高中物理基础知识(二)电学部分.doc
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1、 高中物理基础知识(二) 电学部分 第一章 静电场 第1节 电荷及其守恒定律一、电荷:1电荷的种类: , , 2、电荷间的相互作用3、物体带电的实质思考一:1、呈电中性的物体中有无电荷的存在? 2、所谓的“电荷中和”是不是正负电荷一起消失了?二、物体带电的三种方式:(并说明产生活原因、实质、结果)(1)(2)(3)三、电荷守恒定律:四、描述电荷的几个物理量1、电荷量:(1)定义:电荷量用 表示,单位: ,符号: 。如: 2元电荷:(1)定义:(2)元电荷的大小: , 注意:物体带电量是不连续的,所有带电体所带的电荷量为e或e的整数倍元电荷的测量:美国物理学家 首先通过 实验对元电荷做了研究,测
2、出了原电荷的电量。3、比荷:带电粒子的电荷量与质量的比值电子的比荷: 思考二:1、带电体为何能吸引轻小物体? 第2节 库仑定律一、库仑定律:1点电荷: 。 条件: 注意:一个带电体能否看成点电荷,是相对于具体问题而言的,不能单凭大小和形状确定。点电荷是一个理想化的物理模型,现实中不存在。2、库仑定律:(1)定律内容: 电荷间这种相互作用力叫静电力或库伦力(2)表达式: (3)适用条件: , 。(4)静电力方向: (5)静电力恒量:数值: 说明:(1)应用库仑定律计算静电力的大小时,计算式中电荷量均取绝对值,相互作用力的方向根据电荷的电性来判别。(2)库仑定律只适用于真空点电荷,当两带电体靠近时
3、,不能看成点电荷,库仑定律不在适用,即当r=0时,F无穷大是错误的。(3)两电荷间的库仑力遵循牛顿第三定律,总是大小相等、方向相反做用在同一条直线上,与电荷量的大小无关。(4)库仑力具有力的一切性质:如矢量性、相互性、物质性等(5)多个带电体同时存在时,任意两个带电体间的库仑力仍遵守库仑定律,当一带电体同时受到多个库仑力做用时,可利用平行四边形定则求其合力。补充:完全相同金属小球相碰后电量的分配特点:同种电荷:异种电荷:思考题1真空中两个相同的带等量异种电荷的小球A和B,分别固定在相距较远的两处,两球间静电力为F,用一个不带电的同样小球C,先和A接触,再与B接触,然后移去C,则AB间的静电力应
4、为多少F?若再使AB距离增大一倍,它们的静电力为多少F?2半径为r的两个金属球,两球边缘相距r放置,使两球带上等量的异种电荷q时两电荷间的库仑力为F,比较F与的大小的关系。 第3节 电场强度一、电场和电场的基本性质:1、电场的基本性质:说明:2、1、场源电荷: 3试探电荷: 试探电荷的特点:二、电场强度(简称场强)1、物理意义:2、定义:3、定义式: 各物理量的含义:4、电场强度是 量,单位: 5、电场强度方向: 6、电荷周围的电场中某一点的电场强度由 决定,与放入的试探电荷的电性及电量的大小无关。三、电场力:(1)电场力的表达式: 各物理量的含义:(2)电场力是 力,受力分析时应画出,与重力
5、、弹力、摩擦力一样,遵循力学的一切规律(3)电场力的大小和方向是由 和 共同决定的。(4)电场不能对产生电场的电荷自身产生力的作用。四、点电荷的电场强度:1、推导:2、公式: 各物理量的含义: 3、方向:3、适用条件:思考一:电场强度与的区别?五、电场的叠加:六电场线:1、定义:2、画出六种基本电场线:3、电场线的特点:六、匀强电场:1、定义:2、产生:3、电场强度的特点: 4、电荷或带电粒子在匀强电场中受到 的电场力的作用。5、电场及电场线特征: 第4节、电势能和电势一、静电力做功的特点1、特点: 注意: 2、匀强电场中静电力做功内容:表达式:二、电势能():1、定义:2、静电力做功与电势能
6、的关系:内容:表达式:3、静电力做功与电势能变化的关系4、电势能的大小:5电势能的特点:三、电势():1、定义:2、定义式:3、电势的单位 ,符号: 。4、理解:电势具有 性,与 选取有关,通常取大地(或无穷远处)为零电势点。电势是 量,正负表示该点电势比 零势点高(低)。5、理解:固有性:电势是表征电场中某点能的性质的物理量,仅与电场中某点的性质有关,与静电力做功的值及试探电荷的电荷量、电性无关。相对性:电势的具体值只有选定了电势零点后才有意义,电势零点的选取是任意的,如没有特别规定,一般选无穷远或大地电势为零电势是标量,只有大小,没有方向。电势有正负,正值表示该点的电势比零高,负值表示该点
