1)實驗現(xiàn)象：(如圖所示)①小球帶電荷量一定時，距離帶電物體越遠(yuǎn)，絲線偏離豎直方向的角度越?。谛∏蛱幱谕晃恢脮r，小球所帶的電荷量越大，絲線偏離豎直方向的角度越大．(2)實驗結(jié)論：電荷之間的作用力隨著電荷量的增大而增大，隨著距離的增大而減?。?、庫侖的實驗1．庫侖扭秤實驗是通過懸絲扭轉(zhuǎn)的角度比較靜電力F大小的．實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)靜電力F與距離r的二次方成反比．2．庫侖在實驗中為研究F與q的關(guān)系，采用的是用兩個完全相同的金屬小球接觸，電荷量平分的方法，發(fā)現(xiàn)F與q1和q2的乘積成正比．三、庫侖定律1．點電荷：當(dāng)帶電體之間的距離比它們自身的大小大得多，以致帶電體的形狀、大小及電荷分布狀況對它們之間的作用力的影響可以忽略時，帶電體可以看作帶電的點，叫作點電荷．①點電荷是只有電荷量，沒有大小、形狀的理想化模型，類似于力學(xué)中的質(zhì)點，實際中并不存在．②帶電體能否看成點電荷視具體問題而定．如果帶電體的大小比帶電體間的距離小得多，則帶電體的大小及形狀就可以忽略，此時帶電體就可以看成點電荷．庫侖定律①內(nèi)容：真空中兩個靜止點電荷之間的相互作用力，與它們的電荷量的乘積成正比，與它們的距離的二次方成反比，作用力的方向在它們的連線上．這種電荷之間的相互作用力叫作靜電力．②公式：F＝keq\f(q1q2,r2)，其中k＝9.0×109N·m2/C2，叫作靜電力常量．③適用條件：a.在真空中；b.靜止點電荷．一般沒有特殊說明的情況下，都可按真空來處理．④對于兩個均勻帶電絕緣球體，可將其視為電荷集中在球心的點電荷，r為球心間的距離．⑤對于兩個規(guī)則的帶電金屬球，要考慮表面電荷的重新分布，如圖所示．a(chǎn).同種電荷：F＜keq\f(q1q2,r2).b.異種電荷：F＞keq\f(q1q2,r2).3．注意：①不能根據(jù)公式錯誤地認(rèn)為r→0時，庫侖力F→∞，當(dāng)r→0時，電荷不能再看成點電荷，庫侖定律不再適用．②兩個點電荷之間的靜電力遵守牛頓第三定律，大小相等、方向相反．不要認(rèn)為電荷量大的電荷對電荷量小的電荷作用力大．③庫侖力存在極大值，由公式F＝keq\f(q1q2,r2)可以看出，在兩帶電體的間距及電量之和一定的條件下，當(dāng)q1＝q2時，F(xiàn)最大．④用公式計算靜電力時，不必將表示電荷q1、q2的帶電性質(zhì)的正、負(fù)號代入公式中，只將其電荷量的絕對值代入即可；力的方向可根據(jù)同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引加以判別.4．對于三個或三個以上的點電荷，其中每一個點電荷所受的靜電力，等于其余所有點電荷單獨對它作用產(chǎn)生的靜電力的矢量和．5．“三個自由點電荷平衡”的問題平衡的條件：每個點電荷受到另外兩個點電荷的合力為零或每個點電荷處于另外兩個點電荷產(chǎn)生的合場強為零的位置．6．電荷間的單獨作用符合庫侖定律，求各靜電力的矢量和時應(yīng)用平行四邊形定則．3電場電場強度一、電場1．電場：存在于電荷周圍的一種特殊物質(zhì)，電荷之間的相互作用是通過電場產(chǎn)生的．2．電場像分子、原子等實物粒子一樣具有能量，電場是物質(zhì)存在的一種形式．二、電場強度1．試探電荷與場源電荷(1)試探電荷：為了研究電場的性質(zhì)而引入的電荷，其是電荷量和體積都很小的點電荷．(2)場源電荷：激發(fā)電場的帶電體所帶的電荷，也叫源電荷．2．電場強度(1)定義：放入電場中某點的試探電荷所受的靜電力跟它的電荷量的比值，叫作該點的電場強度．(2)定義式：E＝eq\f(F,q)，q是試探電荷的電荷量．(3)單位：牛每庫(N/C)．(4)方向：電場強度是矢量，電場中某點的電場強度的方向與正電荷在該點所受的靜電力的方向相同，與負(fù)電荷在該點所受靜電力的方向相反．(5)電場強度的大小和方向都是由電場本身所決定的，與試探電荷無關(guān)．(6)公式E＝eq\f(F,q)可變形為F＝qE：正電荷所受靜電力方向與電場強度方向相同，負(fù)電荷所受靜電力方向與電場強度方向相反．3．電場強度的性質(zhì)矢量性規(guī)定正電荷在電場中某點所受電場力的方向為該點場強的方向唯一性電場中某一點的電場強度E是唯一的，它的大小和方向與放入該點的電荷q無關(guān)，它決定于形成電場的電荷(場源電荷)及空間位置疊加性如果有幾個靜止點電荷在空間同時產(chǎn)生電場，那么空間某點的場強是各場源電荷單獨存在時在該點所產(chǎn)生的場強的矢量和.合成時遵循矢量運算法則(平行四邊形定則或三角形定則)；對于同一直線上電場強度的合成，可先規(guī)定正方向，進而把矢量運算轉(zhuǎn)化成代數(shù)運算．三、點電荷的電場電場強度的疊加1．真空中點電荷的電場(1)場強公式：E＝keq\f(Q,r2)，其中k是靜電力常量，Q是場源電荷的電荷量，r是點電荷到電場中該點的距離．(2)方向：如果以Q為中心作一個球面，當(dāng)Q為正電荷時，E的方向沿半徑向外；當(dāng)Q為負(fù)電荷時，E的方向沿半徑向內(nèi)．2．電場強度的三個計算公式公式比較內(nèi)容E＝eq\f(F,q)E＝keq\f(Q,r2)E＝eq\f(U,d)本質(zhì)區(qū)別定義式?jīng)Q定式關(guān)系式適用范圍一切電場真空中點電荷的電場勻強電場Q與q的意義q表示試探電荷的電荷量Q表示場源電荷的電荷量關(guān)系理解E的大小與F、q的大小無關(guān)E的大小與Q成正比d是沿電場方向的距離3．電場強度的疊加4．“等效法”“對稱法”和“填補法”(1)等效法：在保證效果相同的前提下，將復(fù)雜的電場情景變換為簡單的或熟悉的電場情景．例如：一個點電荷＋q與一個無限大薄金屬板形成的電場，等效為兩個異種點電荷形成的電場，如圖甲、乙所示．(2)對稱法利用空間上對稱分布的電荷形成的電場具有對稱性的特點，使復(fù)雜電場的疊加計算問題大為簡化．例如：如圖所示，均勻帶電的eq\f(3,4)球殼在O點產(chǎn)生的場強，等效為弧BC產(chǎn)生的場強，弧BC產(chǎn)生的場強方向，又等效為弧的中點M在O點產(chǎn)生的場強方向．(3)填補法：將有缺口的帶電圓環(huán)或圓板補全為完整的圓環(huán)或圓板，或?qū)肭蛎嫜a全為球面，從而化難為易、事半功倍．5．選用技巧(1)點電荷電場、勻強電場場強疊加一般應(yīng)用合成法即可．(2)均勻帶電體與點電荷場強疊加一般應(yīng)用對稱法．(3)計算均勻帶電體某點產(chǎn)生的場強一般應(yīng)用補償法或微元法．四、電場線勻強電場1．電場線(1)概念：電場線是畫在電場中的一條條有方向的曲線，曲線上每點的切線方向表示該點的電場強度方向．電場線是為了形象地描述電場而假想的線，實際上是不存在的．(2)特點①電場線從正電荷或無限遠(yuǎn)出發(fā)，終止于無限遠(yuǎn)或負(fù)電荷．②電場線在電場中不相交．③在同一電場中，電場強度較大的地方電場線較密，電場強度較小的地方電場線較疏．2．六種典型電場的電場線．3．勻強電場(1)概念：如果電場中各點的電場強度的大小相等、方向相同，這個電場就叫作勻強電場．(2)特點：①電場方向處處相同，電場線是平行直線．②場強大小處處相等，電場線疏密程度相等．(3)實例：相距很近、帶有等量異種電荷的一對平行金屬板之間的電場(邊緣除外)，可以看作勻強電場．4．兩種等量點電荷的電場分析等量異種點電荷等量同種點電荷電場線分布圖電荷連線上的電場強度沿連線先變小后變大O點最小，但不為零O點為零中垂線上的電場強度O點最大，向外逐漸減小O點最小，向外先變大后變小關(guān)于O點對稱位置的電場強度A與A′、B與B′、C與C′等大同向等大反向5．電場線的應(yīng)用判斷電場強度的大小電場線密處電場強度大，電場線疏處電場強度小，進而可判斷電荷受力大小和加速度的大小判斷電場力的方向正電荷的受力方向和電場線在該點切線方向相同，負(fù)電荷的受力方向和電場線在該點切線方向相反判斷電勢的高低與電勢降低的快慢沿電場線的方向電勢降低最快，且電場線密的地方比疏的地方降低更快判斷等勢面的疏密電場線越密的地方，等差等勢面越密集；電場線越疏的地方，等差等勢面越稀疏6．電場線與軌跡問題判斷方法(1)“運動與力兩線法”——畫出“速度線”(運動軌跡在初始位置的切線)與“力線”(在初始位置電場線的切線方向)，從兩者的夾角情況來分析曲線運動的情況．(2)“三不知時要用假設(shè)法”——電荷的正負(fù)、場強的方向或等勢面電勢的高低、電荷運動的方向，若已知其中的任意一個，可順次向下分析判定各待求量；若三個都不知，則要用假設(shè)法分別討論各種情況．