高二物理《多普勒效》教案(共10篇)
教学目标
(一)知识和技能
1、了解内能的概念,简单描述温度和内能的关系。
2、知道热传递过程中,物体吸收(或放出)热量,使物体温度升高(或降低),内能改变。
3、知道在热传递过程中,传递内能的多少叫做热量,热量的单位是焦耳。
4、知道做功可以使物体内能改变的一些事例。
(二)过程与方法
1、通过探究找到改变物体内能的两种方法。
2、通过实验说明做功与物体内能改变的关系。
3、通过实验和查找资料,培养学生发现问题、提出问题和解决问题的能力。
(三)情感、态度、价值观
1、学生通过实验体验探究的过程,激发学生的学习兴趣和对科学的求知欲望,使学生乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理。
2、培养学生的观察能力,使学生通过实验理解做功与物体内能变化的关系。
教学重点难点 内能概念、改变内能的两种方法
教学准备
压燃演示器、铁丝(多根)、酒精灯(多只)、烧瓶、皮塞、气筒、多媒体设备
教学过程
提问:在生活中,我们发现,装着开水的开水瓶的塞子有时会被弹出去,塞子的动能从何而来?引入课题:“内能
一、内能
通过前面学习知道,分子在不停地做无规则的热运动,同一切运动的物体一样,分子具有动能。
分子间有相互作用力,所以分子间还有势能。对此,你们想提出什么问题吗?
提问:分子动能大小与什么因素有关?什么情况下有分子势能?等等。
物体温度越高,分子运动越快,分子的动能就越大,相互吸引或相互排斥的分子之间都存在分子势能。
5、归纳:物体内所有分子热运动的动能和势能的总和,叫做物体的内能。任何物体都有内能。
5、体会:内能是一种不同于物体机械能的另一种形式的能量
二、物体内能的改变
探究活动:怎样能够使铁丝变热?让学生动手试试。激发学生对物理学习的兴趣。
演示:用酒精灯加热;来回弯折;在其他物体上摩擦等。启发学生通过观察,找出不同方法的共同现象、特征并交流。(可以对铁丝传热,也可以对铁丝施力。)
演示:压燃演示器。空气推动皮塞时内能改变。提问:观察到的“白雾”说明了什么?(观察得出:做功可以改变物体的内能。)“白雾”说明:内能减少,温度降低,水蒸气发生了液化。
三、内能
1、内能:物体内部所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和,叫做物体的内能。
2、物体在任何情况下都有内能:既然物体内部分子永不停息地运动着和分子之间存在着相互作用,那么内能是无条件的存在着。无论是高温的铁水,还是寒冷的冰块。
3、影响物体内能大小的因素:①温度②质量③材料④存在状态
4、内能与机械能不同:
机械能是宏观的,是物体作为一个整体运动所具有的能量,它的大小与机械运动有关
内能是微观的,是物体内部所有分子做无规则运动的能的总和。内能大小与分子做无规则运动快慢及分子作用有关。这种无规则运动是分子在物体内的运动,而不是物体的整体运动。
5、热运动:物体内部大量分子的无规则运动叫做热运动。
温度越高扩散越快。温度越高,分子无规则运动的速度越大。
四、内能的改变:
1、内能改变的外部表现:
物体温度升高(降低)——物体内能增大(减小)。
物体存在状态改变(熔化、汽化、升华)——内能改变。
反过来,不能说内能改变必然导致温度变化。(因为内能的变化有多种因素决定)
2、改变内能的方法:做功和热传递。
A、做功改变物体的内能:对物体做功物体内能会增加。物体对外做功物体内能会减少。
B、热传递可以改变物体的内能。
①热传递是热量从高温物体向低温物体或从同一物体的高温部分向低温部分传递的现象。
②热传递的条件是有温度差,传递方式是:传导、热传递传递的是内能(热量),而不是温度。
③热传递过程中,物体吸热,温度升高,内能增加;放热温度降低,内能减少。
④热传递过程中,传递的能量的多少叫热量,热量的单位是焦耳。热传递的实质是内能的转移。
C、做功和热传递改变内能的区别:由于它们改变内能上产生的效果相同,所以说做功和热传递改变物体内能上是等效的。但做功和热传递改变内能的实质不同,前者能的形式发生了变化,后者能的形式不变。
五、作业布置:
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
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。Fk④F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、1.110
教学目的:进一步深化对电阻概念的认识,掌握电阻率的物理意义。教学过程: 复习引入:(1)欧姆定律是如何表述的?