7、的电势比零低沿电场线方向,电势越来越低思考:电势与电势能的关系?四、静电力做功与电势、电势能的关系:三、等势面:1、定义:理解:等势面是为了形象描述电场中各点电势而人为画出的曲面,2、等势面的特点:3、几种电场的等势面和电场线:补充:在只有静电力(或静电力与重力)做功的情况下,动能与电势能(动能与电势能、重力势能)总和保持不变。第5节 电势差:一、电势差1、定义: 2、定义式: 、 。推论1:推论2:3、电势差的单位 ,符号: ,电势差是 量,但有正负,正负表示 ,电压是电势差的绝对值。4、电场中两点间的电势差由 决定,初末位置有关,与 的选取无关。二、静电力做功与电势差的关系1、推导:2、表
8、达式: 。各物理量的含义:为电场中A、B两点间的电势差,为将试探电荷由A点移至B点时,静电力所做的功,q为试探电荷的电荷量注意:1、电势差与静是力做功的关系:和适用于任何电场。2、运用和计算时,注意做功的过程,各物理量要代入符号计算。3、电势差由电场本身决及初末末置决定,与试探电荷的电量及做功情况无关。第6节 匀强电场中的电势差与场强的关系:一、匀强电场中的电势差与场强的关系:1、表达式: 各物理量的含义:推论一、相互平行或同一直线上两段相同的距离的两点间电势差相同。第7节、静电现象的应用:一、静电平衡状态:1静电平衡状态: 2、静电平衡状态的特点:(1)处于静电平衡状态的导体,内部的电场强度
9、 (2)处于静电平衡状态的导体是个 体,导体表面是个 面。二、导体上的电荷分布1、处于静电平衡的导体,电荷只能分布在外表面。2、尖端聚集三、静电屏敝1、定义:2、第8节 电容器的电容一电容器:1、基本构造:任何两个彼此绝缘而又互相靠近的导体,都可以看成是一个电容器符号:2、工作过程:(1)充电过程:(2)放电过程:3、带电特点:4、电容器所带电量:5、电容器的板间电场:6、电容器的额定电压与实际电压二、电容:1、物理意义:2、定义:3、定义式: 、 。各物理量的含义:电容的单位: ,常用单位: 。电容的大小:注意:电容器的电容C由电容器的自身构造决定,与电容器所带的电量与电压无关。三、平行板电
10、容器:1、构造:2、决定式: 各物理量的含义:3、带电特点:4、平行板电容器两极板间的电场是 ,板间场强为 四、常用的电容器: 五、平行板电容器的求解方法:1、电容器两极板始终与电池相连,极板间电压不变2、电容器充电后与电源断开,极板所带电荷量不变3.平行板电容器与哪些因素有关?实验过程是怎样的?补充:静电计的工作原理?第9节 带电粒子在电场中的加速与偏转一、带电粒子在电场中的运动1、带电粒子的平衡(考虑重力):运动状态:粒子静止或做匀速直线运动受力特点:静电力与静电力平衡2带电粒子的加速(不计重力):(1)运动状态分析: (2)功能关系分析(加速方程) 推论1、所有带电粒子中,由与可知,比荷
11、小的加速时间长,但末速度一样。3带电粒子的偏转(1)运动状态分析: (2)处理问题方法: (3)常见求解问题:带电粒子在偏转电场中偏转位移和偏转角的计算:推论:相同电性的粒子经同一电场加速,再经同一电场偏转;粒子的偏转角偏转位移相同,与比荷兰无关。出射点与入射点的电势差的计算:出射点与入射点静电力做功与动能变化的计算:思考题在什么条件下可忽略带电物体的重力,什么条件下不行?3示波管的工作原理:(1)构造: (2)工作原理: 第二章 恒定电流 第一节 电源和电流一、电源使电路中保持_的电流,能把_从一个位置搬运到另一位置的装置就是电源二、恒定电场1导线中的电场是由_等电路元件所积累的电荷共同形成
