高二物理静电场教案

高二物理静电场教案（共10篇）（共10篇）

1.高二物理静电场教案 篇一

高二物理选择题抢分技巧

一、如何审题

审题是解好一道选择题的关键，那么审题应该注意些什么呢?首先要做到逐字逐句地仔细阅读，其次还要在阅读的过程中对一些关键的字词加以特别的关注。

1、已知碳原子的相对原子量为12.000000u，氢原子的相对原子量为1.007825u，中子质量为1.008665u，质子质量为1.007276u，那么6个质子和6个中子结合成一个碳原子核时，与该过程释放的能量相对应的质量亏损是：()

A、0.098940u

B、0.095646u

C、0.087312u

D、以上都不正确

[点评]：在实际的考察中，有许多同学误选了B项。究其根源，答案竟然惊人的一致，几乎所有误选B项的同学都是误把题目中的“6个质子和6个中子结合成一个碳原子核时”看作了“6个质子和6个中子结合成一个碳原子时”而计算失误的。

其实犯错误的同学还有一个疏漏之处，如果本题要求结合成碳原子时的质量亏损，那么题目中给出的“氢原子的相对原子量为1.007825u”这一条件就没有用处了，而物理题目中所表述的条件通常来说都是要在解题的过程中用到的。所以要仔细地、逐字逐句审题，力求做到万无一失。

电子的质量：

1.007825u-1.007276u=0.000549u

对应的质量亏损：Δm=6×1.008665u+6×1.007276u-12.000000u+6×0.000549u

=0.098940u

[答案]：A

2、日光灯中有一个启动器，其中的玻璃泡中装有氖气。启动时，玻璃泡中的氖气会发出红光。这是由于氖原子的：()

A、自由电子周期性运动而产生的

B、外层电子受激发而产生的

C、内层电子受激发而产生的

D、原子核受激发而产生的

[点评]：许多同学在第一次见到这个题目的时候表现得束手无策，究其主要原因就在于审题不明，误入歧途。有的同学认为，题目中提到氖气发光，联想到化学中讲到的氖气属于惰性气体，那么惰性气体发光的机理是什么呢?显然，这个问题的答案是很深奥的，但如果我们仔细审题的话，大家会发现题目中向我们交代了这样一个信息“玻璃泡中的氖气会发出红光”，这就相当于告诉我们氖气发出的是可见光，而可见光的产生机理应该是由氖原子的外层电子受激发而产生的。

由此可见，审题的过程中对于关键字、词的理解和把握往往是解决问题的关键。

[答案]：B

二、如何阅读选项

选项，作为选择题区别于其他题型的一个明显标志，它既是考核同学们学习能力的一种方法，同时也从某一个方面或角度给出了大家一定的提示。所以，我们要阅读好选项，研究好选项，还要利用好选项。

3、下列说法正确的是：()

A、热量不能由低温物体传递到高温物体

B、外界对物体做功，物体的内能必定增加

C、第二类永动机不可能制成，是因为违反了能量守恒定律

D、不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化

[点评]：这是2004年高考天津卷上的一道考题，从其位于试卷中的位置来看，这应该是一道对于大多数同学来说相对容易的题目，可就是这样一道看似简单的试题，其正答率却并不高。经过统计，选择A项的同学占有相当的比例。那么同学们为什么会误选A呢?有很多选A的同学事后回忆起来说自己根本就没有看D选项，或者只是草草地瞥了一眼D就给出了A选项的答案。我觉得这个问题的产生，主要来源于同学们平时不良的做题习惯，没有将选项看全就急于作答了。

我相信，只要同学们认真地阅读了D项，至少会提出这样的疑问：“A和D好像都正确呀?”此时你再仔细斟酌的话，就应该注意到自己对A项中忽略了“热量不能主动由低温物体传递到高温物体”中的主动二字，因此本题的正确答案为D。

4、在北戴河旅游景点之一的南戴河滑沙场有两个坡度不同的滑道AB和AB′(都可看作斜面)。甲、乙两名旅游者分乘两个滑沙撬从插有红旗的A点由静止出发同时沿AB和AB′滑下，最后都停在水平沙面BC上。设滑沙撬和沙面间的动摩擦因数处处相同，滑沙者保持一定姿势坐在滑沙撬上不动。下列说法中正确的是：()

A、甲在B点的速率等于乙在B′点的速率

B、甲的滑行总路程比乙短

C、甲全部滑行过程的水平位移一定比乙全部滑行过程的水平位移大

D、甲、乙停止滑行后回头看A处的红旗时视线的仰角一定相同

[点评]：本题属于一道力学题目，有的同学在解题时就四个选项所表述的内容分别设定相关的物理量，带入求解并对选项做出相应的判断。这样做当然无可厚非，但在紧张的考试中为自己节约出宝贵的时间是十分重要的。

如果仔细研读选项的话，我们不难发现，除了A项以外，其实B、C、D三项均可表述为一个问题，那就是“甲、乙两名旅游者最终是否会停在同一个点?”明确了这一点，我们就可以大大简化计算了。最终得到结论：甲、乙二人最终会停在同一个点。B、C错而D正确。

[答案]：D

2.高中物理静电场知识点总结 篇二

一、库伦定律与电荷守恒定律

1．库仑定律

（1）真空中的两个静止的点电荷之间的相互作用力与它们电荷量的乘积成正比，与它们距离的二次方成反比，作用力的方向在他们的连线上。

（2）电荷之间的相互作用力称之为静电力或库伦力。

（3）当带电体的距离比他们的自身大小大得多以至于带电体的形状、大小、电荷的分布状况对它们之间的相互作用力的影响可以忽略不计时，这样的带电体可以看做带电的点，叫点电荷。类似于力学中的质点，也时一种理想化的模型。2．电荷守恒定律

电荷既不能创生，也不能消失，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物体的另一部分，在转移的过程中，电荷的总量保持不变，这个结论叫电荷守恒定律。

电荷守恒定律也常常表述为：一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和总是保持不变的。

二、电场的力的性质

1．电场强度

（1）定义：放入电场中的某一点的检验电荷受到的静电力跟它的电荷量的比值，叫该点的电场强度。该电场强度是由场源电荷产生的。

（2）公式：EF q

（3）方向：电场强度是矢量，规定某点电场强度的方向跟正电荷在该点所受静电力的方向相同。负电荷在电场中受的静电力的方向跟该点的电场强度的方向相反。2．点电荷的电场

（1）公式：EKQ 2r（2）以点电荷为中心，r为半径做一球面，则球面上的个点的电场强度大小相等，E的方向沿着半径向里（负电荷）或向外（正电荷）3．电场强度的叠加

如果场源电荷不只是一个点电荷，则电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和。4．电场线

（1）电场线是画在电场中的一条条的由方向的曲线，曲线上每点的切线方向，表示该点的电场强度的方向，电场线不是实际存在的线，而是为了描述电场而假想的线。（2）电场线的特点

电场线从正电荷或从无限远处出发终止于无穷远或负电荷；电场线在电场中不相交；在同一电场里，电场线越密的地方场强越大；匀强电场的电场线是均匀的平行且等距离的线。

三、电场的能的性质

1．电势能

电势能：由于移动电荷时静电力做功与移动的路径无关，电荷在电场中也具有势能，这种势能叫做电势能。2．电势

（1）电势是表征电场性质的重要物理量，通过研究电荷在电场中的电势能与它的电荷量的比值得出。

（2）公式：EP（与试探电荷无关）q（3）电势与电场线的关系：电势顺线降低。

（4）零电势位置的规定：电场中某一点的电势的数值与零电势点的选择无关，大地或无穷远处的电势默认为零。3．等势面

（1）定义：电场中电势相等的点构成的面。

（2）特点：一是在同一等势面上的各点电势相等，所以在同一等势面上移动电荷，电场力不做功二是电场线一定跟等势面垂直，并且由电势高的等势面指向电势低的等势面。4．电场力做功

（1）电场力做功与电荷电势能变化的关系：

电场力对电荷做正功，电荷电势能减少；电场力对电荷做负功，电荷电势能增加。电势能增加或减少的数值等于电场力做功的数值。（2）电场力做功的特点：

电荷在电场中任意两点间移动时，它的电势能的变化量势确定的，因而移动电荷做功的 值也势确定的，所以，电场力移动电荷所做的功与移动的路径无关，仅与始末位置的电势差由关，这与重力做功十分相似。

四、电容器、电容

1．电容器 任何两个彼此绝缘又相隔很近的导体都可以看成是一个电容器。（最简单的电容器是平行板电容器，金属板称为电容器的两个极板，绝缘物质称为电介质）

2．电容

（1）定义：电容器所带的电荷量Q与电容器两极板间的电势差U的比值

表达式：CQ U（2）平行板电容器电容公式：C

五、带电粒子在电场中的运动

3.高二物理静电场教案 篇三

一、单选题（本大题共10小题，共40.0分）

1.下列是某同学对电场中的概念、公式的理解，其中正确的是（）

A.根据电场强度的定义式E=，电场中某点的电场强度和试探电荷的电荷量成反比 B.根据电容的定义式C=，电容器的电容与所带电荷量成正比，与两极板间的电压成反比 C.根据真空中点电荷电场强度公式E=D.根据公式UAB=电势差为1V

2.有两个完全相同的绝缘金属小球AB，A带的电量为Q，B带的电量为-，它们间的距离r远大于小球的半径，相互作用力为F．现将两个小球接触一下后放回原处，则相互作用力变为（），电场中某点电场强度和场源电荷的电荷量成正比，带电量为1C正电荷，从A点移动到B点克服电场力做功为1J，则A、B点的A.B.C.D.3.带电粒子仅在电场力作用下，从电场中a点以初速度v0进入电场并沿虚线所示的轨迹运动到b点，如图所示，实线是电场线，关于粒子，下列说法正确的是（）

A.在a点的加速度大于在b点的加速度 B.在a点的电势能小于在b点的电势能 C.在a点的速度小于在B点的速度

D.电场中a点的电势一定比b点的电势高

4.如图，A、B、C是以AB为直径的半圆弧上的三点，O点为半圆弧的圆心，∠BOC=60°，两个等量异种点电荷分别置于A、B两点，此时O点电场强度的大小为E；若将A处的点电荷移至C点，则O点的场场强大小为（）