(2)不同导体的电阻大小不同,那么,导体电阻的大小是由哪些因素决定的呢?
我们这堂课就来研究这个问题。
讲授新课:
演示实验:在如图所示的电路中,保持BC间的电压不变
① BC间接入同种材料制成的粗细相同,但长度不相同的导线。现 象:导线越长,电路中电流越小。
计算表明:对同种材料制成的横截面积相同的导线,电阻大小
跟导线的长度成正比。
② BC间接入同种材料制成的长度相同,但粗细不相同的导线。现 象:导线越粗,电路中的电流越大
计算表明:对同种材料制成的长度相同的导线,电阻大小跟导线的横截面种成反比。即:导体的电阻跟它的长度成正比,跟它的横截面积成反比——这就是电阻定律。
R∝L/S
R=ρL/S„„„„„„(1)
(1)式中的ρ是个比例系数.当我们换用不同材料的导线重做上述实验时会发现:不同材料的ρ值是不相同的,可见, ρ是个与材料本身有关的物理量,它直接反映了材料导电性的好坏,我们把它叫做材料的电阻率.ρ=RS/L„„„„„„(2)
注意: ⑴电阻率ρ的单位由(2)式可知为:欧姆米(Ωm)各种材料的电阻率在数值上等于用该材料制成的长度为1米,横截面积为1平方米的导体的电阻.但电阻率并不由R S和L决定.⑵引导学生阅读P30表格 思考: ①哪些物质电阻率小,哪些物质电阻率大? 纯金属的电阻率小,合金的电阻率较大,橡胶的电阻率最大.②电阻率相差悬殊各有什么用途? 电阻率小用作导电材料,电阻率大的用作绝缘材料.0③表中说明“几种材料在20C时的电阻率”,这意味着什么? 材料的电阻率跟温度有关系.各种材料的电阻率都随温度而变化.a,金属的电阻率随温度的升高而增大,用这一特点可制成电阻温度计(金属铂).b,康铜,锰铜等合金的电阻率随温度变化很小,故常用来制成标准电阻.c,当温度降低到绝对零度附近时,某些材料的电阻率突然减小到零,这种现象叫做超导现象,处于这种状态的物体叫做超导体.综上所述可知:电阻率与材料种类和温度有关.(对某种材料而言,只有温度不变时ρ才是定值,故(1)式成立的条件是温度不变)在温度不变时,导线的电阻跟它的长度成正比,跟它的横截面积成反比——这就是电阻定律。巩固新课:
提出问题1:改变导体的电阻可以通过哪些途径?
回 答:改变电阻可以通过改变导体的长度,改变导体横截面积或是更换导体材料等途径。最简 单的方法是通过改变导体的长度来达到改变电阻的目的。(以P31(5)题为例介绍滑线变阻器的构造及工作原理)
提出问题2:有一个长方体的铜块,边长分别为4米,2米,1米(如图所示),求它的电阻是多大?(铜的-8电阻率为1.7×10欧米).通过本例注意: R=ρL/S 中S和L及在长度L中, 导体的粗细应该是均匀的.提出问题3:一个标有“220V,60W”的白炽灯泡,加上的电压U是由0逐渐增大到220V,在此过程中,电压U和电流I的关系可用图线表示,在下图中的四个图线中,肯定不符合实际的是(ACD)
提出问题4:一根粗细均匀的电阻丝,当加2V电压时,通过的电流强度为4A。现把此电阻丝均匀拉长,然后加1V的电压,这时电流强度为0.5A.求此时电阻丝拉长后的长度应原来长度的几倍?(2倍)
-6提出问题5:一立方体金属块,每边长2cm,具有5×10欧的电阻,现在将其拉伸为100米长的均匀导线,求它的电阻?(125欧)
教学要求:理解电功的初步概念
(1)知道电流可以做功
(2)知道常见的电流做功形式(3)知道电功的公式W=UIt(4)知道电功的单位焦耳
教学目标:(1)知识与技能:知道电流可以做功;知道常见的电流做功形式;
了解电功的公式W=UIt;知道电功的单位焦耳
(2)过程与方法:运用类比、转换、控制变量的方法
通过探究学习、合作学习参与教学全过程
(3)情感态度价值观:激发学习兴趣,使学生以积极的态度主动地思考、探究、交流,同时关注身边物理现象与过程
教学重点:电功的概念;电功大小的影响因素 教学难点;电功的实质;电功大小的影响因素
教学用具:电池(6节)小电动机(2只)铁架台(2个)定滑轮(2个)
钩码(2个)细线、导线
教学过程:
(1)设置情境,体现电流做功对人的用处
(2)提出“电流能为我们做什么?”学生叙述身边的用电器的工作,引入电流做功的概念
(3)分析电流做功的形式,分析能量的转化,分析转化的数量
(4)解决“你是凭什么判断电流在做功以及做功多少的?” 学生列举事例,谈类比法、转换法
(5)探究“电流做功的多少与哪些因素有关?”