12、的2尽管这些电荷在运动,但电荷的分布是_的,这种由稳定分布的电荷所产生的_的电场,称为恒定电场三、恒定电流1把_、_都不随时间变化的电流称为恒定电流2电流:(1)定义:通过导体横截面的_与通过这些电荷量所用_的比值,叫做电流强度,简称电流(2)公式表达: I_.(3)单位:在国际单位制中是_,简称安,符号是A.更小的单位还有_ (mA)、_ (A),换算关系为:1 A103 mA106 A.(4)物理意义:表示电流_的物理量(5)标量:电流虽然有方向,但不是矢量,不符合矢量对方向的要求电流的方向是这样规定的:导体内_定向移动的方向为电流的方向 第二节 电动势一、电源1定义电源是通过_做功把其他
13、形式的能转化为_的装置2作用电源有正、负两个极,两极间有一定的电压,将一段导体(或一段电路)接到电源两极间,在导体(或一段电路)两端就有了一定的电压,可见电源能在导体(或电路)两端保持一定的电压3非静电力(1)定义:电源内部存在着从低电势处指向高电势处的某种力(2)作用:驱使正电荷逆着静电力方向从_极流向_极(3)来源:干电池、蓄电池等电池中,非静电力是化学作用,发电机中非静电力的作用是电磁作用二、电动势1物理意义:表征电源把_能转化为_本领的物理量2定义:电动势指在电源内部,非静电力把正电荷由_极移送到_极,非静电力所做的功W与_的比值,用E表示即E _,单位是_3大小的决定因素:由电源中_
14、特性决定,跟电源的体积无关,跟内外电路也无关三、内阻电源内部也是由导体组成的,所以也有电阻,这个电阻叫电源的_第三节 欧姆定律一、欧姆定律1电阻(1)定义:加在导体两端的_跟通过该导体的_的比值叫做该导体的电阻(2)定义公式:R .(3)单位:在国际单位制中是:_,符号是,常用的电阻单位还有千欧(k)和兆欧(M).1 M_ ,1 k_ .(4)标量:电阻只有大小,没有方向(5)物理意义:反映导体对电流_作用的物理量,是导体本身的特性2欧姆定律(1)表述:导体中的电流跟导体两端的电压成_,跟导体的电阻成_(2)公式:_.(3)适用范围:欧姆定律对金属导体和_溶液导电适用,但对_和半导体元件并不适
15、用二、导体的伏安特性曲线及测绘1导体的伏安特性曲线(1)定义:建立平面直角坐标系,用纵轴表示电流 I ,用横轴表示电压 U,画出导体的 IU 图线(2)线性元件:导体的伏安特性曲线为过原点的_,即电流与电压成_的线性关系的元件,如金属导体,电解液等(3)非线性元件:伏安特性曲线不是_的,即电流与电压不成正比的电学元件,如气态导体、二极管等.2测绘小灯泡的伏安特性曲线(1)实验器材:小灯泡、_、电流表、_、学生电源(或电池组)、开关、导线、坐标纸、铅笔等(2)实验电路如图所示(3)实验操作按电路原理图连接好电路,开关闭合前,将滑动变阻器滑片滑至R的_端闭合开关,向右移动变阻器的滑片到不同位置,并
16、分别记下_、_的示数依据实验数据作出小灯泡的_图线(4)应注意的问题由于小灯泡的电阻较小,为减小误差,采用电流表外接法滑动变阻器的接法:描绘小灯泡的伏安特性曲线,需要从零开始的连续变化的电压,因此滑动变阻器要采用分压式连接,实验电路图见前面图231所示接线顺序为“先串后并”,即先将电源、开关、滑动变阻器的全部电阻组成串联电路,再将电流表和小灯泡串联后两端接滑动变阻器的滑动触点和另一固定接线柱,最后把电压表并联到小灯泡两端电表量程选择的原则是在保证测量不超过量程的情况下,指针偏转角度越大,测量值的精确度通常越高电路接好后合上开关前要检查滑动变阻器滑动触点的位置,通常在开始实验时,应通过调整滑动变
17、阻器的滑动触头位置,使小灯泡两端的电压或流经小灯泡的电流最小第四节 串联电路与并联电路一、串联电路与并联电路 电路内容串联电路并联电路电路图电流关系电路各处电流_II1I2I3总电流等于各支路电流之_II1I2I3电压关系总电压等于各部分电路电压之_UU1U2U3总电压_各支路电压UU1U2U3电阻关系总电阻_各部分电路电阻之和RR1R2R3总电阻的倒数_各支路电阻的倒数之和二、电压表和电流表1小量程电流表G(表头)(1)主要部分:永久磁铁和可转动的_(2)工作原理:通电后,线圈在磁场力的作用下带动指针偏转,指针的偏角与通过指针的电流成_(3)表头三个主要参数:内阻Rg:小量程电流表G的电阻满
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