A.E B.E C.D.E

5.如图，电子在电势差为U1的电场中加速后，垂直进入电势差为U2的偏转电场，在满足电子能射出的条件下，下列四种情况中，一定能使电子的偏转角θ变大的是（）

A.U1变大，U2变大 B.U1变小，U2变大 C.U1变大，U2变小 D.U1变小，U2变小

6.如图中虚线为匀强电场中的等势面，两粒子M、N质量相等，所带电荷量的绝对值也相等，现将M、N从虚线上的O点以相同速率射出，两粒子在电场中运动的轨迹分别如图中两条实线所示．点A、B、C为实线与虚线的交点，已知O点电势高于C点．若不计重力，则（）A.M带负电荷，N带正电荷

B.N在A点的速率与M在C点的速率相等

C.N在从O点运动至A点的过程中克服电场力做功

D.M在从O点运动至B点的过程中，电场力对它做的负功 7.关于等势面和等势线的说法，下列哪些说法是正确的（）

第1页，共12页 A.等势面和电场线处处垂直，等势线的疏密可以反映电场强度的强弱 B.同一等势面上的点场强大小必定处处相等

C.电荷从电场中一点移到另一点，电场力不做功，电荷必在同一等势面上移动 D.负电荷所受电场力的方向必和该点等势面垂直，并指向电势升高的方向

8.传感器是把非电学物理量（如位移、速度、压力、角度等）转换成电学物理（如电压、电流、电量等）一种元件．图所示中的甲、乙、丙、丁是四种常见的电容式传感器，下列说法正确的是（）

A.甲图中两极间的电压不变，若电量增加，可判断出θ变大 B.乙图中两极间的电压不变，若电量减少，可判断出h变大

C.丙图中两极间的电压不变，若有电流流向传感器的正极，则F变大 D.丁图中两极间的电压不变，若有电流流向传感器的负极，则x变大

9.如图所示，平行板电容器两极A、B间有一个带电油滴P，正好静止在两极板正中间．现将两极板稍拉开一些，其它条件不变（拉开时间忽略），则（）

A.油滴将向上加速 B.油滴将向下加速 C.电流计中电流由b流向a D.电流计中始终无电流流过

10.如图所示，在竖直向上的匀强电场中，一根不可伸长的绝缘细绳的一端系着一个带电小球，另一端固定于0点，小球在竖直平面内做匀速圆周运动，最高点为a，最低点为b．不计空气阻力，则（）

A.小球所受合力为零 B.电场力跟重力平衡

C.小球在从a点运动到b点的过程中，电势能减小 D.小球在运动过程中机械能守恒

二、多选题（本大题共5小题，共25.0分）

11.绝缘且光滑的斜面固定于水平地面上，倾角为θ，斜面处于匀强电场中，质量为m、带正电q的小滑块在斜面上处于静止状态，重力加速度为g。下列判断正确的是（）

第2页，共12页 A.电场强度的方向可能垂直于斜面向上 B.若物体对斜面压力为零时，则电场强度为C.若电场方向水平，则电场强度D.电场强度最小值为

12.如图，平行板电容器的两个极板与水平地面成一角度，两极板与一直流电源相连．若一带电粒子恰能沿图中所示水平直线通过电容器，则在此过程中该粒子

A.所受重力与电场力平衡 B.做匀变速直线运动 C.动能逐渐减少 D.电势能逐渐减少

13.一水平放置的平行板电容器的两极板间距为d，两极板分别保持与电池两极相连，上极板中心有一小孔(小孔对电场的影响可忽略不计)。小孔正上方d处的P点有一带电微粒，该微粒从静止开始下落，经过小孔进入电容器，并在下极板处(未与极板接触)返回，那么

A.若把上极板往下平移d/2，微粒将打到下极扳上

B.若把下极板往上平移d/2，微粒将在距上极板d/8处返回 C.若把下极板往上平移d/2，微粒将在距下极板d/6处返回

D.若先把电容器两极板与电池断开然后再把上极板往下平移d/2，微粒将打到下极扳上 14.如图所示，A板发出的电子经加速后，水平射入水平放置的两平行金属板间，金属板间所加的电压为U，电子最终打在荧光屏P上，关于电子的运动，下列说法中正确的是（）

A.滑动触头向右移动时，电子打在荧光屏上的位置上升 B.滑动触头向左移动时，电子打在荧光屏上的位置上升 C.电压U增大时，电子打在荧光屏上的速度大小不变 D.电压U增大时，电子从发出到打在荧光屏上的时间不变

15.如图所示，质量相同的两个带电粒子P、Q以相同的速度沿垂直于电场方向射入两平行板间的匀强电场中，P从两极板正中央射入，Q从下极板边缘处射入，它们最后打在同一点(重力不计)，则从开始射入到打到上极板的过程中()

A.它们运动的时间 B.它们运动的加速度 C.它们所带的电荷量之比D.它们的电势能改变量之比

三、计算题（本大题共3小题，共35.0分）

16.如图所示，一带电小球的质量m=2×10-4kg，用长为L=0.8m的细线悬挂在水平方向的匀强电场中的O点，电场场强E=3×104N/C，当细线与竖直方向夹角为θ=37°时，小球恰好静止在A点．（g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8）求

（1）小球带什么电？电量是多少？

（2）若剪断细线，则带电小球的运动轨迹是直线还是曲线？加速度是多少？

（3）若小球由竖直方向的P点静止释放，运动到A位置的过程中，电场力做多少功？

第3页，共12页

17.ABC表示竖直放在电场强度为E=104V/m的水平匀强电场中的绝缘光滑轨道，其中轨道的BC部分是半径为R的圆环，轨道的水平部分与半圆环相切．A为水平轨道上的一点，而且AB=R=0.2m，把一质量m=0.1kg，带电量为q=+10-4C的小球，放在A点由静止释放后，求：（g=10m/s2）（1）小球到达C点的速度大小

（2）小球在C点时，轨道受到的压力大小．

18.如图所示为一真空示波器，电子从灯丝K发出（初速度不计），经灯丝与A板间的加速电压U1加速，从A板中心孔沿中心线KO射出，然后进入两块平行金属板M、N形成的偏转电场中（偏转电场可视为匀强电场），电子进入M、N间电场时的速度与电场方向垂直，电子经过偏转电场后打在荧光屏上的P点．已知加速电压为U1，M、N两板间的电压为U2，两板间的距离为d，板长为L1，板右端到荧光屏的距离为L2，电子质量为m，电荷量为e．不计重力，求：（1）电子穿过A板时的速度大小；（2）P点到O点的距离．

（3）电子打在荧光屏上的动能大小．

第4页，共12页

答案和解析

【答案】

1.C 2.A 3.C 4.C 5.B 8.C 9.B 10.B 11.BCD 12.BC 15.AC

16.解：（1）小球带正电，由平衡条件，则有：

mgtanθ=Eq

6.B 7.D 13.CD 14.BD

代入数据解得：q=5×10-8C

（2）若剪断细线，因初速度为零，那么小球沿着合力的方向做直线运动，由矢量合成法则，结合三角知识，则有：

=ma

代入数据解得：a=12.5 m/s（3）根据静电力做功为：

答：（1）小球带正电，电量是5×10-8C；

（2）若剪断细线，则带电小球的运动轨迹是直线，加速度是12.5 m/s2；

-4（3）若小球由竖直方向的P点静止释放，运动到A位置的过程中，电场力做功7.2×10J．

17.解：（1）设小球在C点的速度大小是vC，则对于小球由A→C的过程中，由动能定理得：

qE•2R-mgR=mvC2-0 ③

解得：vC=2m/s ④

（2）小球在C点时受力分析如图，由牛顿第二定律得：NC-qE=m⑤

解得：NC=3N ⑥

由牛顿第三定律可知，小球对轨道的压力：NC′=NC=3N，方向：水平向右； 答：（1）小球到达C点时的速度为2m/s；

（3）小球达到C点时对轨道的压力大小为3N，方向：水平向右

18.解：（1）设电子经电压U1加速后的速度为v0，由动能定理得：，解得：

（2）电子以速度v0进入偏转电场后，垂直于电场方向做匀速直线运动，沿电场方向做初速度为零的匀加速直线运动，设偏转电场的电场强度为E，电子在偏转电场中运动的时间为t1，电子的加速度为α，离开偏转电场时的侧移量为y1，第5页，共12页 由牛顿第二定律得：，解得：，由运动学公式得：L1=v0t1，解得：；

设电子离开偏转电场时沿电场方向的速度为vy，由匀变速运动的速度公式可知vy=at1；

电子离开偏转电场后做匀速直线运动，设电子离开偏转电场后打在荧光屏上所用的时间为t2，电子打到荧光屏上的侧移量为y2，如图所示，水平方向：L2=v0t2，竖直方向：y2=vyt2，解得：；

P至O点的距离；

（3）根据动能定理：电子打在荧光屏上的动能大小：

【解析】

1.解：A、电场强度取决于电场本身的性质，与试探电荷无关，所以不能理解电场中某点的电场强度和试探电荷的电量成反比，故A错误．

B、电容是描述电容器容纳电荷本领的物理量，取决于电容器本身的属性，与电容器所带的电量和板间电压无关，故B错误．

C、根据点电荷的场强公式真空中点电荷电场强度公式E=正比，故C正确．，电场中某点电场强度和场源电荷的电荷量成D、据电势差的定义式UAB=知，带电量为1C正电荷，从A点移动到B点克服电场力做功为1J，则A、B点的电势差为-1V，故D错误． 故选：C．