4靜電的防止與利用一、靜電平衡1．靜電平衡：導(dǎo)體內(nèi)的自由電子不再發(fā)生定向移動的狀態(tài)．2．處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，其內(nèi)部的電場強度處處為0.本質(zhì)是外電場E0和感應(yīng)電荷產(chǎn)生的電場E′的合場強為0，即E0＝－E′.孤立的帶電導(dǎo)體處于靜電平衡狀態(tài)，內(nèi)部場強為0的本質(zhì)是分布在導(dǎo)體外表面的電荷在導(dǎo)體內(nèi)部的合場強為0.導(dǎo)體表面任一點場強方向必定與表面垂直。導(dǎo)體是個等勢體，表面是個等勢面。3．靜電平衡時，導(dǎo)體上的電荷分布規(guī)律：(1)凈電荷只分布在導(dǎo)體外表面，內(nèi)部沒有凈電荷．(2)感應(yīng)電荷分布于導(dǎo)體兩端，電性相反，電荷量相等，近異遠(yuǎn)同，如圖甲所示．(3)凈電荷在導(dǎo)體外表面的分布不均勻，一般越是尖銳的地方電荷的分布越密集，凹陷處幾乎無電荷．(4)導(dǎo)體接地時，大地與導(dǎo)體共同形成一個新導(dǎo)體，共同達(dá)到靜電平衡。(5)內(nèi)部電場場強處處為0，導(dǎo)體是個等勢體，表面是個等勢面（電勢不為0）。甲乙4．求處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體的感應(yīng)電荷產(chǎn)生的場強的方法是：①先求出外電場場強E外的大小和方向.②由于導(dǎo)體處于靜電平衡狀態(tài)，則滿足靜電平衡條件E合＝0.③由E外＋E感＝0，求出感應(yīng)電場E感的大小和方向.三種電場強度①內(nèi)部電場強度E內(nèi)②外部電場強度E外③感應(yīng)電場強度E感其中：E外=-E感二、尖端放電1．空氣的電離：導(dǎo)體尖端電荷密度很大，附近的電場很強，強電場作用下的帶電粒子劇烈運動，并與空氣分子碰撞從而使空氣分子中的正負(fù)電荷分離的現(xiàn)象．2．尖端放電：與導(dǎo)體尖端的電荷符號相反的粒子，由于被吸引，而與尖端上電荷中和，相當(dāng)于導(dǎo)體從尖端失去電荷的現(xiàn)象．尖端放電的應(yīng)用與防止：(1)應(yīng)用：避雷針是利用尖端放電避免雷擊的一種設(shè)施．(2)防止：高壓設(shè)備中導(dǎo)體的表面盡量光滑會減少電能的損失．三、靜電屏蔽1．靜電平衡時，空腔導(dǎo)體內(nèi)表面沒有電荷，導(dǎo)體殼內(nèi)空腔里的電場強度為0.外電場對殼(網(wǎng))內(nèi)的儀器不會產(chǎn)生影響的作用叫作靜電屏蔽．2．靜電屏蔽的實質(zhì)靜電屏蔽的實質(zhì)是利用了靜電感應(yīng)現(xiàn)象，使金屬殼內(nèi)感應(yīng)電荷的電場和外加電場矢量和為零，好像是金屬殼將外電場“擋”在外面，即所謂的屏蔽作用，其實是殼內(nèi)兩種電場并存，矢量和為零．3．靜電屏蔽的兩種情況導(dǎo)體外部電場不影響導(dǎo)體內(nèi)部接地導(dǎo)體內(nèi)部的電場不影響導(dǎo)體外部圖示實現(xiàn)過程因場源電荷產(chǎn)生的電場與導(dǎo)體球殼表面上感應(yīng)電荷在空腔內(nèi)的合場強為零，達(dá)到靜電平衡狀態(tài)，起到屏蔽外電場的作用當(dāng)空腔外部接地時，外表面的感應(yīng)電荷因接地將傳給地球，外部電場消失，起到屏蔽內(nèi)電場的作用最終結(jié)論導(dǎo)體內(nèi)空腔不受外界電荷影響接地導(dǎo)體空腔外部不受內(nèi)部電荷影響本質(zhì)靜電感應(yīng)與靜電平衡，所以做靜電屏蔽的材料只能是導(dǎo)體，不能是絕緣體4．靜電屏蔽的應(yīng)用：電學(xué)儀器外面有金屬殼、野外高壓線上方還有兩條導(dǎo)線與大地相連．四、靜電吸附1．靜電吸附：在電場中，帶電粒子在靜電力作用下，向著電極運動，最后被吸附在電極上的現(xiàn)象．2．靜電除塵：當(dāng)空氣中的塵埃帶電時，在靜電力作用下，塵埃到達(dá)電極而被收集起來的過程．3．靜電噴漆：接負(fù)高壓的涂料霧化器噴出的油漆微粒帶負(fù)電，在靜電力作用下，向作為正極的工件運動，并沉積在工件表面．靜電復(fù)印：復(fù)印機應(yīng)用了靜電吸附的原理，復(fù)印機的有機光導(dǎo)體鼓表面涂覆有機光導(dǎo)體(OPC)，無光照時，OPC是絕緣體，受光照時變成導(dǎo)體．專題靜電力作用下的平衡一、分析靜電力作用下點電荷的平衡問題時，方法仍然與力學(xué)中分析物體的平衡方法一樣，具體步驟如下：1.確定研究對象：如果有幾個物體相互作用時，要依據(jù)題意，適當(dāng)選取“整體法”或“隔離法”.2.對研究對象進行受力分析，此時多了靜電力F＝eq\f(kQ1Q2,r2).3.根據(jù)F合＝0列方程，若采用正交分解，則有Fx＝0，F(xiàn)y＝0.4.求解方程.二、同一直線上帶電體的平衡共線的三個點電荷在靜電力作用下平衡的特點1．平衡條件：每個點電荷受到的兩個靜電力必須大小相等，方向相反．每個點電荷受到的另外兩個點電荷的合力為零或每個點電荷處于另外兩個點電荷產(chǎn)生的電場中合電場強度為零的位置。2．平衡規(guī)律可概括為：“三點共線”——三個點電荷分布在同一條直線上；“兩同夾異”——正、負(fù)電荷相互間隔；“兩大夾小”——中間電荷的電荷量最??；“近小遠(yuǎn)大”——中間電荷靠近電荷量較小的電荷．只要其中兩個點電荷平衡，第三個點電荷一定平衡，只需根據(jù)平衡條件對其中的兩個電荷列式即可．專題電場力的性質(zhì)一、兩等量點電荷周圍的電場1．等量同種點電荷的電場(電場線分布如圖)：(1)兩點電荷連線上，中點O處場強為零，向兩側(cè)場強逐漸增大．(2)兩點電荷連線的中垂線上由中點O到無限遠(yuǎn)，場強先變大后變?。?3)關(guān)于中心點O點的對稱點，場強等大反向．2．等量異種點電荷的電場(電場線分布如圖)：(1)兩點電荷連線上，沿電場線方向場強先變小再變大，中點處場強最?。?2)兩點電荷連線的中垂線上電場強度方向都相同，總與中垂線垂直且指向負(fù)點電荷一側(cè)．沿中垂線從中點到無限遠(yuǎn)處，場強一直減小，中點處場強最大．(3)關(guān)于中心點對稱的點，場強等大同向．二、電場線與帶電粒子運動軌跡的綜合分析1．帶電粒子做曲線運動時，合力指向軌跡曲線的內(nèi)側(cè)，速度方向沿軌跡的切線方向．2．分析方法：由軌跡的彎曲情況結(jié)合電場線確定電場力的方向；由電場力和電場線的方向可判斷帶電粒子所帶電荷的正負(fù)；由電場線的疏密程度可比較電場力的大小，再根據(jù)牛頓第二定律F＝ma可判斷帶電粒子加速度的大?。?．帶電體在多個力作用下的平衡問題：帶電體在多個力作用下處于平衡狀態(tài)，物體所受合外力為零，因此可用共點力平衡的知識分析，常用的方法有正交分解法、合成法等．2．帶電體在電場中的加速問題：與力學(xué)問題分析方法完全相同，帶電體的受力仍然滿足牛頓第二定律，在進行受力分析時不要漏掉電場力(靜電力)．本章知識網(wǎng)絡(luò)第十章靜電場中的能量1電勢能和電勢一、靜電力做功的特點1．靜電力做功：在勻強電場中，靜電力做功W＝qElcosθ.其中θ為靜電力與位移方向之間的夾角．2．特點：(1)靜電力做的功與電荷的起始位置和終止位置有關(guān)，但與具體路徑無關(guān)，這與重力做功特點相似．(2)無論是勻強電場還是非勻強電場，無論是直線運動還是曲線運動，靜電力做功均與路徑無關(guān)．二、電勢能1．電勢能：電荷在電場中具有的勢能，用Ep表示．2．電勢能的大?。弘姾稍谀滁c(A點)的電勢能，等于把它從這點移動到零勢能位置時靜電力做的功EpA＝WA0.3．電勢能具有相對性，其大小與選定的參考點有關(guān)．確定電荷的電勢能，首先應(yīng)確定參考點，也就是零勢能點的位置．電勢能零點的規(guī)定：通常把電荷在離場源電荷無限遠(yuǎn)處或把電荷在大地表面的電勢能規(guī)定為零．4．(1)電勢能Ep是由電場和電荷共同決定的，是電荷和電場所共有的，我們習(xí)慣上說成電荷在電場中某點的電勢能．(2)電勢能是標(biāo)量，有正負(fù)但沒有方向．在同一電場中，電勢能為正值表示電勢能大于零勢能點的電勢能，電勢能為負(fù)值表示電勢能小于零勢能點的電勢能．5．靜電力做功與電勢能變化的關(guān)系(1)靜電力做的功等于電勢能的減少量．表達(dá)式：WAB＝EpA－EpB.(2)靜電力做正功，電勢能減少；靜電力做負(fù)功，電勢能增加．