提出问题——电流做功的多少与哪些因素有关? 进行猜想——时间、电流、电压
分组讨论——利用控制变量法设计方案验证猜想
小组交流——展示方案、提出质疑、补充修改、达成共识 得出结论
(6)阅读教材,体会教材实验的思想,(7)演示实验操作(8)小结收获
教学设计思想
1、这是磁场章节的第一节课,教学过程应重在显示学生对磁这一知识的了解和对磁知识的生活的体验。为此,本节课采用以问题为主线、实验为基础的教学策略。问题情景的创设,是思维的启动点和切入口,而实验是物理研究的理论支持。
2、电流磁效应的研究是本节课的重点,在设计中可让学生自己讨论研究的思想,在这基础上再提出奥斯特的实验及其研究过程中出现的困难。然后自然得过渡到磁场对电流的作用上来。
3、在天体磁场的教学中,本设计注意用多媒体手段,将大量的图片、影象资料传递给学生,让学生了解中国古代对地磁的应用及其它天体磁场的认识,提高课堂的趣味性和教学效果。
教学过程设计
一、课前调查、准备
教师提出问题:1、你对生活中有关磁的现象和应用了解多少,能否举出你所熟悉的一些现象和应用呢?
任务:在课前请同学通过网络去获知磁有关的知识
二、实验演示,引入新课
1、利用磁钢堆硬币积木。
实施过程:在木凳的下方可事先藏一小块磁钢,在木凳的上方在磁钢的磁化作用下可堆起四层高的硬币积木。
2、演示“磁悬浮”小实验
师:以上两实验的现象是如何出现的呢?具体的奥妙在那里呢?
学生非常新奇,对实验中出现的现象猜测各种原因,激起学生学习磁知识的兴趣
三、实验探索、新课教学
师:在初中我们已接触了一些磁有关的知识,生活中有哪些与磁有关的现象和应用?同学之间可互相讨论。
(因课前有准备,学生相对比较活跃,要充分把学生所知道的知识表述出来)
师:对磁的认识和应用,早在我国古代就开始了
多媒体投影补充说明磁有关的现象和应用:
1、天然磁石(成分:Fe3O4)
2、司南的照片
东汉王充在《论衡》中写道:“司南之杓,投之于地,其柢指南”
3、磁悬浮列车
上海磁悬浮列车专线西起上海地铁龙阳路站,东至上海浦东国际机场,列车加速到平稳运行之后,速度是430公里/小时。这个速度超过了F1赛事的最高时速,车厢里上下颠簸很小,左右摇摆得相对还大一些。
4、飞鸽依靠地磁场识路等
从学生最熟悉的磁知识着手,引出磁的一些概念:
磁铁吸引铁质物质
5、实物投影指南针的指向
磁性:磁体能吸引铁质物体的性质
磁极:磁体中磁性最强的区域。从中引出N、S极的定义。
让学生从磁铁使铁质物体磁化联系到电能使铁质物体磁化,从而来说明电与磁的关系,引出奥斯特电流磁效应现象。
师:磁铁能吸引铁钉,铁钉是磁铁吗?为什么磁铁可以吸引铁钉?
学生回答:铁钉被磁化
师问:那么在自然界中还有没有什么其他的东西能使铁质物体磁化的呢?