电场强度取决于电场本身，与有无试探电荷无关；用电容器和电势差的定义式即可求解．

本题关键抓住电场强度是描述电场本身性质的物理量，其大小和方向与试探电荷无关，是电场本身决定；电容取决于电容器本身；灵活应用电势差的定义式．

2.解：设两个小球之间的距离为r，开始时：=

将两个小球接触一下后，电量中和，再平分，则电量为q=；

当仍放回原处，根据库仑定律F′=．故A正确，BCD错误

故选：A 接触后电量平分，再由库仑定律，即可求得库仑力变化．

考查库仑定律的应用，掌握库仑定律的表达式，注意控制变量法的运用即可，题目不难．

第6页，共12页 3.解：A、电场线密的地方电场的强度大，电场线疏的地方电场的强度小，可知Ea＜Eb，所以a、b两点比较，粒子的加速度在b点时较大，故A错误；

B、整个过程电场力做正功，根据动能定理得经b点时的动能大于经a点时的动能，则在a点的电势能大于在b点的电势能，所以无论粒子带何种电，经b点时的速度总比经a点时的速度大，故B错误，C正确； D、由于不知道粒子的电性，也不能确定电场线的方向，所以无法确定a点的电势和b点的电势大小关系，故D错误； 故选：C 电场线是从正电荷或者无穷远处发出，到负电荷或无穷远处为止，电场线密的地方电场的强度大，电场线疏的地方电场的强度小，电场力做正功，电势能减小，电场力做负功电势能增大．

解决本题的关键是通过轨迹的弯曲方向判断出电场力的方向，根据电场力做功判断出动能的变化和电势能的变化

4.解：依题意，每个点电荷在O点产生的场强大小为E1=，则当A点处的点电荷移至C点时，O点场强如图所示，合场强大小为E2=E1=．

故选：C

由电场的叠加原理可知两个电荷单独在O点产生的场强大小，移动之后电荷距O点的距离不变，故它们在O点产生的电场强度大小不变，再由矢量合成的方向可得出移动之后O点的场强．

电场强度为矢量，在求合场强时应先分别求得各电荷在O点的场强再由矢量的合成方法-平行四边形求得总的场强．

5.解：根据动能定理：eU1=mv2

得：v=

在偏转电场中vy=at

a=

且t= 而vy=at 则tanθ==

若使偏转角变小即使tanθ变小，由上式看出可以增大U2减小U1．故B正确，ACD错误； 故选：B．

电子经电场加速后，进入偏转电场，在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律和运动学公式求出电子离开电场时数值方向分速度，表示出偏转角正切值的表达式，从而判断使偏转角变小的方法．

本题是带电粒子先加速后偏转问题，电场中加速根据动能定理求解获得的速度、偏转电场中类平抛运动的研究方法是运动的分解和合成，常规问题．

6.解：A、由题，等势线在水平方向，O点电势高于C点，根据电场线与等势线垂直，而且由高电势指向低电势，可知电场方向竖直向下，根据粒子的轨迹可判断出N粒子所受的电场力方向竖直向上，M粒子所受的电场力方向竖直向下，故知N粒子带负电，M带正电．故A错误．

B、由动能定理可知，N在A点的速度与M在C点的速度大小相等，但方向不同．故B正确． C、N从O点运动至A点的过程中电场力与速度的夹角为锐角，电场力做正功．故C错误．

D、O、B间电势差为零，由动能定理可知M从O点运动至B点的过程中，电场力对它做功为零．故D错误． 故选：B

第7页，共12页 根据粒子的轨迹可判断粒子的电场力方向，O点电势高于C点，根据电场线与等势线垂直，而且由高电势指向低电势，可判断出电场方向，从而确定出粒子的电性．由动能定理可知，N在A点的速度与M在C点的速度大小相等，但方向不同．N从O点运动至A点的过程中电场力做正功．O、B间电势差为零，由动能定理可知电场力做功为零．

本题要根据粒子的轨迹判定电场力方向，根据电场线与等势线垂直的特点，分析能否判定电性．由动能定理分析电场力做功是常用的方法．

7.解：A、等势面和电场线处处垂直，电场线的疏密可以反映电场强度的强弱，等差等势面等势线的疏密也可以反映电场强度的强弱．故A错误．

B、电场中电势相等的各个点构成的面叫做等势面，等势面上各个点的场强大小情况要看具体的电场，故B错误．

C、电荷从电场中一点移到另一点，电场力始终不做功，电荷必在同一等势面上移动；而电荷从电场中一点移到另一点，电场力不做功，电荷的起到与终点在同一个等势面上，当未必在同一等势面上移动．故C错误．

D、等势面与电场线垂直，点电荷与等势面也垂直，负电荷所受电场力的方向必和该点等势面垂直，并指向电势升高的方向．故D正确． 故选：D

电场中电势相等的各个点构成的面叫做等势面；等势面与电场线垂直，沿着等势面移动点电荷，电场力不做功．电场线与等势面垂直．电场线密的地方电场的强度大，电场线疏的地方电场的强度小．

电场中电势相等的各个点构成的面叫做等势面；等势面与电场线垂直，沿着等势面移动点电荷，电场力不做功． 8.解：

A、图甲中两极间的电压不变，若电量增加，则由电容的定义式C=分析知道，电容增大，由电容的决定式C=得知，极板正对面积增大，θ变小．故A错误．

B、图乙中两极间的电压不变，若电量减少，则由电容的定义式C=分析知道，电容减小，由电容的决定式C=得知，两极板正对面积减小，h变小．故B错误．

C、图丙中两极间的电压不变，若有电流流向传感器的正极，说明电容器在充电，电量增加，由电容的定义式C=分析知道，电容增大，极板间距离减小，则F变大．故C正确．

D、图丁中两极间的电压不变，若有电流流向传感器的负极，说明电容器在放电，电量减小，由电容的定义式C=分析知道，电容减小，由电容的决定式C=故选：C

根据电容的决定式C=和定义式C=结合分析电量不变时，电压增加时，h如何变化．分析电压不变时，得知，电介质向外移动，则x变小．故D错误．

x如何变化．

本题是电容的动态变化分析问题，抓住不变量，根据电容的决定式和定义式结合进行分析．

9.解：A、将两极板的距离拉开一些，由于电势差不变，d变大，则根据E=知，电场强度变小，电场力减小，油滴向下加速．故A错误，B正确．

C、根据C=得，d变大，则电容变小，U不变，根据Q=CU知，电荷量减小，则电流计中的电流由a流向b．故C错误，D错误． 故选：B

带电油滴静止在两极板的正中间，知电场力和重力平衡，根据电场强度的变化判断油滴的运动情况，结合第8页，共12页 电容的变化得出电量的变化，从而确定电流计中电流的方向．

解决本题的关键抓住电容器始终与电源相连，电势差不变，结合电容的变化判断电量的变化． 10.【分析】

当小球的重力与电场力平衡时，小球做匀速圆周运动，重力与电场力不等时，将做变速圆周运动。本题考查了带电小球在复合场中的运动，根据运动情况，判断小球的受力情况。【解答】

AB.由于小球在竖直平面内做匀速圆周运动，则重力与电场力平衡，则电场力向上，小球带正电，故B正确，A错误；

C.小球在从 a点运动到 b点的过程中，电场力做负功，电势能增加，故C错误； D.小球在运动过程中，除重力做功外，还有电场力做功，则其机械能不守恒，故D错误。

故选B。

11.【分析】

根据受力分析，电场力的方向应与重力和支持力的合力平衡，即电场的方向与电场力方向相同，根据受力分析和力的分解解决问题。

解决本题的关键是共点力平衡的条件和力的分解，掌握电场力的公式F=Eq。【解答】

A.电场力如果垂直于斜面向上，则滑块受竖直向下的重力，垂直于斜面的电场力和支持力不可能平衡，故A错误；

B.若物体对斜面压力为零时，重力和电场力平衡，所以有：mg=qE，所以电场强度为：，故B正确；

C.若电场方向水平，受力如图：则有：，故有：，故C正确；

D.电场力最小为沿斜面向上，等于重力沿斜面方向的分力，故故选BCD。

第9页，共12页，所以，故D正确。12.【分析】

带电粒子在电场中受到的电场力与重力，根据粒子的运动轨迹，结合运动的分析可知电场力垂直极板向上，从而可确定粒子的运动性质，及根据电场力做功判断电势能的变化。

本题考查了带电粒子在电场中的运动，根据运动的特点，结合受力分析进行判断分析。【解答】

ABC.带电粒子在电场中受到电场力与重力作用，由于粒子做直线运动，则电场力必定垂直极板斜向左上方，粒子由左向右运动，则其合力与速度方向相反，粒子做匀减速运动，动能逐渐减小，由于电场力为恒力，故粒子做匀减速直线运动，故BC正确，A错误;

D.电场力垂直于极板向上，粒子水平向右运动，夹角为钝角，则电场力做负功，电势能增加，故D错误。

故选BC。

13.【分析】

一带电微粒自上极板上方相距为d的P点由静止自由下落，空气阻力不计，到达下极板时速度恰好为零，然后沿原路返回，根据动能定理知，在此过程中重力做功与电场力做功大小相等，移动上下极板，抓住两板间的电势差不变，通过动能定理判断带电微粒的运动情况；若先把电容器两极板与电池断开然后再把上极板往下平移，电容器的带电量不变，由、和

得电场强度，再通过动能定理判断带电微粒的运动情况。

对于本题选择全过程为研究过程，运用动能定理进行求解比较方便，通过比较电场力做功与重力做功的关系进行分析。【解答】

A.由题设条件知，mg•2d-qU=0，知电场力做功等于重力做功的大小，把上极板往下平移，微粒自P点自由下落，根据动能定理知，mg•2d-qU=0，微粒到达下极板的速度为零然后返回，故A错误；

C.把下极板向上平移，设微粒能到达距上极板的为h的A点，根据U=Ed，可得：动能定理知，mg（h+d）-qU上A=0，结合：mg•2d-qU=0，解得：，根据，所以距下板为，故B错误，C正确；

D.若先把电容器两极板与电池断开，电容器的带电量不变，由电场强度不变，把上极板往下平移，此时两板间的电压为所以微粒将打到下极扳上，故D正确。故选CD。

电子在加速电场中做加速运动，根据动能定理得：eU′=mv2-0，则得电子获得的速度为：v=14.解：

．、和

得，可见，，根据动能定理知，电子进入偏转电场后做类平抛运动，电子在沿极板方向做匀速直线运动，粒子在电场中运动时间：t=； 在平行电场方向做初速度为0的匀加速直线运动，加速度a=，电子在电场方向偏转的位移y=at2．