(3)在同一電場中，正電荷在電勢高的地方電勢能大，而負(fù)電荷在電勢高的地方電勢能?。?．電勢能大小的判斷判斷方法方法解讀公式法將電荷量、電勢連同正負(fù)號一起代入公式Ep＝qφ，正Ep的絕對值越大，電勢能越大；負(fù)Ep的絕對值越大，電勢能越小電勢法正電荷在電勢高的地方電勢能大；負(fù)電荷在電勢低的地方電勢能大做功法電場力做正功，電勢能減??；電場力做負(fù)功，電勢能增加能量守恒法在電場中，若只有電場力做功時，電荷的動能和電勢能相互轉(zhuǎn)化，動能增加，電勢能減小，反之，動能減小，電勢能增加三、電勢1．定義：電荷在電場中某一點的電勢能與它的電荷量之比．2．公式：φ＝eq\f(Ep,q).(1)φ取決于電場本身；(2)公式中的Ep、q均需代入正負(fù)號．3．單位：國際單位制中，電勢的單位是伏特，符號是V,1V＝1J/C.4．電勢高低的判斷判斷依據(jù)判斷方法電場線方向沿電場線方向電勢逐漸降低場源電荷的正負(fù)取無窮遠(yuǎn)處電勢為零，正電荷周圍電勢為正值，負(fù)電荷周圍電勢為負(fù)值；靠近正電荷處電勢高，靠近負(fù)電荷處電勢低電勢能的高低由φ＝eq\f(Ep,q)知，對于正電荷，電勢能越大，所在位置的電勢越高；對于負(fù)電荷，電勢能越小，所在位置的電勢越高．電場力做功根據(jù)UAB＝eq\f(WAB,q)，將WAB、q的正負(fù)號代入，由UAB的正負(fù)判斷φA、φB的高低5．電勢的相對性：一電場中某點的電勢是相對的，它的大小和零電勢點的選取有關(guān)．只有規(guī)定了零電勢點才能確定某點的電勢，在物理學(xué)中，般選大地或離場源電荷無限遠(yuǎn)處的電勢為0.6．電勢是標(biāo)量，只有大小，沒有方向，但有正、負(fù)之分，同一電場中電勢為正表示比零電勢高，電勢為負(fù)表示比零電勢低．7．點電荷的電勢：E＝kQ2電勢差一、電勢差1．定義：電場中兩點之間電勢的差值，也叫作電壓．UAB＝φA－φB，UBA＝φB－φA，UAB＝－UBA.2．電勢差是標(biāo)量，有正負(fù)，電勢差的正負(fù)表示電勢的高低．UAB>0，表示A點電勢比B點電勢高．與零電勢點的選取無關(guān)．3．單位：在國際單位制中，電勢差與電勢的單位相同，均為伏特，符號是V.4．靜電力做功與電勢差的關(guān)系(1)公式：WAB＝qUAB或UAB＝eq\f(WAB,q).(2)UAB在數(shù)值上等于單位正電荷由A點移到B點時靜電力所做的功．(3)符號的處理方法：把電荷q的電性和電勢差U的正負(fù)代入進行運算，功為正，說明靜電力做正功，電荷的電勢能減??；功為負(fù)，說明靜電力做負(fù)功，電荷的電勢能增大．(4)公式WAB＝qUAB適用于任何電場，其中WAB僅是電場力做的功，不包括從A到B移動電荷時其他力所做的功．5．(1)電勢差反映了電場的能的性質(zhì)，決定于電場本身，與試探電荷無關(guān)．(2)電場中某點的電勢在數(shù)值上等于該點與零電勢點之間的電勢差．6．電勢和電勢差的比較電勢φ電勢差U區(qū)別定義電勢能與電荷量的比值φ＝eq\f(Ep,q)電場力做的功與電荷量的比值UAB＝eq\f(WAB,q)決定因素由電場和在電場中的位置決定，與q、Ep無關(guān)由電場和場內(nèi)兩點位置決定，與q、WAB無關(guān)相對性與零電勢點的選取有關(guān)與零電勢點的選取無關(guān)聯(lián)系數(shù)值關(guān)系UAB＝φA－φB，當(dāng)φB＝0時，φA＝UAB單位相同，國際單位制中均是伏特(V)標(biāo)矢性都是標(biāo)量，但均有正負(fù)等勢面1．定義：電場中電勢相同的各點構(gòu)成的面．2．等勢面的特點(1)在同一等勢面上移動電荷時靜電力不做功，電荷的電勢能不變．(2)電場線跟等勢面垂直，即跟電場強度的方向垂直，已知電場線可以畫出等勢線，已知等勢線也可以畫出電場線．(3)電場線總是由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面．(4)等差等勢面密的地方，電場強度較強；等差等勢面疏的地方，電場強度較弱，由等差等勢面的疏密可以定性確定場強大?。?5)任意兩個等勢面都不相交．3．幾種典型電場的等勢線(面)電場等勢線(面)重要描述勻強電場垂直于電場線的一簇平行等間距的平面點電荷的電場以點電荷為球心的一簇球面等量異種點電荷的電場點電荷的連線上，從正電荷到負(fù)電荷電勢越來越低，兩點電荷連線的中垂線是一條等勢線，電勢處處為零.等量同種(正)點電荷的電場①等量正點電荷連線的中點電勢最低，兩點電荷連線的中垂線上該點的電勢最高，從中點沿中垂線向兩側(cè)，電勢越來越低．②等量負(fù)點電荷連線的中點電勢最高，兩點電荷連線的中垂線上該點的電勢最低．從中點沿中垂線向兩側(cè)，電勢越來越高．4．帶電粒子運動軌跡類問題的解題技巧(1)判斷速度方向：帶電粒子運動軌跡上某點的切線方向為該點處的速度方向．(2)判斷電場力(或場強)的方向：僅受電場力作用時，帶電粒子所受電場力方向指向軌跡曲線的凹側(cè)，再根據(jù)粒子的正負(fù)判斷場強的方向．(3)判斷電場力做功的正負(fù)及電勢能的增減：若電場力與速度方向成銳角，則電場力做正功，電勢能減少；若電場力與速度方向成鈍角，則電場力做負(fù)功，電勢能增加．電勢差與電場強度的關(guān)系一、勻強電場中電勢差與電場強度的關(guān)系1．在勻強電場中，兩點間的電勢差等于電場強度與這兩點沿電場方向的距離的乘積．2．公式：UAB＝Ed.二、公式E＝eq\f(UAB,d)的意義1．意義：在勻強電場中，電場強度的大小等于兩點間的電勢差與這兩點沿電場強度方向距離之比．2．電場強度的另一種表述：電場強度在數(shù)值上等于沿電場方向單位距離上降低的電勢．3．電場強度的另一個單位：由E＝eq\f(UAB,d)可導(dǎo)出電場強度的另一個單位，即伏每米，符號為V/m.1V/m＝1N/C.4．公式E＝eq\f(UAB,d)及UAB＝Ed的適用條件都是勻強電場．5．式中d不是兩點間的距離，而是兩點所在的等勢面間的距離，只有當(dāng)此兩點在勻強電場中的同一條電場線上時，才是兩點間的距離．6．電場中電場強度的方向就是電勢降低最快的方向．三．電勢差的三種求解方法1．應(yīng)用定義式UAB＝φA－φB來求解．2．應(yīng)用關(guān)系式UAB＝eq\f(WAB,q)來求解．3．應(yīng)用關(guān)系式UAB＝Ed(勻強電場)來求解．在應(yīng)用關(guān)系式UAB＝Ed時可簡化為U＝Ed，即只把電勢差大小、場強大小通過公式聯(lián)系起來，電勢差的正負(fù)、電場強度的方向可根據(jù)題意另作判斷．四、利用E＝eq\f(U,d)定性分析非勻強電場UAB＝Ed只適用于勻強電場的定量計算，在非勻強電場中，不能進行定量計算，但可以定性地分析有關(guān)問題．(1)在非勻強電場中，公式U＝Ed中的E可理解為距離為d的兩點間的平均電場強度．(2)判斷電場強度大小：等差等勢面越密，電場強度越大．當(dāng)電勢差U一定時，場強E越大，則沿場強方向的距離d越小，即場強越大，等差等勢面越密．(3)判斷電勢差的大小及電勢的高低：距離相等的兩點間的電勢差，E越大，U越大；E越小，U越小，進而判斷電勢的高低．(4)利用φ-x圖像的斜率判斷電場強度隨位置變化的規(guī)律：k＝eq\f(Δφ,Δx)＝eq\f(U,d)＝Ex，斜率的大小表示電場強度的大小，正負(fù)表示電場強度的方向．五、用等分法確定等勢線和電場線1．在勻強電場中電勢差與電場強度的關(guān)系式為U＝Ed，其中d為兩點沿電場方向的距離．由公式U＝Ed可以得到下面兩個結(jié)論：結(jié)論1：勻強電場中的任一線段AB的中點C的電勢φC＝eq\f(φA＋φB,2)，如圖甲所示．結(jié)論2：勻強電場中若兩線段AB∥CD，且AB＝CD，則UAB＝UCD(或φA－φB＝φC－φD)，同理有UAC＝UBD，如圖乙所示．2．如何確定勻強電場中的電場線(1)先確定等勢線，根據(jù)“兩點確定一條直線”，找出電場中電勢相等的兩個點，然后連接成一條等勢線；因勻強電場的電勢在一條直線上均勻變化，任一線段中點的電勢為兩端點電勢的平均值．(2)電場線跟等勢線一定垂直，作出等勢線的垂線即得電場線．(3)比較電勢的高低，即沿著電場線的方向，電勢逐漸降低；根據(jù)電勢高低在電場線上標(biāo)出箭頭，表示電場的方向．六、靜電場中的四類圖像1．v-t圖像(1)根據(jù)v-t圖像中速度變化、斜率確定電荷所受電場力的方向與大小變化．(2)由電場力方向確定電場的方向、電勢高低及電勢能變化．2．