物理鲁科版选修3-1 精品导学案：第2章电势能与电势差 Word版含解析

本章整合

知识建构

综合应用

专题1电势能、电场力做功与电容器

总结:电场力对电荷做正功,电荷的电势能减少,对电荷做负功,电荷的电势能增加.所以电场力对电荷所做的功等于电荷电势能变化的负值;平行板电容器给提供一个匀强电场. 【例1】 一平行板电容器的电容为C,两板间的距离为d,上板带正电,电荷量为Q,下板带负电,电荷量也为Q,它们产生的电场在很远处的电势为零.两个带异号电荷的小球用一绝缘刚性杆相连,小球的电荷量都为q,杆长为L,且L

A.

CLqQLqQq B.0 C.(d-L) D.

QdCdCd解析：从功的公式角度出发考虑沿不同方向移动杆与球,无法得出电场力所做功的数值.但从

电场力对两个小球做功引起两小球电势能的变化这一角度出发,可以间接求得电场力对两个小球做的总功.只要抓住运动的起点、终点两个位置两小球的电势能之和,就能求出电场力的功.

初始两小球在很远处时各自具有的电势能为零,所以E0=0;终点位置两球处于如图所示的静止状态时,设带正电小球的位置为a,该点的电势为Ua,则带正电小球电势能为qUa;设带负电小球的位置为b,该点的电势为Ub,则带负电小球电势能为-qUb.所以两小球的电势能之和为: Et=q(Ua-Ub)=qEL=

qQL CdqQL,即两个小球克服电场力所做总功的大小Cd所以电场力对两小球所做的功为:W=E0-Et=-等于

QLq,选项A正确. Cd答案：A

【例2】 一平行板电容器充电后与电源断开,负极板接地.在两极板间有一正电荷(电荷量很小)固定在P点,如图所示.以E表示两极板间的场强,U表示电容器的电压,W表示正电荷在P点的电势能.若保持负极板不动,将正极板移到图中虚线所示的位置,则( )

A.U变小,E不变 B.E变大,W变大 C.U变小,W不变 D.U不变,W不变

解析：因为电容极板所带电荷量不变,且正对面积S也不变,据E=4πkQ/(ε·S)可知E也不变.据U=Ed,因d减小,故U减小.因P点的电势没有发生变化,故W不变. 答案：AC

专题2静电场中的综合问题

总结:电场中除了新增加的几个物理量之外,研究问题的方法几乎与力学无区别,力学里常见到的问题,在电场中均可出现,因此说电场是综合性很强的一个知识模块. 【例1】 如图所示,直角三角形的斜边倾角为30°,底边BC长为2L,处在水平位置,斜边AC是光滑绝缘的,在底边中点O处放置一正电荷Q,一个质量为m,电荷量为q的带负电的质点从斜面顶端A沿斜边滑下,滑到斜边上的垂足D时速度为v.

(1)在质点的运动中不发生变化的是( )

A.动能 B.电势能与重力势能之和

C.动能与重力势能之和 D.动能、电势能、重力势能三者之和 (2)质点的运动是( )

A.匀加速运动 B.匀减速运动

C.先匀加速后匀减速的运动 D.加速度随时间变化的运动

(3)该质点滑到非常接近斜边底端C点时速率vC为多少？沿斜面下滑到C点的加速度aC为多少？

解析：(1)由于只有重力和电场力做功,所以重力势能、电势能与动能的总和保持不变.即D选项正确.

(2)质点受重力mg、库仑力F、支持力N作用,因为重力沿斜面向下的分力mgsinθ是恒定不变的,而库仑力F在不断变化,且F沿斜面方向的分力也在不断变化,故质点所受合力在不断变化,所以加速度也在不断变化,选项D正确.

(3)由几何知识知B、C、D三点在以O为圆心的同一圆周上,是O点处点电荷Q产生的电场中的等势点,所以q由D到C的过程中电场力做功为零,由能量守恒可得: mgh=

11mvc2-mv2 221233L= 22其中h=BDsin60°=BCsin30°sin60°=2L××2得vC=v?3gL

质点在C点受三个力的作用:电场力F,方向由C指向O点;重力mg,方向竖直向下;支撑力FN,方向垂直于斜面向上.根据牛顿第二定律得: mgsinθ-Fcosθ=mac,即mgsin30°?kQqcos30°=mac 2L解得:ac=

3kQq1g?.