第10页，共12页 解得：y=，又因为偏转电场方向向下，所以电子在偏转电场里向上偏转．

A、滑动触头向右移动时，加速电压U′变大，由上可知电子偏转位移变小，因为电子向上偏转，故在屏上的位置下降，相反，滑动触头向左移动时，电子打在荧光屏上的位置上升，故A错误，B正确；

C、偏转电压U增大时，电子在电场中受到的电场力增大，即电子偏转的加速度a增大，又因为电子加速获得的速度v不变，电子在电场中运动的时间不变，a增大，而电子打在屏上的速度为v′=，故电子打在屏上的速度增大，故C错误．

D、电子在电场中运动的时间不变，离开电场后做匀速直线运动，由于水平速度不变，运动时间也不变，所以电子从发出到打在荧光屏上的时间不变，故D正确． 故选：BD．

滑动触头向右移动时，加速电压增大，加速后速度变大，粒子在偏转电场中运动时间变短，粒子在平行偏转电场方向的位移减小．同理触头向左移动时，加速电压减小，加速后速度变小，粒子在电场中运动时间变长，粒子在平行偏转电场方向的位移增大；当加速电压不变时，偏转电压变化，影响平行电场方向的电场力的大小，也就是影响加速度的大小，粒子在电场中运动时间不变，改变偏转的位移大小．

电子在加速电场作用下做加速运动，要能运用动能定理可得电子获得的速度与加速电场大小间的关系． 电子进入偏转电场后，做类平抛运动，运动时间受电场的宽度和进入电场时的速度所决定，电子在电场方向偏转的距离与时间和电场强度共同决定．熟练用矢量合成与分解的方法处理类平抛运动问题． 15.【分析】

两个带电粒子垂直进入电场中做类平抛运动，将它们的运动沿垂直电场方向和平行电场方向进行正交分解，垂直电场方向不受力，做匀速直线运动；平行电场方向受到电场力，做初速度为零的匀加速直线运动，根据运动学公式、牛顿第二定律和功能关系联合列式分析。

本题考查了带电粒子在电场中的运动；本题关键将两个带电粒子的运动垂直电场方向和平行电场方向的分运动，然后结合运动学公式、牛顿运动定律和动能定理列式分析。【解答】

A.垂直电场方向不受力，做匀速直线运动，位移相等，速度相等，由x=vt得知，运动的时间相等，故A正确；

B.平行电场方向受到电场力作用，做初速度为零的匀加速直线运动，根据位移时间关系公式，有：解得：；由于两带电粒子平行电场方向分位移之比为：yP：yQ=1：2，所以aQ＞aP，故B错误；，所以它们所带的电荷量之比qP：qQ=1：2，故C正确； C.根据牛顿第二定律，有：qE =ma，则：D.根据动能定理，有：qEx=△Ek；而：qP：qQ=1：2，xP：xQ=1：2，所以动能增加量之比： △EkP：△EkQ=1：4，故D错误。

故选AC。16.带电小球有电场力、细线的拉力与重力处于平衡状态，根据图示位置可确定电场力的方向，则由电场线的方向可得出带电小球的电性，及电量大小．若将细线剪断，则小球将沿合力方向做加速直线运动．电场力做功等于电场力与沿电场力方向的位移乘积．

根据电场力及电场线的方向来确定电荷的电性，同时还考查电场力做功与沿着电场力方向的位移有关． 17.（1）应用动能定理研究小球由A→C的过程，求出小球在C点的速度大小，（2）对小球在C点进行受力分析，找出沿径向提供向心力的外力，应用牛顿第二定律解决． 在本题中物体不仅受重力的作用，还有电场力，在解题的过程中，一定要分析清楚物体的受力和运动过程，根据动能定理和牛顿第二定律灵活列式求解． 第11页，共12页 18.带电粒子在电场中类平抛运动的研究方法与平抛运动相似，采用运动的合成与分解，第（2）问也可以利用三角形相似法求解。

4.高二物理静电场教案 篇四

（一）内容及解析

1、内容：本节主要介绍电场线的基本知识。

2、解析：这一节要使学生知道用电场线的疏密来表示电场的大小，用切线方向来表示电场的方向，知道几种常见的电场线的画法。

（二）目标及其解析

1、知道什么是电场线，知道如何用电场线来形象地描述电场

2、了解熟悉几种常见的电场线的形状特点.思考题1电场线是否能够相交？

思考题2电场线是否是电荷在电场中受电场力运动的轨迹？

（三）教学问题诊断分析

1、学生在学习知识过程中，画切线和特殊电场线的画法学生会出问题。

2、电场线不相交也是一个难点。

（四）、教学支持条件分析

为了加强学生对这部分知识的学习，帮助学生克服在学习过程中可能遇到的障碍，本节课要对切线的画法、电场强度的表示要进行详细讲解。

（五）、教学过程设计

1、教学基本流程

复习电场强度→本节学习要点→电场线的画法→电场线不相交→练习、小结

2、教学情景

问题1什么叫做电场线？电场中的电场线能是随便乱画的吗？ 设计意图：知道电场线怎么画 问题2电场线的意义是什么？

设计意图：知道电场线怎样表示电场，画法，是人假设的问题3在不同电荷周围电场电场线相同吗？ 设计意图：电场线表示电场的大小和方向

问题4电场中电场强度的大小怎么来反映？电场线上每一个点的电场方向怎样规定？ 设计意图：知道电场线的疏密反映电场的大小，切线表示电场的方向。例题1.例题:如图所示,在真空中等量异种电荷的电场中有A,B,C三点,比较A,B,C三点场强的大小(B,C为中垂面上的两【变式】如图所示，a、b均是带正电的等量同种点电荷，a、b连线的中垂线上c点，无初速度地释放一个电子，则电的运动是（）

A、做以0点为平衡位置、OC为振幅的运动

B、先做匀加速直线运动，过0点后做匀减速直线运动 C、一直做匀加速直线运动 D、无法确定

设计意图：给学生讲清楚库仑定律的使用应该注意的事项

（六）、目标检测

1.关于电场线的说法，正确的是（）A.电场线的方向，就是电荷受力的方向 B.正电荷只在电场力作用下一定沿电场线运动 C.电场线越密的地方，同一电荷所受电场力越大 D.静电场的电场线不可能是闭合的

2.四种电场的电场线如图所示．一正电荷q仅在电场力作用下由M点向N点作加速运动，且加速度越来越大．则该电荷所在的电场是图中的（）

设计意图：检测目标完成情况

配餐作业

从下列三组题中任意选择两组题完成，建议选择AB或BC A组题

1.下列说法中正确的是（）

A．只要有电荷存在，电荷周围就一定存在着电场

B．电场是一种物质，它与其他物质一样，是不依赖我们的感觉而客观存在的东西 C．电荷间的相互作用是通过电场而产生的，电场最基本的性质是对处在它里面的电荷有力的作用

点).在子D．根据场强叠加的原理，可知合电场的场强一定大于分电场的场强

2.如图所示为某区域的电场线，把一个带负电的点电荷q放在点时，在________点受的电场力大，方向为______． 设计意图：对学生进行基础知识练习

B组题

1.在静电场中，有关电场线的一些说法，哪些是正确的（）

A．初速度为零的点电荷，在电场中只受电场力作用，则它运动的轨迹可能与电场线重合

B．电场线通过的地方有电场，电场线不通过的地方无电场 C．点电荷在电场中受到的电场力方向，可能与电场线垂直

D．电场线从正电荷出发，到负电荷终止，中途不中断，不相交，它是静电场中客观存在的

2.如图表示一个电场中a、b、c、d四点分别引入检验电荷时，测得检验电荷所受电场力与电量间的函数关系图像，那么下列说法中正确的是（）A．该电场是匀强电场

B．这四点场强的大小关系是Ed＞Ea＞Eb＞Ec C．这四点场强的大小关系是Ea＞Eb＞Ec＞Ed D．无法比较这四点场强大小关系

3.某电场的电场线分布如图所示，则某电荷在a点和b点所受电场力的大小关系是（）A．Fa>Fb B．Fa

D．由于未说明电荷的正负，因而无法比较其大小

4.如图所示，带箭头的直线是某一电场中的一条电场线，在这条线上有A、B两点，用EA、EB表示A、B两处的场强，则（）

A或BA.A、B两处的场强方向相同

B.因为A、B在一条电场上，且电场线是直线，所以EA＝EB C.电场线从A指向B，所以EA＞EB

D.不知A、B附近电场线的分布情况，EA、EB的大小不能确定 设计意图：提高学生对基础知识的学习，加强对库仑定律的巩固

C组题

1.如图所示，真空中三个点电荷A、B、C，可以自由移动，依次排列在同一直线上，都处于平衡状态，若三个电荷的带电量、电性及相互距离都未知，但AB＞BC，则根据平衡条件可断定（）

A．A、B、C分别带什么性质的电

B．A、B、C中哪几个带同种电荷，哪几个带异种电荷 C．A、B、C中哪个电量最大 D．A、B、C中哪个电量最小

2.如图7，有一水平方向的匀强电场，场强为9×10N／C．在电场内的竖直平面内作半径为1m的圆，圆心处放置电量为1×10C的正点电荷，则圆周上C点处的场强大小为______N／C，方向________． 设计意图：提高部分学生的的能力

5.高二物理内能教案 篇五

一、教学目标

1．知道分子热运动的动能跟温度有关，知道温度是分子热运动平均动能的标志．

2．知道什么是分子的势能；知道改变分子间的距离必须克服分子力做功，因而分子势能发生变化；知道分子势能跟物体体积有关．

二、重点难点

重点：物体的内能和决定物体内能的因素．

难点：分子间做功跟分子势能变化的关系．

三、教与学

教学过程：

在自然界中能量的存在形式是多种多样的，每种的运动形式对应着相应的能．在机械运动中，由于物体的运动而使物体具有动能，由于物体与地球之间存在相对作用，并由它们的相对位置决定了重力势能，那么我们会自然地想到由于组成物体的大量分子都在永不停息地做无规则运动，分子间存在相互作用力，（分子力只与相对位置有关）也应存在与此相对应的能量．