φ-x圖像(1)從φ－x圖像上可直接看出電勢隨位置的變化，可以直接判斷各點電勢的大小，并可根據(jù)電勢大小關(guān)系確定電場強度的方向．(2)可間接求出場強E隨x的變化情況：φ－x圖像切線斜率的絕對值k＝|eq\f(Δφ,Δx)|＝|eq\f(U,d)|，為E的大小，場強E的方向為電勢降低的方向．電場強度為零處，φ-x圖線存在極值，其切線的斜率為零．(3)在φ-x圖像中分析電荷移動時電勢能的變化，可用WAB＝qUAB，進而分析WAB的正負(fù)，然后作出判斷．3．E-x圖像(1)描述電場強度隨位移變化的規(guī)律．(2)場強E的正負(fù)表示場強的方向．反映E的方向，E為正表示與正方向相同．(3)圖線與x軸所圍的面積表示“兩點之間的電勢差U”，電勢差的正負(fù)由沿場強方向電勢降低判斷．4．Ep-x圖像(1)描述電勢能隨位移變化的規(guī)律．(2)根據(jù)電勢能的變化可以判斷電場力做功的正、負(fù)．(3)根據(jù)W＝Ep－Ep0＝Fx，圖像Ep-x的斜率為電場力．4電容器的電容第1課時電容器的電容一、電容器電容器：儲存電荷和電能的裝置．任何兩個彼此絕緣又相距很近的導(dǎo)體，都可以看成一個電容器．2．電容器的充放電(1)充電：把電容器的兩極板分別與電池組的兩極相連，兩個極板分別帶上等量的異種電荷的過程，充電過程中，由電源獲得的能量儲存在電容器中．電源提供的能量轉(zhuǎn)化為電容器的電場能；(2)放電：用導(dǎo)線把充電后的電容器的兩極板接通，兩極板上的電荷中和的過程，放電過程中，電容器把儲存的能量通過電流做功轉(zhuǎn)化為電路中其他形式的能量．(3)放電過程電流隨時間變化如圖所示，陰影面積表示電容器減少的電荷量．電容器的充、放電過程中，電路中有充電、放電電流，電路穩(wěn)定時，電路中沒有電流．二、電容1．定義：電容器所帶電荷量Q與電容器兩極板間的電勢差U的比值．2．定義式：C＝eq\f(Q,U).C＝eq\f(ΔQ,ΔU).3．電容器的電容決定于電容器本身，與電容器的電荷量Q以及電勢差U均無關(guān)．4．單位：電容的國際單位是法拉，符號為F，常用的單位還有微法和皮法，1F＝106μF＝1012pF.5．物理意義：電容器的電容是表示電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量，在數(shù)值上等于使兩極板間的電勢差為1V時電容器需要帶的電荷量．6．擊穿電壓與額定電壓(1)擊穿電壓：電介質(zhì)不被擊穿時加在電容器兩極板上的極限電壓，若電壓超過這一限度，電容器就會損壞．(2)額定電壓：電容器外殼上標(biāo)的工作電壓，也是電容器正常工作所能承受的最大電壓，額定電壓比擊穿電壓低．三、平行板電容器1．結(jié)構(gòu)：由兩個平行且彼此絕緣的金屬板構(gòu)成．2．電容的決定因素：電容C與兩極板間電介質(zhì)的相對介電常數(shù)εr成正比，跟極板的正對面積S成正比，跟極板間的距離d成反比．3．電容的決定式：C＝eq\f(εrS,4πkd)，εr為電介質(zhì)的相對介電常數(shù)，k為靜電力常量．當(dāng)兩極板間是真空時，C＝eq\f(S,4πkd).4．C＝eq\f(Q,U)與C＝eq\f(εrS,4πkd)的比較(1)C＝eq\f(Q,U)是電容的定義式，對某一電容器來說，Q∝U但C＝eq\f(Q,U)不變，反映電容器容納電荷本領(lǐng)的大??；(2)C＝eq\f(εrS,4πkd)是平行板電容器電容的決定式，C∝εr，C∝S，C∝eq\f(1,d)，反映了影響電容大小的因素．四、平行板電容器動態(tài)問題1．分析方法抓住不變量，分析變化量，緊抓三個公式：C＝eq\f(Q,U)、E＝eq\f(U,d)和C＝eq\f(εrS,4πkd)2．兩類典型問題(1)電容器始終與電源相連時，兩極板間的電勢差U保持不變．(2)充電后與電源斷開時，電容器所帶的電荷量Q保持不變．3．動態(tài)分析思路U不變①根據(jù)C＝eq\f(Q,U)＝eq\f(εrS,4πkd)，先分析電容的變化，再分析Q的變化．②根據(jù)E＝eq\f(U,d)分析場強的變化．③根據(jù)UAB＝Ed分析某點電勢變化．Q不變①根據(jù)C＝eq\f(Q,U)＝eq\f(εrS,4πkd)，先分析電容的變化，再分析U的變化．②根據(jù)E＝eq\f(U,d)分析場強的變化.4．解電容器問題的兩個常用技巧(1)在電荷量保持不變的情況下，由E＝eq\f(U,d)＝eq\f(Q,Cd)＝eq\f(4πkQ,εrS)知，電場強度與板間距離無關(guān)（Q不變d變E不變）．(2)對平行板電容器的有關(guān)物理量Q、E、U、C進行討論時，關(guān)鍵在于弄清哪些是變量，哪些是不變量，在變量中哪些是自變量，哪些是因變量，抓住C＝eq\f(εrS,4πkd)、Q＝CU和E＝eq\f(U,d)進行判定即可．五、常用電容器1．分類：分為固定電容器和可變電容器兩類．2．固定電容器有：聚苯乙烯電容器、電解電容器等．3．可變電容器由兩組鋁片組成，固定的一組叫定片，可動的一組叫動片．轉(zhuǎn)動動片，兩組鋁片的正對面積發(fā)生變化，電容就隨著變化．4．靜電計的使用（與驗電器區(qū)別）靜電計是在驗電器的基礎(chǔ)上改造而成的，靜電計由相互絕緣的兩部分組成，靜電計與電容器的兩極板分別連接在一起，則電容器兩極板間的電勢差就等于靜電計上所指示的電勢差U，U的大小可從靜電計的刻度讀出，可見，靜電計指針偏角的變化表征了電容器兩極板間電勢差的變化．第2課時實驗：觀察電容器的充、放電現(xiàn)象1．實驗原理(1)電容器的充電過程如圖所示，當(dāng)開關(guān)S接1時，電容器接通電源，在電場力的作用下自由電子從正極板經(jīng)過電源向負(fù)極板移動，正極板因失去電子而帶正電，負(fù)極板因獲得電子而帶負(fù)電．正、負(fù)極板帶等量的正、負(fù)電荷．電荷在移動的過程中形成電流．在充電開始時電流比較大，以后隨著極板上電荷的增多，電流逐漸減小，當(dāng)電容器兩極板間電壓等于電源電壓時電荷停止移動，電流I＝0.(2)電容器的放電過程如圖所示，當(dāng)開關(guān)S接2時，相當(dāng)于將電容器的兩極板直接用導(dǎo)線連接起來，電容器正、負(fù)極板上電荷發(fā)生中和．在電子移動過程中，形成電流，放電開始電流較大，隨著兩極板上的電荷量逐漸減小，電路中的電流逐漸減小，兩極板間的電壓也逐漸減小到零．2．實驗器材：6V的直流電源、單刀雙擲開關(guān)、平行板電容器、電流表、電壓表、小燈泡、導(dǎo)線若干.3．實驗步驟(1)按圖連接好電路．(2)把單刀雙擲開關(guān)S打在上面，使觸點1和觸點2連通，觀察電容器的充電現(xiàn)象，并將結(jié)果記錄在表格中．(3)將單刀雙擲開關(guān)S打在下面，使觸點3和觸點2連通，觀察電容器的放電現(xiàn)象，并將結(jié)果記錄在表格中．(4)記錄好實驗結(jié)果，關(guān)閉電源．4．實驗記錄和分析實驗項目實驗現(xiàn)象電容器充電燈泡燈泡的亮度由明到暗最后熄滅電流表1電流表1的讀數(shù)由大到小最后為零電壓表電壓表的讀數(shù)由小到大最后為6V電容器放電燈泡燈泡的亮度由明到暗最后熄滅電流表2電流表2的讀數(shù)由大到小最后為零電壓表電壓表的讀數(shù)由大到小最后為0V結(jié)論：當(dāng)電容器極板上所儲存的電荷發(fā)生變化時，電路中就有電流流過；若電容器極板上所儲存的電荷量恒定不變時，則電路中就沒有電流流過．電路中的平均電流為I＝eq\f(Δq,Δt).5．注意事項(1)電流表要選用小量程的靈敏電流計．(2)要選擇大容量的電容器．(3)實驗要在干燥的環(huán)境中進行．(4)在做放電實驗時，在電路中串聯(lián)一個電阻，以免燒壞電流表．帶電粒子在電場中的運動一、帶電粒子在電場中的加速（帶電粒子在電場中的直線運動）1．帶電粒子的分類及在電場中運動時重力的處理(1)基本粒子：如電子、質(zhì)子、α粒子、離子等，除有說明或明確的暗示以外，一般都不考慮重力(但并不忽略質(zhì)量)．(2)帶電顆粒：如液滴、油滴、塵埃、小球等，除有說明或明確的暗示以外，一般都不能忽略重力．2．分析帶電粒子的加速問題有兩種思路：(1)用動力學(xué)觀點分析：利用牛頓第二定律F＝ma和運動學(xué)公式，只能用來分析帶電粒子的勻變速運動．適用于電場是勻強電場且涉及運動時間等描述運動過程的物理量，公式有a＝eq\f(F合,m)，E＝eq\f(U,d)，v2－veq\o\al(2,0)＝2ad，qE＝ma，v＝v0＋at等．(2)用功能觀點分析：利用靜電力做功結(jié)合動能定理分析．