2mL222答案：(1)D (2)D (3)vC=v?3gL aC=

3kQq1g? 22mL2【例2】 如图所示,在场强为E的水平的匀强电场中,有一长为L,质量可以忽略不计的绝缘杆,

杆可绕通过其中点并与场强方向垂直的水平轴O在竖直面内转动,杆与轴间摩擦可以忽略不计.杆的两端各固定一个带电小球A和B,A球质量为2m,带电荷量为+2Q;B球质量为m,带电荷量为－Q.开始时使杆处在图中所示的竖直位置,然后让它在电场力和重力作用下发生转动,求杆转过90°到达水平位置时A球的速度多大？

解析：根据动能定理列式,两球速度大小相等,得: 2mg

1QEL1LLLL1gL?-mg+2QE+QE=×2mv2+mv2,解得v=. 3m2222221QELgL? 3m答案：v=科海观潮

密立根

密立根(Robert Andrews Millikan)是著名的实验物理学家,

1907年开始,他在总结前人实验的基础上,着手电子电荷量的测量研究,之后改为以微小的油滴作为带电体,进行基本电荷量的测量,并于1911年宣布了实验的结果,证实了电荷的量子化.此后,密立根又继续改进实验,精益求精,提高测量结果的精度,在前后十余年的时间里,做了几千次实验,取得了可靠的结果,最早完成了基本电荷量的测量工作.1917年精确测定出e值为4.807×10-10静电单位电荷量,误差±0.005×10-10范围静电单位电荷量.

密立根油滴实验装置

1909年12月至1910年5月,密立根与他另一名学生弗雷切尔(H.Fletcher)用油(或甘油和汞)做了近两百颗的油滴的平衡实验.他们宣称,在所有情况下液滴从空气中捕获的电荷都是最小电荷的整数倍.综合所有数据,并对斯托克斯定律进行修正,得到电子电荷的平均值

e=4.891×10-10 esu.

1910年以后,密立根在平衡油滴法的基础上,进一步改进实验方法.他让油滴在电场力和重力的共同作用下,上上下下地运动.如果用X射线或镭照射油滴,使油滴所带电荷量发生改变,就会看到油滴的速度突然发生变化,从而求出电荷量改变的差值.密立根进一步研究了斯托克斯定律的有效性,作了修正,1913年宣布从油滴测定电子电荷为e=(4.774±0.009)×10-10 esu.密立根的历史功绩就在于以巧妙的实验,确凿的数据验证电荷的不连续性.

1923年诺贝尔物理学奖授予美国加利福尼亚州帕萨迪那加州理工学院的密立根,以表彰他对基本电荷和光电效应的工作.

教师个人研修总结

在新课改的形式下，如何激发教师的教研热情，提升教师的教研能力和学校整体的教研实效，是摆在每一个学校面前的一项重要的“校本工程”。 所以在学习上级的精神下，本期个人的研修经历如下：

1.自主学习：我积极参加网课和网上直播课程.认真完成网课要求的各项工作.教师根据自己的专业发展阶段和自身面临的专业发展问题，自主选择和确定学习书目和学习内容，认真阅读，记好读书笔记；学校每学期要向教师推荐学习书目或文章，组织教师在自学的基础上开展交流研讨，分享提高。

2.观摩研讨：以年级组、教研组为单位，围绕一定的主题，定期组织教学观摩，开展以课例为载体的“说、做、评”系列校本研修活动。

3.师徒结对：充分挖掘本校优秀教师的示范和带动作用，发挥学校名师工作室的作用，加快新教师、年轻教师向合格教师和骨干教师转化的步伐。

4.实践反思：倡导反思性教学和教育叙事研究，引导教师定期撰写教学反思、教育叙事研究报告，并通过组织论坛、优秀案例评选等活动，分享教育智慧，提升教育境界。

5.课题研究：立足自身发展实际，学校和骨干教师积极申报和参与各级教育科研课题的研究工作，认真落实研究过程，定期总结和交流阶段性研究成果，及时把研究成果转化为教师的教育教学实践，促进教育质量的提高和教师自身的成长。 6.专题讲座：结合教育教学改革的热点问题，针对学校发展中存在的共性问题和方向性问题，进行专题理论讲座。

7.校干引领：从学校领导开始，带头出示公开课、研讨课，参与本校的教学观摩活动，进行教学指导和引领。

8.网络研修：充分发挥现代信息技术，特别是网络技术的独特优势，借助教师教育博客等平台，促进自我反思、同伴互助和专家引领活动的深入、广泛开展。

我们认识到：一个学校的发展，将取决于教师观念的更新，人才的发挥和校本培训功能的提升。多年来，我们学校始终坚持以全体师生的共同发展为本，走“科研兴校”的道路，坚持把校本培训作为推动学校建设和发展的重要力量，进而使整个学校的教育教学全面、持续、健康发展。反思本学期的工作，还存在不少问题。很多工作在程序上、形式上都做到了，但是如何把工作做细、做好，使之的目的性更加明确，是继续努力的方向。另外，我校的研修工作压力较大，各学科缺少领头羊、研修氛围有待加强、师资缺乏等各类问题摆在我们面前。缺乏专业人员的引领，各方面的工作开展得还不够规范。相信随着课程改革的深入开展，在市教育教学研究院的领导和专家的亲临指导下，我校校本研修工作一定能得以规范而全面地展开。 “校本研修”这种可持续的、开放式的继续教育模式，一定能使我校的教育教学工作又上一个台阶。