（一）分子的动能

温度

1．分子动能：组成物体的分子由于热运动而具有的能叫做分子动能．

（1）大量分子的运动速率不尽相同，以中等速率者占多数．

在研究热现象时，有意义的不是一个分子的动能，而是大量分子动能的平均值．

（2）平均动能：物体里所有分子动能的平均值叫做分子热运动的平均动能．

2．温度

（1）宏观含义：温度是表示物体的冷热程度．

（2）微观含义（即从分子动理论的观点来看）：温度是物体分子热运动的平均动能的标志，温度越高，物体分子热运动的平均动能越大．

【注意】

（1）同一温度下，不同物质分子的平均动能都相同．但由于不同物质的分子质量不一定相同．所以分子热运动的平均速率也不一定相同．

（2）温度反映的是大量分子平均动能的大小，不能反映个别分子的动能大小，同一温度下，各个分子的动能不尽相同．

（二）分子势能

1．分子势能：由于分子间存在相互作用力，并由它们的相对位置决定的能叫做分子势能．

2．分子力做功跟分子势能变化的关系（类同于重力做功与重力势能变化的关系）

分子力做正功时，分子势能减少，分子力做负功时，分子势能增加．

3．决定分子势能的因素

（1）从宏观上看：分子势能跟物体的体积有关．

（2）从微观上看：分子势能跟分子间距离r有关．

①一般选取两分子间距离很大（）时，分子势能为零．

②在 的条件下，分子力为引力，当两分子逐渐靠近至 过程中，分子力做正功，分子势能减小．

在 的条件下，分子力为斥力，当两分子间距离增大至 过程中，分子力也做正功，分子势能也减小．

结论：当两分子间距离

（三）物体的内能

1．物体的内能：物体中所有分子做热运动的动能和分子势能的总和叫做物体的内能．也叫做物体的热力学能．

2．任何物体都具有内能．因为一切物体都是由不停地做无规则热运动并且相互作用着的分子所组成．

3．决定物体内能的因素

时，分子势能最小（且为负值）．

（1）从宏观上看：物体内能的大小由物体的摩尔数、温度和体积三个因素决定．

（2）从微观上看：物体内能的大小由组成物体的分子总数，分子热运动的平均动能和分子间的距离三个因素决定．

（四）物体的内能跟机械能的区别

1．能量的形式不同．物体的内能和物体的机械能分别跟两种不同的运动形式相对应，内能是由于组成物体的大量分子的热运动及分子间的相对位置而使物体具有的能．而机械能是由于整个物体的机械运动及其与它物体间相对位置而使物体具有的能．

2．决定能量的因素不同．内能只与（给定）物体的温度和体积有关，而与整个物体的运动速度路物体的相对位置无关．机械能只与物体的运动速度和跟其他物体的相对位置有关，与物体的温度体积无关．

3．一个具有机械能的物体，同时也具有内能；一个具有内能的物体不一定具有机械能．

［例1］有两个分子，用r表示它们之间的距离，当力和引力相等，使两分子从相距很远处（（时，两分子间的斥）逐渐靠近，直至不能靠近为止）．在整个过程中两分子间相互作用的势能（）

A．一直增加

B．一直减小

C．先增加后减小

D．先减小后增加

【解析】根据动和能的关系，分子势能的变化是和分子力和功相联系的．分子力对分子做正功，分子势能减小；分子克服分子力做功，分子势能增加．当时，分子间引力和斥力相等，表现分子力等于零；当表现出的分子力为引力；当两分子从 处靠近，直至

时，分子引力大于斥力，时分子引力小于斥力，表现出分子力为斥力，在 为止的整个过程中，当

时分子力做正功，使分子势能减少，当当

时，则分子克服分子力做功，分子势能增加，不难看出，时分子势能最小。

正确选项为D．

［例2］若已知分子势能增大，则在这个过程中（）

A．一定克服分子力做功

B．分子力一定减小

C．分子间距离的变化情况无法确定

D．以上说法都不正确

【解析】分子势能增大，说明分子力一定做负功，或者说一定克服分子力做功，所以选项A正确．我们知道，当减小；当

时，分子势能增大说明r增大，分子力 时，分子势能增大说明r减小，分子力增大，因题目未说明初始状态分子间的距离r是大于、小于或等于，所以对分子力和分子距离的变化情况无法确定，选项C正确，B和D错误．

［例3］有甲、乙两种气体，如果甲气体内分子平均速率比乙气体内平均速率大，则（）

A．甲气体温度，一定高于乙气体的温度

B．甲气体温度，一定低于乙气体的温度

C．甲气体的温度可能高于也可能低于乙气体的温度

D．甲气体的每个分子运动都比乙气体每个分子运动的快

［解析］正确答案是C．A认为气体分子平均速率大，温度就高，这是对气体温度的微观本质的错误认识，气体温度是气体分子平均动能的标志，而分子的平均动能不仅与分子的平均速率有关，还与分子的质量有关．本题涉及两种不同气体（即分子质量不同），它们的分子质量无法比较．因而无法比较两种气体温度的高低．故A、B错，C正确，速率的平均值大，并不一定每个分子速率都大，故D错．

［例4］用力拉着铁块在水平面上运动，铁块内能和机械能有没有变化？

【解析】当地面光滑时，铁块由受到外力后将做加速运动，速度越来越大，但势能保持不变，所以铁块的机械能增加，增加的机械能等于外力对它所做的功．由于运动过程中，铁块所含的分子数，分子无规则运动的平均动能和分子势能都不变化，因而铁块内能不变．

当地面不光滑时，铁块运动中时刻受摩擦力的作用，若所受外力等于地面摩擦力，铁块将匀速运动，机械能不变．若所受外力大于地面的摩擦力，铁块做加速运动，克服摩擦做功将机械能转变为内能，其中一部分使铁块温度升高，分子的平均动能增大，铁块的机械能和内能都增加．

【小结】物体的内能是组成物体的所有分子做热运动的动能和分子势能的总和．温度是物体分子热运动平均动能的标志．

教案点评：

6.高二物理教案 篇六

1. 知道自然界中热侍导的方向性。

2. 初步了解热力学第二定律，并能用热力学第二定律解释第二类永动机不能制造成功的原因。

3. 能用热力学第二定律解释自然界中的能量转化、转移以及方向性问题。

学习重、难点

热力学第二定律及用定律解释一些实际问题。

学法指导

自主、合作、探究、师生讨论

知识链接

1.热力学第一定律的内容： 。

2.机械能能否全部转化为内能，那么内能能否全部转化为机械能?举例说明

学习过程

用案人自我创新

[自主学习]

1. 阅读P56思考与讨论提出的问题，体会热传导的方向性。说说你对一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的这名话的理解。

2. 热机是一种把内能转化为机械能的装置。热机包括热源、工作物质、冷凝器几部分组成。其工作原理为：热机从热源吸收热量Q1，推动活塞做功W，然后向冷凝器释放热量Q2。根据能量守恒三者关系为：我们把热机做的功W和它从热源吸收的热量Q1的比值叫做热机的效率，用 教type=#_x0000_t75 ole=表示，即 。

思考：热机的效率能否达到100%，为什么?

3. 第二类永动机：

只从单一热源吸收热量，使之完全变为有用的功而引起其它变化的热机。根据你所了解的知识，第二类永动机可能研制成吗?说说你的理由。

4. 热力学第二定律

(1) 两种表述：

①(这是按照热传导的方向性来描述的)。

②(这是按照机械能与热能转化过程的方向性来描述的)。

说明：

(1) 热力学第二定律的两种表述看上去似乎没有什么联系，然而实际上它们是等效的。

(2) 热力学第二定律的实质是它揭示了大量分子参与的宏观过程的方向性，使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性。

(3) 热力学第一定律和第二定律的区别：

[例题与习题]

[例1]下列哪些过程具有方向性( )

A热传导过程

B.机械能向内能转化过程

C.气体的扩散过程

D.气体向真空中的膨胀

[例2]根据热力学第二定律，下列说法中正确的是( )

A. 不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功而不引起其它变化

B. 没有冷凝器，只有单一的热源，能将从单一热源吸收的热量全部用来做或，而不引起其它变化的热机是可能实现的

C. 制冷系统将冰箱里的热量传给外界较高的温度的空气中不引起其它变化

D. 不可能使热量由低温物体传递到高温物体而不引起其它变化

[练习1] 根据热力学第二定律，下列说法中正确的是( )

A. 热机中燃气的内能不可能全部转化成机械能

B. 电流的能不可能全部转化成内能

C. 在火力发电机中，燃气的内能不可能全部变成电能

D. 在热传导中，热量不可能自发地从低温物体传给高温物体。]

[例3]下列说法正确 的是( )

A. 第二类永动机和第一类永动机一样，都违背了能量守恒定律

B. 第二类永动机违背了能量转化的方向性

C. 自然界中的能量是守恒的，所以不用节约能源

D. 自然界中的能量尽管是定恒的，但有的能量便于利用，有的能量不便于利用，帮要节约能源

[例4]关于热力学第一定律和热力学第二定律，下列说法正确的是( )

A. 热力学第一定律指出内能可以与其它形式的能相互转化，而热力学第二定律则指出内能不可能完全转化成其它形式的能，帮这两条定律是相互矛盾的

B. 内能可以全部转化为其它形式的能，只是会产生其它影响，帮两条定律并不矛盾

C. 两条定律都是有关能量的转化定律，它们不但不矛盾，而且没有本质的区别

7.高二物理库伦定律教案 篇七

枣庄二中

宋庆华

一、教材分析

库仑定律既是电荷间相互作用的基本规律，又是学习电场强度和电势差概念的基础，也是本章重点，不仅要求学生定性的知道，而且还要求定量的了解和应用。对库仑定律的讲述，教材是从学生已有认识出发，采用了一个定性实验，展示库仑定律的内容和库仑发现这一定律的过程，并强调该定律的条件和意义。