適用于問題涉及位移、速率等動能定理公式中的物理量或非勻強電場情景時，公式有勻強電場中：W＝Eqd＝qU＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0).非勻強電場中：W＝qU＝Ek2－Ek1＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mveq\o\al(02).(3)若初速度為零，則qU＝eq\f(1,2)mv2，對于勻變速運動和非勻變速運動都適用．二、帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)如圖所示，質(zhì)量為m、帶電荷量為q的基本粒子(忽略重力)，以初速度v0平行于兩極板進入勻強電場，極板長為l，極板間距離為d，極板間電壓為U.1．運動性質(zhì)：粒子在板間做類平拋運動，應(yīng)用運動分解的知識進行分析處理．①沿初速度v0方向：速度為v0的勻速直線運動．②垂直v0（電場力）的方向：初速度為零的勻加速直線運動．2．運動規(guī)律：(1)沿初速度方向做勻速直線運動，運動時間①能飛出電容器：t＝eq\f(l,v0).②不能飛出電容器：y＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(qU,2md)t2，t＝eq\r(\f(2mdy,qU)).(2)沿電場力方向，做勻加速直線運動①加速度：t＝eq\f(l,v0)，a＝eq\f(F,m)＝eq\f(qE,m)＝eq\f(qU,md).②離開電場時的偏移量：y＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(qUl2,2mdveq\o\al(2,0)).③離開電場時的偏轉(zhuǎn)角：vy＝at＝eq\f(qUl,mv0d)，tanθ＝eq\f(vy,v0)＝eq\f(qUl,mdveq\o\al(2,0)).3．兩個結(jié)論(1)粒子經(jīng)電場偏轉(zhuǎn)后，合速度的反向延長線與初速度延長線的交點O為粒子水平位移的中點，即O到偏轉(zhuǎn)電場邊緣的距離為eq\f(l,2).(2)位移方向與初速度方向間夾角α的正切值為速度偏轉(zhuǎn)角θ正切值的eq\f(1,2)，即tanα＝eq\f(1,2)tanθ.(3)電性相同的不同的帶電粒子從靜止開始經(jīng)過同一電場加速后再從同一偏轉(zhuǎn)電場射出時，偏移量y和偏轉(zhuǎn)角θ總是相同的，不會分開．不同帶電粒子從同一電場加速再進入同一偏轉(zhuǎn)電場，所有粒子都從同一點射出，熒光屏上只有一個亮斑．證明：由qU0＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)y＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(1,2)·eq\f(qU1,md)·eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(l,v0)))eq\s\up12(2)tanθ＝eq\f(qU1l,mdveq\o\al(2,0))得：y＝eq\f(U1l2,4U0d)tanθ＝eq\f(U1l,2U0d).4．功能關(guān)系當(dāng)討論帶電粒子的末速度v時也可以從能量的角度進行求解：qUy＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，其中Uy＝eq\f(U,d)y，指初、末位置間的電勢差．或qEy＝ΔEk，其中y為粒子在偏轉(zhuǎn)電場中沿電場力方向的偏移量．示波管的原理1．示波管主要由電子槍(由發(fā)射電子的燈絲、加速電極組成)、偏轉(zhuǎn)電極(由一對X偏轉(zhuǎn)電極和一對Y偏轉(zhuǎn)電極組成)和熒光屏組成．2．掃描電壓：XX′偏轉(zhuǎn)電極接入的是由儀器自身產(chǎn)生的鋸齒形電壓．3．示波管工作原理：被加熱的燈絲發(fā)射出熱電子，電子經(jīng)加速電場加速后，以很大的速度進入偏轉(zhuǎn)電場，如果在Y偏轉(zhuǎn)電極上加一個信號電壓，在X偏轉(zhuǎn)電極上加一個掃描電壓，當(dāng)掃描電壓與信號電壓的周期相同時，熒光屏上就會得到信號電壓一個周期內(nèi)的穩(wěn)定圖像．專題電場能的性質(zhì)一、電場線、等勢面、運動軌跡的綜合問題1．速度方向沿運動軌跡的切線方向，所受電場力的方向沿電場線的切線方向或反方向，所受合外力的方向指向軌跡曲線凹側(cè)．2．電勢能大小的判斷方法(1)電場力做功：電場力做正功，電勢能減小；電場力做負(fù)功，電勢能增加．(2)利用公式法：由Ep＝qφ知正電荷在電勢高處電勢能大，負(fù)電荷在電勢低處電勢能大．3．電場強度、電勢、電勢差、電勢能的比較電場強度電勢電勢差電勢能意義描述電場力的性質(zhì)描述電場能的性質(zhì)描述電場做功的本領(lǐng)描述電荷在電場中的能量,電荷做功的本領(lǐng)定義式E=Fφ=Epq(EUAB=WEp=φq標(biāo)矢性矢量,方向為放在電場中的正電荷的受力方向標(biāo)量,但有正負(fù),正負(fù)只表示大小標(biāo)量,但有正負(fù),正負(fù)只表示電勢的高低正電荷在正電勢位置有正電勢能,簡化為:正正得正,同理負(fù)正得負(fù),負(fù)負(fù)得正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的兩點間差異決定,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,與參考點的選取有關(guān),有相對性關(guān)系①場強為零的地方電勢不一定為零②電勢為零的地方場強不一定為零③零場強區(qū)域兩點間電勢差一定為零,電勢差為零的兩點間場強不一定為零④場強為零,電勢能不一定為零,電勢為零,電勢能一定為零二、電場中的功能關(guān)系1．合力做功等于物體動能的變化量，即W合＝ΔEk，這里的W合指合外力做的功．2．電場力做功決定帶電體電勢能的變化量，即WAB＝EpA－EpB＝－ΔEp.這與重力做功和重力勢能變化之間的關(guān)系類似．3．只有電場力做功時，帶電體電勢能與機械能的總量不變，即Ep1＋E機1＝Ep2＋E機2.這與只有重力做功時，物體的機械能守恒類似．4．電場力做功與功能關(guān)系電場力做功的計算電場中的功能關(guān)系(1)電場力做正功，電勢能減少，電場力做負(fù)功，電勢能增加，即：W＝－ΔEp.(2)如果只有電場力做功，則動能和電勢能之間相互轉(zhuǎn)化，二者總和不變，即：ΔEk＝－ΔEp.5．電勢高低的判斷判斷依據(jù)判斷方法電場線方向沿電場線方向電勢逐漸降低場源電荷的正負(fù)取無窮遠(yuǎn)處電勢為零,正電荷周圍電勢為正值,負(fù)電荷周圍電勢為負(fù)值;靠近正電荷處電勢高,靠近負(fù)電荷處電勢低電勢能的高低正電荷在電勢較高處電勢能大,負(fù)電荷在電勢較低處電勢能大電場力做功根據(jù)UAB=WABq,將WAB、q的正負(fù)號代入,由UAB的正負(fù)判斷φA、φ6．電勢能大小的判斷判斷方法方法解讀公式法將電荷量、電勢連同正負(fù)號一起代入公式Ep=qφ,正Ep的絕對值越大,電勢能越大;負(fù)Ep的絕對值越大,電勢能越小電勢法正電荷在電勢高的地方電勢能大,負(fù)電荷在電勢低的地方電勢能大做功法電場力做正功,電勢能減小;電場力做負(fù)功,電勢能增加能量守恒法在電場中,若只有電場力做功時,電荷的動能和電勢能相互轉(zhuǎn)化,動能增加,電勢能減小,反之,動能減小,電勢能增加7．勻強電場中求解電勢(場強)的兩點技巧(1)在勻強電場中,電勢沿直線均勻變化,即直線上距離相等的線段兩端的電勢差值相等。(2)等分線段找等勢點法:連接電勢最高點和電勢最低點后根據(jù)需要將連線等分成若干段,必能找到與第三點電勢相等的點,它們的連線即等勢線(或等勢面),與其垂直的線即電場線。專題帶電粒子在電場中的運動一、帶電粒子在電場中的直線運動1．帶電粒子在電場中的直線運動(1)勻速直線運動：帶電粒子受到的合外力一定等于零，即所受到的電場力與其他力平衡．(2)勻加速直線運動：帶電粒子受到的合外力與其初速度方向相同．(3)勻減速直線運動：帶電粒子受到的合外力與其初速度方向相反．2．討論帶電粒子在電場中做直線運動(加速或減速)的方法(1)力和加速度方法——牛頓運動定律、勻變速直線運動公式；(2)功和能方法——動能定理；(3)能量方法——能量守恒定律．二、帶電粒子在電場中的類平拋運動的處理方法：1．運動分解的方法：將運動分解為沿初速度方向的勻速直線運動和垂直初速度方向的勻加速直線運動，在這兩個方向上分別列牛頓第二定律或運動學(xué)方程．2．利用功能關(guān)系分析：(1)功能關(guān)系：電場力做功等于電勢能的減少量，W電＝Ep1－Ep2.(2)動能定理：合力做功等于動能的變化，W＝Ek2－Ek1.三、帶電粒子在電場(復(fù)合場)中的圓周運動解決電場(復(fù)合場)中的圓周運動問題，關(guān)鍵是分析向心力的來源，向心力的來源有可能是重力和電場力的合力，也有可能是單獨的電場力．四、帶電粒子在交變電場中的運動1．受力情況：粒子所受的電場力是周期性變化的，即與速度方向在一段時間內(nèi)同向，在下一段時間內(nèi)反向．2．三種常見題型(1)粒子做單向直線運動(一般用牛頓運動定律求解)．(2)粒子做往返運動(一般分段研究)．(3)粒子做偏轉(zhuǎn)運動(一般根據(jù)交變電場的特點分段研究)．3．兩條分析思路一是力和運動的關(guān)系，根據(jù)牛頓第二定律及運動學(xué)規(guī)律分析；二是功能關(guān)系(機械能守恒、動能定理、能量守恒)．4．兩個運動特征分析受力特點和運動規(guī)律，抓住粒子的運動具有周期性和空間上具有對稱性的特征，求解粒子運動過程中的速度、位移等，并確定與物理過程相關(guān)的邊界條件．等效思維法在電場中的應(yīng)用1．“等效重力”及“等效重力加速度”在勻強電場中，將重力與電場力進行合成，如圖所示，則F合為“等效重力場”中的“等效重力”，g′＝eq\f(F合,m)為“等效重力場”中的“等效重力加速度”，F(xiàn)合的方向為“等效重力”的方向，即在等效重力場中的豎直向下方向．2．等效最“高”點與最“低”點的確定方法在“等效重力場”中過圓周運動的圓心作“等效重力”的作用線，其反向延長線交于圓周上的那個點即為圓周運動的等效最“高”點，沿著“等效重力”的方向延長交于圓周的那個點為即等效最“低”點，如圖所示．本章知識網(wǎng)絡(luò)電路及其應(yīng)用1電源和電流一、電源1．定義：能把電子在電源內(nèi)部從電源正極搬運到負(fù)極的裝置．2．作用：移送電荷，維持電源正、負(fù)極間有一定的電勢差，保持電路中有持續(xù)電流．二、恒定電流1．恒定電場(1)定義：由穩(wěn)定分布的電荷所產(chǎn)生的穩(wěn)定的電場．(2)形成：當(dāng)電路達(dá)到穩(wěn)定時，導(dǎo)線中的電場是由電源、導(dǎo)線等電路元件所積累的電荷共同形成的．(3)特點：任何位置的電荷分布和電場分布都不隨時間變化，其基本性質(zhì)與靜電場相同．2．恒定電流(1)定義：大小、方向都不隨時間變化的電流稱為恒定電流，電流的強弱程度用電流這個物理量表示．(2)形成的條件：導(dǎo)體中有自由電荷；導(dǎo)體兩端存在電壓．(3)電流的定義式：I＝eq\f(q,t)，其中：I表示電流，q表示在時間t內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量．用該式計算出的電流是時間t內(nèi)的平均值．對于恒定電流，電流的瞬時值與平均值相等．(4)單位：安培，簡稱安，符號是A；常用的電流單位還有毫安(mA)、微安(μA)．1A＝103mA；1A＝106μA.(5)電流的方向：規(guī)定正電荷定向移動的方向為電流的方向，則負(fù)電荷定向移動的方向與電流的方向相反．(6)電流是標(biāo)量：雖然有方向，但它是標(biāo)量，它遵循代數(shù)運算法則．(7)電解液導(dǎo)電時電流的計算方法電解液導(dǎo)電與金屬導(dǎo)體導(dǎo)電不同．金屬導(dǎo)體中的自由電荷只有自由電子，而電解液中的自由電荷是正、負(fù)離子，正、負(fù)離子在電解液中所受電場力方向相反，運動方向相反，但形成的電流方向相同．運用I＝eq\f(q,t)計算時，q應(yīng)是同一時間內(nèi)通過某一橫截面的正、負(fù)兩種離子的電荷量的絕對值之和．三、微觀表達(dá)式1．電流微觀表達(dá)式I＝nqvS的理解(1)I＝eq\f(q,t)是電流的定義式，I＝nqvS是電流的決定式，因此I與通過導(dǎo)體橫截面的電荷量q及時間t無關(guān)，從微觀上看，電流決定于導(dǎo)體中單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)n、每個自由電荷的電荷量大小q、定向移動的速率v，還與導(dǎo)體的橫截面積S有關(guān)．(2)v表示電荷定向移動的速率．自由電荷在不停地做無規(guī)則的熱運動，其速率為熱運動的速率，電流是自由電荷在熱運動的基礎(chǔ)上向某一方向定向移動形成的．2．三種速率的比較(1)電子定向移動速率：也是公式I＝neSv中的v，大小約為10－4m/s.(2)電流的傳導(dǎo)速率：就是導(dǎo)體中建立電場的速率，等于光速，為3×108m/s.閉合開關(guān)的瞬間，電路中各處以光速建立恒定電場，電路中各處的自由電子幾乎同時定向移動，整個電路也幾乎同時形成了電流．(3)電子熱運動速率：電子做無規(guī)則熱運動的速率，大小約為105m/s.由于熱運動向各個方向運動的機會相等，故此運動不能形成電流．3．三個電流表達(dá)式的比較公式適用范圍字母含義公式含義定義式I＝eq\f(q,t)一切電路q為時間t內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量eq\f(q,t)反映了I的大小，但不能說I∝q，I∝eq\f(1,t)微觀式I＝nqSv一切電路n：導(dǎo)體單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)q：每個自由電荷的電荷量S：導(dǎo)體橫截面積v：電荷定向移動的平均速率從微觀上看n、q、S、v決定了I的大小決定式I＝eq\f(U,R)金屬、電解液U：導(dǎo)體兩端的電壓R：導(dǎo)體本身的電阻I由U、R決定，I∝U，I∝eq\f(1,R)2導(dǎo)體的電阻一、電阻1．電阻的概念導(dǎo)體兩端的電壓與通過導(dǎo)體的電流大小之比．2．定義式：R＝eq\f(U,I).3．單位：歐姆(Ω)，常用的單位還有千歐(kΩ)、兆歐(MΩ)，且1Ω＝10－3kΩ＝10－6MΩ.4．物理意義：反映導(dǎo)體對電流阻礙作用的大小．對給定的導(dǎo)體，它的電阻是一定的，與導(dǎo)體兩端是否加電壓，導(dǎo)體中是否有電流無關(guān)．5．導(dǎo)體U－I圖像的斜率反映電阻大?。?．歐姆定律(1)表達(dá)式I＝eq\f(U,R)；(2)意義：表示通過導(dǎo)體的電流I與電壓U成正比，與電阻R成反比；(3)適用條件：金屬或電解質(zhì)溶液導(dǎo)電(純電阻電路)．(4)歐姆定律的“二同”①同體性：指I、U、R三個物理量必須對應(yīng)同一段電路或同一段導(dǎo)體．②同時性：指U和I必須是導(dǎo)體上同一時刻的電壓和電流．二、影響導(dǎo)體電阻的因素1．導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體的長度、橫截面積、材料有關(guān)．2．探究思路為探究導(dǎo)體電阻是否與導(dǎo)體橫截面積、長度和材料有關(guān)，我們采用控制變量法進行實驗探究．3．導(dǎo)體的電阻由導(dǎo)體的長度、橫截面積、材料決定，受溫度影響。三、導(dǎo)體的電阻率1．電阻定律(1)內(nèi)容：同種材料的導(dǎo)體，其電阻R與它的長度l成正比，與它的橫截面積S成反比；導(dǎo)體電阻還與構(gòu)成它的材料有關(guān)．(2)導(dǎo)體電阻的決定式R＝ρeq\f(l,S)l是導(dǎo)體的長度，S是導(dǎo)體的橫截面積，ρ是比例系數(shù)，與導(dǎo)體材料有關(guān)，叫作電阻率．2．電阻率(1)概念：電阻率是反映導(dǎo)體導(dǎo)電性能的物理量，是導(dǎo)體材料本身的屬性，與導(dǎo)體的形狀、大小無關(guān)．(2)單位是歐姆·米，符號為Ω·m.(3)電阻率往往隨溫度的變化而變化．①金屬的電阻率隨溫度的升高而增大，可用于制作電阻溫度計．②大部分半導(dǎo)體的電阻率隨溫度的升高而減小，半導(dǎo)體的電阻率隨溫度的變化較大，可用于制作熱敏電阻．③有些合金，電阻率幾乎不受溫度變化的影響，常用來制作標(biāo)準(zhǔn)電阻．④一些導(dǎo)體在溫度特別低時電阻率可以降到零，這個現(xiàn)象叫作超導(dǎo)現(xiàn)象．(4)電阻與電阻率的區(qū)別①電阻反映了導(dǎo)體對電流阻礙作用的大小，而電阻率則反映制作導(dǎo)體的材料導(dǎo)電性能的好壞．②導(dǎo)體的電阻大，電阻率不一定大，它的導(dǎo)電性能不一定差；導(dǎo)體的電阻率小，電阻不一定小，即它對電流的阻礙作用不一定?。