二、学情分析

学生在上一节的学习中掌握了电荷之间存在相互作用力，且同性相斥，异性相吸。掌握了电荷守恒定律，并会简单的运用。在力学的学习中，学会了处理共点力作用下物体的平衡，并会通过偏转角度的变化判断受力的变化，初步掌握了研究多个变量之间关系的常用方法—控制变量法。学生的观察水平不断的提高，能够初步地、独立发现事物的本质及各个主要细节，发现事物的因果关系。具有初步的归纳重点，抓住问题本质的能力。已经初步具备了基本地实验操作和实验观察能力。

三、教学目标

1、知识与技能：

(1)了解定性实验探究与理论探究库伦定律建立的过程。(2)库伦定律的内容及公式及适用条件，掌握库仑定律。

2、过程与方法

(1)通过定性实验,培养学生观察、总结的能力，了解库伦扭秤实验。(2)通过点电荷模型的建立,感悟理想化模型的方法。

3、情感态度与价值观

(1)体验探究自然规律的艰辛与喜悦；培养学生热爱科学的，探究物理的兴趣。

(2)培养学生“发现问题，提出假设，并用实验来验证”的探究物理规律的科学方法与思路。(3)通过静电力与万有引力的对比，体会自然规律的多样性与统一性。

四、教学重点和难点

教学重点：库仑定律及其理解与应用。教学难点：库仑定律的实验探究。

教学难点的突破措施：定性实验探究与定量实验视频及理论探究相结合。

五、教学用具

多媒体课件、起电机、验电器,带绝缘柄的金属小球,毛皮，橡胶棒，气球，易拉罐，用金属薄纸包裹的泡沫小球，铁架台。

六、教学过程

引入新课

演示实验：让气球摩擦起电，将气球靠近易拉罐，会发生什么现象？（易拉罐被气球吸引滚动起来了。）既然电荷之间存在相互作用，那么电荷之间相互作用力的大小与什么因素有关呢？ 新课教学：

（一）探究电荷间作用力的决定因素 电荷间相互作用力可能与哪些因素有关？(1)你认为实验应采取什么方法？

控制变量法。

(2)你想选取什么形状的带电体？

给出立方体，圆柱体，球形带电体让学生选择。

(3)这种作用力的大小可以通过什么方法直观的显示出来？

学生：比较悬线偏角的大小。(4)你想选取哪些实验器材？

球形导体，两个自制的带细线的用香烟金属纸包裹的泡沫小球，铁架台，感应起电机，橡胶棒，毛皮，(5)实验前先思考：可用什么方法改变带电体的电荷量?(6)实验探究步骤：

引导学生得出实验的具体步骤 细线吊一个小球A（带电），另一个带同种电的小球B，A球受力平衡时，细线偏离竖直方向一个角度θ.①保持距离r一定，研究相互作用力F与距离r的关系.先让塑料球带电，后给球形导体带电并逐渐增加电量，观察偏角； ②保持电量q一定，研究相互作用力F与电荷量Q的关系.将球形导体逐渐靠近减小距离，观察偏角。学生实验、观察记录并得出结论：

先画受力图，如果B对A的力是水平的，则F电=mgtanθ，如果θ越大，则F电越大，这样可以通过θ的变化来判断F电的变化。

定性实验结论：

距离r一定，电量q增加，偏角变大，作用力F电越大：

电量q一定，距离r越小，偏角越大，作用力F电越大。实验条件：保持实验环境的干燥和无流动的空气 播放配套课件

（二）定量实验探究，结合物理学史，得出库仑定律：

提出问题：带电体间的作用力与距离及电荷量有怎样的定量关系呢？

定性实验探究结论：间距增大，作用力减小；电荷量增大，作用力增大。请同学们想一下，我们以前有没有遇到过类似的物理规律呢？ 提示：如果把上面结论中的电荷量换成质量呢？

1、分析问题：万有引力的变化规律与电荷间的作用力变化规律有很大的相似性，这就使我们联想到，既然在变化规律上具有相似性，那么表达公式也应该是类似的,。下面请同学们根据万有引力定律的公式，大胆地猜想一下电荷间作用力的公式。

2、提出猜想（类比）：我们这样猜想的公式是否正确呢？要想验证我们的想法，需要进行实验探究，我们仍然用控制变量法进行探究。

3、定量探究三者的关系：

教师提出库仑在探究三者之间的定量关系时遇到的三大困难：

① 带电体间作用力小，没有足够精密的测量仪器；怎样确定带电体间的作用力的数量

关系？

② 没有电量的单位，无法比较电荷的多少；怎样确定电荷量的数量关系？

③ 带电体上电荷分布不清楚，难测电荷间距离。怎样测定电荷间的距离？

引导学生用类比的方法得出三大困难的对策：

卡文地许扭称实验——库仑扭称实验，对称性——等分电荷法，质点——点电荷

①放大思想：力很小，但力的作用效果（使悬丝扭转）可以比较明显。

②转化思想：力的大小正比于悬丝扭转角，通过测定悬丝扭转角度倍数关系即可得到力的倍数关系。

③均分思想：带电为Q的金属小球与完全相同的不带电金属小球相碰分开，每小球带电Q/2，同理可得Q/

4、Q/

8、Q/16等等电量的倍数关系（电荷在两个相同金属球之间等量分配）。课件演示电荷在相同的两个金属球间的等量分配.④理想化模型思想：把带电金属小球看作点电荷（理想化模型）利用刻度尺间接测量距离。点电荷：当带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以致带电体的形状大小及电荷分布状况对它们之间的作用力的影响可以忽略时，这样的带电体可以看做带电的点，叫点电荷。它是一个理想化模型，实际上点电荷不存在。(与“质点”进行比较)

4、引导学生观看库仑扭秤的实验视频与库仑当时的数据，总结规律。（观看视频）库仑扭称实验，库伦在艰苦的条件下，联想到万有引力定律和卡文地许扭称实验，利用巧妙的库伦扭秤装置和方法，发现了库伦规律。通过刚才的展示过程让学生了解库仑探究的过程、思路、方法。你能用自己的语言总结出规律吗？

学生：电荷间相互作用力与电荷间距离成平方反比关系，与电荷电量乘积成正比。介绍：库仑扭称实验只能定量测出同种电荷间相互作用力，库仑还利用电单摆实验定量测出异种电荷间作用力大小。让学生体会库仑定律的完美。

（三）库仑定律：

1、内容：真空中两个点电荷间的作用力大小与两电荷量的乘积成正比，与电荷间的距离平方成反比；方向在它们的连线上。这个规律叫做库仑定律。电荷间这种相互作用的电力叫做静电力或库仑力。

2、公式：

Q1Q2r2

3、说明：

①k为静电力常量, k=9.0×109N.m2/C2，其大小是用实验方法确定的。其单位是由公式中的F、Q、r的单位确定的，使用库仑定律计算时，各物理量的单位必须是：F：N，Q：C，r：m。

②库仑定律的适用条件：真空中，两个点电荷之间的相互作用。让学生回答实际带电体可以看成点电荷的条件。思考：当r趋向于0时，F趋向于无穷大吗？

③关于点电荷之间相互作用是引力还是斥力的表示方法，使用公式计算时，点电荷电量用绝对值代入公式进行计算，然后根据同性电荷相斥、异性电荷相吸判断方向。Fk④F是Q1与Q2之间的相互作用力，是Q1对Q2的作用力，也是Q2对Q1的作用力的大 小，是一对作用力和反作用力，即大小相等方向相反。

⑤库仑力(静电力)是性质力，与重力，弹力，摩擦力是并列的。

任意带电体可以看成是由许多点电荷组成的，所以，知道带电体上的电荷分布，根据库仑定律和力的合成法则就可以求出带电体间的静电力的大小和方向。

（四）库仑定律与万有引力定律的比较

例题1：

已知氢核（质子）的质量m2=1.67×10-27 kg，电子的质量m1=9.1×10-31kg，电子和质子的电荷量都是1.60×10-19C，在氢原子内电子与质子间的最短距离为5.3×10-11m。试比较氢原子中氢核和电子之间的库伦力和万有引力。(课件播放解题过程)小结：

库仑定律在应用时，可以不代入电性符号，直接代入绝对值，最后判定方向；

计算说明万有引力远远小于库仑力，以后在研究微观带电粒子的相互作用力时,通常可以忽略万有引力。

讨论：比较库仑定律和万有引力定律（相似点与不同点）,你会有什么样的感想？如何认识自然规律的多样性与统一性？

（五）静电力的叠加

对于两个以上的点电荷，其中每一个点电荷所受的总的静电力，等于其他点电荷分别单独存在时对该点电荷的作用力的矢量和。

例题2：

真空中有三个点电荷，它们固定在边长50cm的等边三角形的三个顶点上，每个点电荷都是+2×10-6C，求他们各自所受的库仑力。（课件播放解题过程）小结：选择研究对象，画出受力图，由库伦定律和平行四边形定则求解。