蹖?dǎo)體的電阻、電阻率均與溫度有關(guān)．(5)應(yīng)用：電阻溫度計、標(biāo)準(zhǔn)電阻等．(6)超導(dǎo)現(xiàn)象：一些金屬在溫度特別低時電阻降為0的現(xiàn)象．3．R＝eq\f(U,I)與R＝ρeq\f(l,S)的區(qū)別與聯(lián)系公式?jīng)Q定式定義式R＝ρeq\f(l,S)R＝eq\f(U,I)區(qū)別電阻的決定式電阻的定義式說明了導(dǎo)體的電阻由哪些因素決定，R由ρ、l、S共同決定提供了一種測電阻的方法——伏安法，R與U、I均無關(guān)只適用于粗細(xì)均勻的金屬導(dǎo)體和濃度均勻的電解質(zhì)溶液適用于任何純電阻導(dǎo)體聯(lián)系R＝ρeq\f(l,S)是對R＝eq\f(U,I)的進一步說明，即導(dǎo)體的電阻與U和I無關(guān)，而是取決于導(dǎo)體本身的材料、長度和橫截面積四、導(dǎo)體的伏安特性曲線(I-U圖線)1．伏安特性曲線：用縱坐標(biāo)表示電流I，用橫坐標(biāo)表示電壓U，這樣畫出的導(dǎo)體的I－U圖像叫作導(dǎo)體的伏安特性曲線．2．圖線的意義(1)由于導(dǎo)體的導(dǎo)電性能不同，所以不同的導(dǎo)體有不同的伏安特性曲線．(2)伏安特性曲線上每一點的電壓坐標(biāo)與電流坐標(biāo)的比值，對應(yīng)這一狀態(tài)下的電阻．(3)I-U圖像中圖線上某點與O點連線的斜率表示電阻的倒數(shù)，斜率越大，電阻越?。?4)比較電阻的大?。簣D線的斜率k＝eq\f(ΔI,ΔU)＝eq\f(I,U)＝eq\f(1,R)，圖中R1＞R2．3．線性元件和非線性元件：①線性元件：伏安特性曲線是一條過原點的直線的電學(xué)元件，如金屬導(dǎo)體、電解質(zhì)溶液．②非線性元件：伏安特性曲線為曲線的電學(xué)元件，如氣態(tài)導(dǎo)體(日光燈、霓虹燈管中的氣體)和半導(dǎo)體元件．4．I－U圖像是曲線時，導(dǎo)體某狀態(tài)的電阻RP＝eq\f(UP,IP)，即電阻等于圖線上點P(UP，IP)與坐標(biāo)原點連線的斜率的倒數(shù)，而不等于該點切線斜率的倒數(shù)，如圖所示．5．兩類圖線的比較(1)圖線a、e、d、f表示線性元件，b、c表示非線性元件．(2)在圖甲中，斜率表示電阻的大小，斜率越大，電阻越大，Ra>Re.在圖乙中，斜率表示電阻倒數(shù)的大小，斜率越大，電阻越小，Rd<Rf.(3)圖線b的斜率變小，電阻變小，圖線c的斜率變大，電阻變?。⒁猓呵€上某點切線的斜率不是電阻或電阻的倒數(shù)．根據(jù)R＝eq\f(U,I)，電阻為某點和原點連線的斜率或斜率的倒數(shù)．6．伏安特性曲線問題的處理方法(1)首先分清是I-U圖線還是U-I圖線．(2)對線性元件：R＝eq\f(U,I)＝eq\f(ΔU,ΔI)；對非線性元件R＝eq\f(U,I)≠eq\f(ΔU,ΔI)，即非線性元件的電阻不等于U-I圖像某點切線的斜率．(3)在電路問題分析時，I-U(或U-I)圖像中的電流、電壓信息是解題的關(guān)鍵，要將電路中的電子元件和圖像有機結(jié)合．7．運用伏安特性曲線求電阻應(yīng)注意的問題(1)如圖所示,非線性元件的I-U圖線是曲線,導(dǎo)體電阻Rn=UnIn,即電阻等于圖線上點(Un,I(2)I-U圖線中的斜率k=1R,斜率k不能理解為k=tanα(α為圖線與U軸的夾角),因坐標(biāo)軸的單位可根據(jù)需要人為規(guī)定,同一電阻在坐標(biāo)軸單位不同時傾角α8．電阻的伏安特性曲線的應(yīng)用技巧(1)用I-U圖線來描述電阻的伏安特性時,圖線上每一點對應(yīng)一組U、I值,UI為該狀態(tài)下的電阻值,UI(2)如果I-U圖線為直線,圖線斜率的絕對值為該電阻的倒數(shù)。如果I-U圖線為曲線,則圖線上某點切線斜率的絕對值不表示該點電阻的倒數(shù),電阻的阻值只能用該點的電壓和電流的比值來計算。3實驗：導(dǎo)體電阻率的測量實驗1長度的測量及測量工具的選用一、游標(biāo)卡尺的原理和讀數(shù)1．構(gòu)造：主尺、游標(biāo)尺(主尺和游標(biāo)尺上各有一個內(nèi)、外測量爪)、游標(biāo)卡尺上還有一個深度尺．2．用途：測量厚度、長度、深度、內(nèi)徑、外徑．3．原理：利用主尺的最小分度與游標(biāo)尺的最小分度的差值制成．不管游標(biāo)尺上有多少個小等分刻度，它的刻度部分的總長度比主尺上的同樣多的小等分刻度少1mm.常見的游標(biāo)尺上小等分刻度有10個、20個、50個的，其規(guī)格見下表：刻度格數(shù)(分度)刻度總長度1mm與每小格的差值精確度(可精確到)109mm0.1mm0.1mm2019mm0.05mm0.05mm5049mm0.02mm0.02mm4.讀數(shù)若用x表示由主尺上讀出的整毫米數(shù)，K表示從游標(biāo)尺上讀出與主尺上某一刻線對齊的游標(biāo)的格數(shù)，則記錄結(jié)果表達(dá)為(x＋K×精確度)mm.二、螺旋測微1．構(gòu)造如圖所示，它的測砧A和固定刻度B固定在尺架C上，可動刻度E、旋鈕D和微調(diào)旋鈕D′是與測微螺桿F連在一起的，并通過精密螺紋套在B上．2．原理精密螺紋的螺距是0.5mm，即旋鈕D每轉(zhuǎn)一周，測微螺桿F前進或后退0.5mm，可動刻度分成50等份，因此每旋轉(zhuǎn)一格，對應(yīng)測微螺桿F前進或后退0.01mm.0.01mm即為螺旋測微器的精確度．3．使用方法當(dāng)A與F并攏時，可動刻度E的零點恰好跟固定刻度B的零點重合，逆時針旋轉(zhuǎn)旋鈕D，將測微螺桿F旋出，把被測物體放入A、F之間的夾縫中，再順時針旋轉(zhuǎn)旋鈕D，F(xiàn)快要接觸被測物時，要停止使用旋鈕D，改用微調(diào)旋鈕D′，直到聽到“喀喀”聲．4．讀數(shù)方法L＝固定刻度示數(shù)＋可動刻度示數(shù)(估讀一位)×分度值．注意事項(1)讀數(shù)時要準(zhǔn)確到0.01mm，估讀到0.001mm，測量結(jié)果若用毫米做單位，則小數(shù)點后面必須保留三位．(2)讀數(shù)時，要注意固定刻度上半毫米刻度線是否露出．三、電壓表、電流表的讀數(shù)電壓表、電流表的讀數(shù)方法1．首先要弄清電表量程，即指針指到最大刻度時電表允許通過的最大電壓或電流值．2．根據(jù)表盤總的刻度數(shù)確定精確度，即每一小格表示的值，同時確定讀數(shù)有效數(shù)字所在的位數(shù)．3．按照指針的實際位置進行讀數(shù)．4．(1)0～3V的電壓表和0～3A的電流表讀數(shù)方法相同，此量程下的精確度是0.1V和0.1A，讀到0.1的下一位，即讀到小數(shù)點后面兩位．(2)對于0～15V量程的電壓表，精確度是0.5V，在讀數(shù)時只要求讀到小數(shù)點后面一位，即讀到0.1V.(3)對于0～0.6A量程的電流表，精確度是0.02A，在讀數(shù)時只要求讀到小數(shù)點后面兩位，這時要求“半格估讀”，即讀到最小刻度的一半0.01A.實驗2金屬絲電阻率的測量1．實驗原理(1)把金屬絲接入電路中，用伏安法測金屬絲的電阻R(R＝eq\f(U,I))．電路原理圖如圖所示．(2)用毫米刻度尺測出金屬絲的有效長度l，用螺旋測微器測出金屬絲的直徑d，算出橫截面積S(S＝eq\f(πd2,4))．(3)由電阻定律R＝ρeq\f(l,S)，得ρ＝eq\f(RS,l)＝eq\f(πd2R,4l)＝eq\f(πd2U,4lI)，求出電阻率．2．實驗器材螺旋測微器或游標(biāo)卡尺、毫米刻度尺、電壓表、電流表、開關(guān)及導(dǎo)線、待測金屬絲、電池、滑動變阻器．3．實驗步驟(1)測直徑：用螺旋測微器在待測金屬絲上三個不同位置各測一次直徑，并記錄．(2)連電路：按如圖1所示的電路圖連接實驗電路．(3)測長度：用毫米刻度尺測量接入電路中的待測金屬絲的有效長度，重復(fù)測量3次，并記錄．(4)求電阻：把滑動變阻器的滑動觸頭調(diào)節(jié)到使接入電路中的電阻值最大的位置，電路經(jīng)檢查確認(rèn)無誤后，閉合開關(guān)S.改變滑動變阻器滑動觸頭的位置，讀出幾組相應(yīng)的電流表、電壓表的示數(shù)I和U的值，記入表格內(nèi)，斷開開關(guān)S.(5)拆除實驗電路，整理好實驗器材．4．?dāng)?shù)據(jù)處理電阻R的數(shù)值可用以下兩種方法確定：(1)計算法：利用每次測量的U、I值分別計算出電阻，再求出電阻的平均值作為測量結(jié)果．