七、当堂达标：

1、关于点电荷的说法，正确的是（）A、只有体积很小的带电体，才能作为点电荷 B、体积很大的带电体一定不能看作点电荷 C、点电荷一定是电量很小的电荷

D、体积很大的带电体只要距离满足一定条件也可以看成点电荷

2、库仑定律公式中静电力常数k的大小为_______________．在国际单位制中k的单位是________．

3、库仑定律的适用范围是（）A、真空中两个带电球体间的相互作用 B、真空中任意带电体间的相互作用 C、真空中两个点电荷间的相互作用

D、真空中两个带电体的大小远小于它们之间的距离，则可应用库仑定律

4、两个点电荷相距为r，相互作用力为F，则（）A、电荷量不变，距离加倍时，作用力变为F/4 B、其中一个点电荷的电荷量和两点电荷之间的距离都减半时，作用力不变

C、每个点电荷的电荷量和两个点电荷间的距离都增加相同的倍数时，作用力不变

D、将其中一个点电荷的电荷量取走一部分给另一个点电荷，两者的距离不变，作用力可能不变

5、真空中有两个点电荷A、B．其带电量qA=2qB，当二者相距0.01m时，相互作用力为1.8×10-2N，则其带电量分别为qA=_____，qB=_____．

6、真空中有三个同种的点电荷，它们固定在一条直线上，如图所示，它们的电荷量均为4.0×10－12C，求Q2受到静电力的大小和方向。

八、教学反思：

九、教学的资源：

物理选修3-1 物理课程标准

物理教学参考书

物理优秀教案选

十、参考答案：

1、D

2、在真空中两个1C的点电荷相距1m时的相互作用力．N·m2／C23、CD

4、ACD 5、2×108C，1×108C6、1.110

8.高二物理静电场教案 篇八

教学目标

1．知道我们所生活的世界是一个运动的世界，能举例说明生活中一些常见的自然现象与运动的关系。

2．了解人们以多种方式描述运动的世界。能说出一些常用的描述运动的词语和诗句。3．知道科学描述物体的运动、静止；知道运动和静止的相对性。教学重、难点

1．重点

(1)机械运动的概念。

(2)参照物及物体相对运动，相对静止的判断。2．难点

(1)参照物的概念。

(2)物体相对运动、相对静止的判断。(3)根据教材内容收集资料制作课件。教具准备

录音机、磁带、课件、绘画。教学过程

一、运动的世界

用多媒体动画向学生多角度展示运动的世界，并配有音乐和朗诵，(日出日落、月盈月亏、星移斗转，宇宙每时每刻都在运动。冬去春来、风起云涌、潮涨潮落，我们生活在运动的世界里。宇宙大爆炸带来了满天星斗。我们就生活在这满天星斗中一颗称为地球的行星上。成千上万个星系，科学家通过观测发现，许多星系正远离我们而去。地壳运动产生了高山与峡谷；江河流动形成了沟壑与平原。大陆板块的运动与挤压，产生了雄伟壮丽的喜马拉雅山脉。人的生命在于运动，看：清晨晨练的人们，运动场上矫健的身影„„)

二、运动的描述

在物理学家把运动归纳成定律之前，人们就开始用文字、诗歌、音乐、绘画等描述运动。1．词汇与运动。

问题：我们词汇中有大量关于运动的词，对于不同类型的运动有不同的词表示。请你说出与上升运动、下降运动、快速运动、缓慢运动、回转运动、振动等与运动有关的词汇，并以小组竞赛的形式进行，请大家举手抢答。

答案：升起、下落、环行、摇动(合理即可)按小组发言进行统计，当场评出第一轮抢答获胜小组。2．音乐与运动。

展示：用录音机播放《高山流水》（教材P14图 2-4），请同学们聆听。

4．绘画与运动。

展示：下面请同学们欣赏梵高画的《星夜》（教材P14图 2-5），你感觉梵高是用什么表现运动的(或如何表现运动的)?请大家抢答。

按小组发言统计，评出抢答获胜小组。5．科学家描述的运动。

科学家是用特定的概念，数学工具及实验方法来描述与研究运动。(1)机械运动。

在物理学中，把一个物体相对于另一个物体位置的改变称为机械运动。

1(2)参照物。

一个物体是运动还是静止，是相对于另一个选作标准的物体而言的，这个被选作标准的物体叫做参照物。

(3)运动和静止的相对性。

举例说明：①乘电梯上升的乘客，选择地面为参照物，乘客是运动的，选择电梯厢为参照物，乘客又是静止的；（教材P15图 2-6）

②同步地球卫星，以太阳为参照物，卫星是运动的，以地球为参照物，卫星又是静止的。（教材P15图 2-7）

你还知道哪些事例说明运动和静止的相对性?请大家分组讨论、交流。

生甲：空中的运输机与加油机。

生乙：传送带上的货物。

生丙：一起放学并排行走的两位同学。

生丁：坐在行驶汽车里的乘客。课堂归纳小结

师：本节课我们学到了什么? 生：讨论、交流得出：

1．我们生活在运动的世界。

2．人们用不同的方式描述运动的世界。诗人用语言的韵律和意境赞美运动，画家用形态和色彩描绘运动，音乐家用旋律和节奏表现运动，科学家用特定的概念，数学工具及实验方法来描述与研究运动。

3．把一个物体相对于另一个物体位置的改变称为机械运动。4．事先选为标准的物体叫参照物。5．运动和静止是相对的。

师：请每位同学对自己在本节课的学习情况进行评估。板书设计

第二章 运动的世界

第一节 动与静

(一)机械运动：一个物体相对于另一个物体位置的改变称为机械运动。(二)参照物：事先被选作标准的物体称为参照物。(三)运动和静止的相对性。教学反思

9.高二物理教案电磁感应-自感 篇九

教学目的

1．知道什么是自感现象和自感电动势

2．知道自感系数是表示线圈本身特性和物理量。知道它的单位 3．知道自感现象的利和弊以及它们应用和防止

教具

通电自感演示器，断电自感演示器，直流电源，导线若干

教学过程

一、复习导入（5分钟）

[提问] 1．产生电磁感应的条件是什么？

[投影] 2．如图是一个通电螺线管，其中电流强度为I，回答下列问题：（1）．螺线管中有无磁场？磁场的强弱与电流有无关系？（2）．当电流变化时，螺线管中的磁场是否变化？（3）．当电流变化时，通过螺线管中的磁通量是否变化？（4）．当电流变化时，螺线管中是否产生电磁感应现象？（5）．当电流变化时，螺线管中是否产生感应电动势？

[启发讲解] 当通过螺线管中电流变化时，螺线管中也能产生电磁感应现象，但这种电磁感应现象与我们前面学过的电磁感应现象有所不同，这种电磁感应现象的产生是由于通过导体自身的电流变化引起磁通量的变化。这种现象就称为自感现象。

二、新课：

[板书]

一、自感现象

[板书] 1.自感现象：由于导体本身电流的变化而产生的电磁感应现象叫自感现象。

[启发提问]通过上面的分析，想一想，自感现象产生的原因是什么呢？ ［板书］２.自感现象产生的原因：导体本身电流变化，引起磁通量的变化。[提问讲解］自感现象属于一种电磁感应现象，那么在自感现象中有没有感应电动势产生呢？ [板书]

二、自感电动势：（15分钟）

[板书] 1.自感电动势：在自感现象中产生的感应电动势叫自感电动势。[设问讲解] 那么自感电动势有什么作用呢？回顾楞次定律，然后通过实验来说明。

[板书] 2.自感电动势的作用:阻碍导体中原来电流的变化。

[小结讲解] ：（投影灯片）当通过螺线管中原来的电流I增大时，螺线管中产生的自感电动势阻碍I变大；当通过螺线管中原来的电流I减小时，螺线管中产生的自感电动阻碍I减小。[板书]（1）导体中原电流增大时，自感电动势阻碍它增大。（2）导体中原电流减小时，自感电动势阻碍它减小。[讲解] 下面通过实验来验证自感电动势的作用。[投影] 实验电路如图：

[讲解]介绍电路，其中L是带有铁芯的线圈。下面进行理论分析。[启发思考]（投影思考题）

（1）开关S合上的瞬间，通过两个支路的电流怎么变化？

（2）开关S合上的瞬间，通过两个支路的电流变化情况是否相同？为什么？（3）灯1和灯2哪个只能逐渐亮起来？

理论结果：（让学生讨论后回答）[演示实验一]

实验要观察的现象：灯1和灯2哪个立即达最亮，哪个只能逐渐亮起来。实验结果：灯1只能逐渐亮起来、灯2立即达最亮。

实验结果说明的问题：通过线圈的电流发生变化时，线圈中产生了自感电动势，自感电动势的作用是阻碍线圈中原电流的变化。[演示实验二]

实验观察到的现象：电键断开后，灯泡要过一会儿才熄灭。

[引导学生对实验结果进行分析]：（投影实验电路）电路断开的瞬间，通过线圈的电流突然减弱，穿过线圈的磁通量也就很快地减少，因而线圈中产生了自感电动势。自感电动势阻碍电流的减弱，这时尽管灯泡与电源已经断开，但线圈和灯泡组成了闭合回路，所以灯泡中有有感应电流通过，因而灯泡不会立即熄灭。

总结两个实验要说明的问题。

[讲解]自感现象在我们日常生活中有很广泛的应用，如日光灯的镇流器就是利用线圈自感现象的一个例子……

[提问]（投影灯片）感应电动势大小与下面哪个因素有关？ A 磁通量大小 B 磁通量变化量的大小 C 磁通量变化的快慢 D 磁场的强弱

[设问]自感电动势是一种感应电动势，它的大小也与磁通量的变化快慢有关。在发生自感现象时，导体中产生的自感电动势与下面的哪个因素有关？ A 电流大小 B 电流变化量的大小 C 电流变化的快慢

（指导学生看书、思考、集体回答）

[板书] 3．自感电动势大小与线圈中电流变化快慢有关。

[讲解] 对同一线圈来说，电流变化的快，线圈中产生的自感电动势大；反之，电流变化得慢，产生的自感电动势小。

[讲解过渡]对于不同线圈，在电流变化快慢相同的情况下，产生的自感电动势可以不同，说明不同线圈具有不同的特性，在物理上用自感系数来表示这种特性。

[板书]