(2)圖像法：可建立U－I坐標(biāo)系，將測量的U、I值描點作出圖像，利用圖像的斜率來求出電阻值R.5．注意事項(1)因一般金屬絲電阻較小，為了減小實驗的系統(tǒng)誤差，必須選擇電流表外接法；(2)測量l時應(yīng)測接入電路的金屬絲的有效長度(即兩接線柱之間的長度，且金屬絲伸直)；在金屬絲的3個不同位置上用螺旋測微器測量直徑d.(3)電流不宜過大(電流表用0～0.6A量程)，通電時間不宜太長，以免電阻率因溫度升高而變化．4串聯(lián)電路和并聯(lián)電路第1課時串聯(lián)和并聯(lián)電路的特點限流電路與分壓電路一、串聯(lián)電路和并聯(lián)電路1．串聯(lián)電路：把幾個導(dǎo)體或用電器依次首尾連接，接入電路的連接方式，如圖甲所示．并聯(lián)電路：把幾個導(dǎo)體或用電器的一端連在一起，另一端也連在一起，再將兩端接入電路的連接方式，如圖乙所示．二、串聯(lián)電路、并聯(lián)電路的特點串聯(lián)電路并聯(lián)電路電流關(guān)系各處電流相等，即I＝I1＝I2＝…＝In總電流等于各支路電流之和，即I＝I1＋I2＋…＋In電壓關(guān)系總電壓等于各部分電壓之和，即U＝U1＋U2＋…＋Un各支路兩端電壓相等，即U＝U1＝U2＝…＝Un電阻關(guān)系總電阻等于各部分電阻之和，即R＝R1＋R2＋…＋Rn總電阻的倒數(shù)等于各支路電阻倒數(shù)之和，即eq\f(1,R)＝eq\f(1,R1)＋eq\f(1,R2)＋…＋eq\f(1,Rn)功率分配eq\f(P1,R1)＝eq\f(P2,R2)＝…＝eq\f(Pn,Rn)P1R1＝P2R2＝…＝PnRn注意：無論是并聯(lián)電路還是串聯(lián)電路，電路消耗的總功率等于各電阻消耗的電功率之和．串聯(lián)電路中的電壓分配串聯(lián)電路中各電阻兩端的電壓跟它們的阻值成正比，即eq\f(U1,R1)＝eq\f(U2,R2)＝…＝eq\f(Un,Rn)＝eq\f(U,R總)＝I.2．并聯(lián)電路中的電流分配并聯(lián)電路中通過各支路電阻的電流跟它們的阻值成反比，即I1R1＝I2R2＝…＝InRn＝I總R總＝U.3．串、并聯(lián)電路總電阻的比較串聯(lián)電路的總電阻R總并聯(lián)電路的總電阻R總不同點n個相同電阻R串聯(lián)，總電阻R總＝nRn個相同電阻R并聯(lián)，總電阻R總＝eq\f(R,n)R總大于任一電阻阻值R總小于任一電阻阻值一個大電阻和一個小電阻串聯(lián)時，總電阻接近大電阻一個大電阻和一個小電阻并聯(lián)時，總電阻接近小電阻相同點多個電阻無論串聯(lián)還是并聯(lián)，其中任一電阻增大或減小，總電阻也隨之增大或減小第2課時電壓表和電流表一、小量程電流表G的三個參量1．電流表的內(nèi)阻：表頭的電阻Rg叫作電流表的內(nèi)阻．2．滿偏電流：指針偏到最大刻度時的電流Ig叫作滿偏電流．3．滿偏電壓：表頭通過滿偏電流時，加在它兩端的電壓Ug叫作滿偏電壓．二、兩種電表的讀數(shù)方法(1)電流表：視線垂直于刻度盤表面，一般需估讀，3A量程估讀最小分度的eq\f(1,10)，0.6A量程的估讀到最小分度的eq\f(1,2).(2)電壓表：視線垂直于刻度盤表面，一般需估讀，3V量程估讀最小分度的eq\f(1,10)，15V量程的估讀到最小分度的eq\f(1,5).三、電表改裝原理小量程電流表G改裝成大量程電壓表V：將表頭串聯(lián)一個較大電阻小量程電流表G改裝成大量程電流表A：將表頭并聯(lián)一個較小電阻內(nèi)部電路改裝原理串聯(lián)分壓并聯(lián)分流改裝后的量程U＝Ig(R＋Rg)I＝eq\f(R＋Rg,R)Ig量程擴大的倍數(shù)n＝eq\f(U,Ug)n＝eq\f(I,Ig)接入電阻的阻值R＝eq\f(U,Ig)－Rg＝(n－1)RgR＝eq\f(IgRg,I－Ig)＝eq\f(Rg,n－1)改裝后的總內(nèi)阻Rv＝Rg＋R＝nRgRA＝eq\f(R·Rg,R＋Rg)＝eq\f(Rg,n)校對電路四、測量電路：電流表的內(nèi)接法和外接法1．兩種接法的比較內(nèi)接法外接法電路誤差分析電壓表示數(shù)：UV＝UR＋UA＞UR電流表示數(shù)：IA＝IRR測＝eq\f(UV,IA)＞eq\f(UR,IR)＝R真電壓表示數(shù)：UV＝UR電流表示數(shù)：IA＝IR＋IV＞IRR測＝eq\f(UV,IA)＜eq\f(UR,IR)＝R真誤差來源電流表的分壓作用電壓表的分流作用適用情況測大電阻測小電阻2．電流表內(nèi)、外接的選擇方法(1)阻值比較法：當(dāng)Rx?RA時，采用內(nèi)接法，當(dāng)Rx?RV時，采用外接法，可記憶為“大內(nèi)小外”．(2)臨界值計算法當(dāng)eq\f(RV,Rx)<eq\f(Rx,RA)即當(dāng)Rx＞eq\r(RARV)時，用電流表內(nèi)接法，當(dāng)eq\f(RV,Rx)>eq\f(Rx,RA)即當(dāng)Rx＜eq\r(RARV)時，用電流表外接法，當(dāng)Rx＝eq\r(RARV)時，兩種接法效果相同．(3)試觸法：如圖，把電壓表的可動接線端分別試接b、c兩點，觀察兩電表的示數(shù)變化，若電流表的示數(shù)變化明顯，說明電壓表的分流作用對電路影響大，應(yīng)選用內(nèi)接法，若電壓表的示數(shù)有明顯變化，說明電流表的分壓作用對電路影響大，所以應(yīng)選外接法．五、控制電路：滑動變阻器的兩種接法限流式分壓式電路圖接入電路特點采用“一上一下”的接法采用“兩下一上”的接法R上電壓調(diào)節(jié)范圍eq\f(RE,R＋R0)≤U≤E0≤U≤ER上電流調(diào)節(jié)范圍eq\f(E,R＋R0)≤I≤eq\f(E,R)0≤I≤eq\f(E,R)閉合S前觸頭位置b端a端1．兩種接法的一般適用條件①限流式接法適合測量阻值小的電阻(跟滑動變阻器的總電阻相比相差不多或比滑動變阻器的總電阻還小)．②分壓式接法適合測量阻值較大的電阻(一般比滑動變阻器的總電阻要大)．2．必須采用分壓法的三種情況①若采用限流式接法不能控制電流滿足實驗要求，即若滑動變阻器阻值調(diào)到最大時，待測電阻上的電流(或電壓)仍超過電流表(或電壓表)的量程，或超過待測電阻的額定電流(或電壓)，則必須選用分壓式接法．②若待測電阻的阻值比滑動變阻器總電阻大得多，以致在限流電路中，滑動變阻器的滑片從一端滑到另一端時，待測電阻上的電流或電壓變化范圍不夠大，此時，應(yīng)改用分壓電路．③若實驗中要求電壓從零開始調(diào)節(jié)，則必須采用分壓式電路．3．兩種電路均可使用的情況下，應(yīng)優(yōu)先采用限流式接法，因為限流式接法電路簡單、耗能低．六、實驗器材的選取與實物圖連接1．電學(xué)實驗儀器的選擇選擇電學(xué)實驗器材主要是選擇電表、滑動變阻器、電源等器材，一般要考慮三方面因素：(1)安全因素：通過電源、電阻和電表的電流不能超過其允許的最大電流．(2)誤差因素：選用電表量程應(yīng)考慮盡可能減小測量值的相對誤差，電壓表、電流表在使用時，其指針應(yīng)偏轉(zhuǎn)到滿偏刻度的eq\f(1,3)以上；使用歐姆表時宜選用指針盡可能在中間刻度附近的倍率擋位．(3)便于操作：選用滑動變阻器時應(yīng)考慮對外供電電壓的變化范圍既能滿足實驗要求，又便于調(diào)節(jié)．在調(diào)節(jié)滑動變阻器時，應(yīng)使其大部分電阻絲都用到．2．實物圖連接的注意事項(1)畫線連接各元件，一般先從電源正極開始，按照電路原理圖依次到開關(guān)，再到滑動變阻器，按順序以單線連接方式將主電路中串聯(lián)的元件依次串聯(lián)起來；其次將要并聯(lián)的元件再并聯(lián)到電路中去．(2)連線時要將導(dǎo)線接在接線柱上，兩條導(dǎo)線不能交叉．(3)要注意電表的量程和正、負(fù)接線柱，要使電流從電表的正接線柱流入，從負(fù)接線柱流出5實驗：練習(xí)使用多用電表一、認(rèn)識多用電表1．多用電表可以用來測量直流電流、直流電壓、交變電流、交變電壓以及電阻．2．構(gòu)造(1)表的上半部分為表盤，標(biāo)有電壓、電流和電阻的刻度線，用于讀取這些電學(xué)量的測量值．(2)表中央的指針定位螺絲用于使指針指到零刻度．(3)表下半部分中間的旋鈕是選擇開關(guān)，周圍標(biāo)有測量功能的區(qū)域及量程．3．多用電表的工作原理：閉合電路的歐姆定律、電路的串聯(lián)與并聯(lián)．二、使用多用電表1．(1)觀察多用電表：觀察多用電表的外形，認(rèn)識選擇