三、自感系数

[设问]那么线圈的自感系数与线圈的哪些因数有关呢？它的单位是什么？ [板书] 1．决定线圈自感系数的因素：线圈的形状、长短、匝数、线圈中是否有铁芯。

[板书] 2．自感系数的单位：亨利，简称亨，符号是H。1mH=10H，1μH=10H [例题]有关自感现象，下列叙述中正确的是：………（）

A 有铁芯的多匝金属线圈中，通过的电流强度不变时，无自感现象发生，线圈的自感系数为零

B 导体中所通电流发生变化时，产生的自感电动势总是阻碍导体中原来电流的变化

C 线圈中所通电流越大，产生的自感电动势也越大 D 线圈中所通电流变化越大，产生的自感电动势也越大

[引导学生分析]线圈的自感系数与线圈中是否有电流无关，它是由线圈本身的特性决定的。自感电动势的大小与线圈中电流变化的快慢有关。

10.静电场描绘实验报告 篇十

1.学习用模拟法测绘静电场的原理和方法。

2.加深对电场强度和电位要领的理解。

3.用作图法处理数据。

【实验仪器】

静电场描绘仪、静电场描绘仪信号源、导线、数字电压表、电极、同步探针、坐标纸等。

【实验原理】

在一些科学研究和生产实践中，往往需要了解带电体周围静电场的分布情况。一般来说带电体的形状比较复杂，很难用理论方法进行计算。用实验手段直接研究或测绘静电场通常也很困难。因为仪表(或其探测头)放入静电场，总要使被测场原有分布状态发生畸变;除静电式仪表之外的一般磁电式仪表是不能用于静电场的直接测量，因为静电场中不会有电流流过，对这些仪表不起作用。所以，人们常用“模拟法”间接测绘静电场分布。

1、模拟的理论依据

模拟法在科学实验中有极广泛的应用，其本质上是用一种易于实现、便于测量的物理状态或过程的研究，以代替不易实现、不便测量的状态或过程的研究。 为了克服直接测量静电场的困难，我们可以仿造一个与静电场分布完全一样的电流场，用容易直接测量的电流场模拟静电场。

静电场与稳恒电流场本是两种不同场，但是它们两者之间在一定条件下具有相似的空间分布，即两场遵守的规律在形式上相似。它们都可以引入电位U，而且电场强度E=-△U/△l;它们都遵守高斯定理:对静电场，电场强度在无源区域内满足以下积分关系

∮E·ds = 0 ∮E·d l = 0

对于稳恒电流场，电流密度矢量J在无源区域内也满足类似的积分关系

∮J·ds = 0 ∮J·d l = 0

由此可见，E和J在各自区域中满足同样的数学规律。若稳恒电流空间均匀充满了电导率为σ的不良导体，不良导体内的电场强度E′与电流密度矢量J之间遵循欧姆定律

J=σE′

因而，E和E′在各自的区域中也满足同样的数学规律。在相同边界条件下，由电动力学的理论可以严格证明：像这样具有相同边界条件的相同方程，其解也相同。因此，我们可以用稳恒电流场来模拟静电场。也就是说静电场的电力线和等势线与稳恒电流场的电流密度矢量和等位线具有相似线的分布，所以测定出稳恒电流场的电位分布也就求得了与它相似的静电场的电场分布。

2、模拟条件

模拟方法的使用有一定条件和范围，不能随意推广，否则将会得到荒谬的结论。用稳流电场模拟静电场的条件可归纳为几点：

(1)稳流场中电极形状应与被模拟的静电场的带电体几何形状相同。

(2)稳流场中的导电介质应是不良导体且电阻率分布均匀，并满足σ

才能保证电流场中的电极(良导体)的表面也近似是一个等位面。

(3)模拟所用电极系统与被模拟电极系统的边界条件相同。

3、同轴圆柱形电缆的静电场

利用稳恒电流的电场和相应的静电场其空间形成一致性，则只要保证电极形状一定，电极电位不变，空间介质均匀，在任何一个考察点，均应有U稳恒=U静电，或E稳恒电极≥σ导电质=E静电。下面

图 1

以同轴圆柱形电缆的“静电场”和相应的模拟场—“稳恒电流场”来讨论这种等效性。如图10(a)所示，在真空中有一半径a的长圆柱导体A和一个内径b的长圆筒导体B，它们同轴放置，分别带等量异号电荷。由高斯定理可知，在垂直于轴线上的任何一个截面S内，有均匀分布辐射状电力线，这是一个与坐标Z无关的二维场。在二维场中电场强度E正平行于xy平面，其等位面为一簇同轴圆柱面。因此，只需研究任一垂直横截面上的电场分布即可。

距轴心O半径为r处(图1(b))的各点电场强度为

E 20r

式中λ为A(或B)的电荷线密度。其电位为

UrUaEdrUaarr1n (1) 20a

Ua 201na若rb时，Ub = 0则有

代入式(1)得 UrUa

距中心r 处场强为 Er1n(b/r) (2) 1n(b/a)UadUr1 (3) dr1n(b/a)r

其中A、B间不是真空，而是充满一种均匀的不良导体，且A和B分别与电流的正负极相连，见图2同轴电缆模拟电极间形成径向电流，建立一个稳恒电流场Er。可以证明不良导体中的电场强度Er与原真空中的静电场Er是相同的。

4、同轴圆柱形电级间的电流场

取厚为t的圆柱形同轴不良导体片来研究，材料的电阻率为ρ则半径r的圆周到半径为(r+dr)的圆周之间的不良导体薄块的电阻为

dRdr (4) 2tr

半径r到b之间的圆柱片电阻为

Rrbbdrb1n (5) r2tr2tr

由此可知半径a到b之间圆柱片的电阻为

(a)

图2 同轴电缆模拟电极 Rabb1n (6) 2ta

若设U0 = 0，则径向电流为

IUa2tUa (7) Rab1n(b/a)

1n(b/r) (8) 1n(b/a)距中心r处的电位为 UrIRrbUa

则稳恒电流场Er′为

UadUr1Er (9) dr1n(b/a)r

可见式(2)与式(8)具有相同形式，说明稳恒电流场与静电场的电位分布函数完全相同。即柱面之间的电位Ur与1nr均为直线关系。并且(Ur/Ua)相对电位仅是坐标的函数，与电场电位的绝对值无关。显而易见，稳恒电流的电场E′与静电场E的分布也是相同的。因为EdUrdUrE (10) drdr

实际上，并不是每种带电体的静电场及模拟场的电位分布函数都能计算出来，只有在σ分布均匀几种形状对称规则的特殊带电体的场分布才能用理论严格计算。上面只是通过一个特例，证明了用稳恒电流场模拟静电场的可行性。

5、电场的测绘方法

由(10)式可知，场强E在数值上等于电位梯度，方向指向电位降落的方向。考虑到E是矢量，U是标量，从实验测量来讲，测量电位比测定场强容易实现，所以可先测绘等位线，然后根据电力线与等位线正交原理，画出电力线。这样就可由等位线的间距，电力线的疏密和指向，将抽象的电场形象地反映出来。

静电场描绘仪(包括水槽、双层固定支架、同步探针等)，如图3所示，支架采用双层式结构，上层放记录纸，下层放带电极水槽。并将电极引线接出到外接线柱上，电极间有电导率远小于电极且各向均匀的导电介质水。接通交流电源就可进行实验。在导电玻璃和记录纸上方各有一探针，通过金属探针臂把两探针固定在同一手柄座上，两探针始终保持在同一铅垂线上。移动手柄座时，可保证两探针的运动轨迹是一样的。由水槽上方的穿梭针找到待测点后，按一下记录纸上方的探针，在记录纸上留下一个对应的标记。移动同步探针在水槽中找出若干电位相同的点，由此即可描绘出等位线。

使用方法：

(1)接线

静电场测试仪信号源的输出接线柱与电极接线柱相连，将探针架放好，并使探

针下探头置于放有电极的水槽中，开启开关，指示灯亮，有数字显示。电压表示值图3 K为电场中某点对负极的电压值。

(2)测量

调节静电场测试仪电源前面板上电压调节旋钮，将开关K打在电源电压上，电表显示所加的电压值，单位为伏特，一般调到10V，便于运算。然后将开关打在测量，横移动探针架，数显示表示值随着运动而变化，从而测出每条等位线上的几个电压相等的点。

(3)记录

在描绘架上铺平坐标纸，用螺钉夹住，当电压表显示读数认为需要记录时，轻轻按下记录纸上的探针并在坐标纸上，记录电压，为实验清楚快捷，每等位线不少于8个点，然后用光滑曲线连接即可。

【实验内容】

1、长直同轴圆柱面电极间的电位分布

(1)将电极水槽中加入适量的水，然后把它放在上层静电场描绘仪的下层;

(2)按图连接好电路，电压表及探针联合使用。

(3)把坐标纸放在静电场描绘仪的上层，并用四个螺钉夹好。

(4)调节静电场描绘仪的电源(大约10V)。

(5)移动探针座使探针在水中缓慢移动，用数字电压表测量电位差，找到等位点时按下坐标纸上的标记指针，做出标记。分别作出6V、5 V、4 V、3 V、2V的五条等位线，每条等位点不得少于8个。

(6)根据等位点描绘等位线，并标出每条等位线的电位。

(7)根据电力线和等位线垂直的提点，描绘被模拟空间中的电力线。

2、不规则电极间电位分布

(1)将水槽中的电极更换成两圆柱面型。

(2)重复内容一中的操作，分别作出8V、7 V、6V、5 V、4 V、3 V、2V的7条等位线。

【数据记录与处理】

1、同轴圆柱面型电极间电位分布

(1)根据等位点描绘被模拟空间中的等位线。

(2)根据电力线和等位线垂直的提点，画出被模拟空间中的电力线。 (3)测量每条电位线的半径计算对应的电位理论值，并与实验值比较计算相对误差，将数据填入以下表格。

表：Ua V a mm b mm

(1)根据等位点描绘被模拟空间中的等位线。

(2)根据电力线和等位线垂直的提点，画出被模拟空间中的电力线。 注意：将图线粘贴在实验报告上

【思考题】

(1)用模拟法测的电位分布是否与静电场的电位分布一样?

(2)如果实验时电源电压有效值不稳定，那么是否会改变电力线和等位线的分布?为什么?

(3)试从你测绘的等位线和电力线分布图，分析何处电场强度较强，何处电场强度较弱。

【注意事项】

(1)水槽由有机玻璃制成的，实验时要轻拿轻放，以免破碎。

(2)水层厚度要保持一致，即水槽要水平放置，以保证导电介质的均匀性，且水不要过多也不要过少，水面要到达探针但不要淹没电极。

(3)电极、探针要和导线接触良好。