(请同学互相帮助想一想,然后回答)
学生:电流可以使铁质物体磁化
可以向学生说明:1731年,英国商人发现雷电后,刀叉具有磁性。1751年,富兰克林发现莱顿瓶放电可以使缝衣针磁化。
另师:自然界中磁铁的相互作用早已被人所知,同名磁极排斥,异名磁极吸引,这与我们学过的什么力的作用很相似?
学生:电荷之间的作用力相似。
师:那么会不会说明两者存在联系呢?如果让你去研究电与磁的关系,你会如何去设计?
学生由于已受初中磁知识学习的影响,大部分都提出让通电导线对小磁针作用。
投影介绍奥斯特的生平
实验演示奥斯特的电流磁效应:
师说明:在奥斯特研究的最初,他受到力总是沿着物体连线方向这个观念的影响,总是在沿电流的方向放置磁针,使磁针在导线的延长线上,均以失败告终。184月,在一次讲课中,他偶然把导线沿南北放置在一个带玻璃罩的指南针的上方,通电时磁针转动了
老师在此说明奥斯特的生平和发现电流磁效应的历程,让学生知道每一次科学新发现是艰难的,需要付出的是前期不断的努力和对科学的执著、自信。
实验说明:通电导线会产生磁场,对磁针产生力的作用。
提问:既然电流对磁铁有力的作用,那么磁铁是否也应该对通电导线有力的作用呢?
学生回答:应该有。但可能有部分学生因没有普遍联系的观点而不知如何进行逻辑推理。
演示实验:
安培在此三个月后发现磁场对电流的作用
提问:综上所述,磁铁与磁铁的力,磁铁和电流的力,它们是如何产生的呢?是通过什么去实现这力的作用呢?
学生:磁场
因磁场是一种抽象的物质,学生对其了解较少,故可能有一些疑问。
多媒体演示磁场是力发生的媒介,让学生对磁场的作用有更形象的理解。
师问:司南、信鸽传书等都是利用了地磁场对它们的受力作用,那么地磁场是如何产生,又是如何分布的呢?同学们对此的了解有多少?
(先请学生说说自己对此的认识,可分组讨论,最后由代表发言)
师:总结学生的观点,后通过视频说明:
地磁场的分布及与地磁南北极与地理南北极的方向关系
视频介绍:
地磁场形成的一种原因。
投影介绍地磁场的衰减及其可能的原因
介绍磁偏角的概念及其发现的实际意义
指南针所指的南北(磁场的南北极)与地理上的南北极并不完全一致,两者之间存在着偏角,即磁偏角。
师指出:沈括在《梦溪笔谈》中指出:“常微偏东,不全南也”。这是世界上最早的关于磁偏角的记载。
师问:除了地球有磁场外,其他天体是否也有磁场呢?
有些学生的课外知识较广,可请个别学生把自己对其他天体的磁场的认识阐述一下。
师投影介绍:地球的磁场不是独立的,太阳、月亮等天体都有磁场,并且太阳光、太阳黑子、极光形成都与太阳磁场有关。
视频介绍:太阳黑子的形成
视频介绍:太阳风、极光的形成原因
板书设计
磁现象和磁场
磁现象
磁性:磁体能吸引铁质物体的性质磁极:磁体中磁性最强的区域
电流的磁效应
奥斯特生平介绍电流磁效应实验
磁场
磁场对通电导线的作用磁场的作用
地球和其他天体的磁场
教学后记
本教案设计保留了传统教案的一些优点,采用了问题讨论式探究的模式,通过精心创设情景,一路与学生一起摸索,相互讨论,得出结论,再引发新的问题,从而加深学生对磁场这一知识的理解和掌握。另外,这节课通过大量的图片介绍古代和现代对磁的应用,了解我国古代在磁方面所取得的成就。并通过直观的多媒体手段让学生熟悉地磁场分布,使学生从中了解磁偏角的概念、让学生能了解太阳的磁场和自然界的一些现象的联系,如黑子、极光等,这不仅提高了学生知识面,还可以激发学生学习物理的兴趣。在整节课中,充分尊重学生的思维发现,让他们自主寻找问题的根源,注重情感教育和德育渗透。
高二物理下学期教案三
一、教材分析
《划时代的发现》是人教版高中物理3-4第四章第一节,本节是让学生体会科学家的思考、研究时的迷失与最后成功,本节是过程与方法、情感、态度与价值观教育的难得素材
二、教学目标
1.知识与技能
(1)知道奥斯特实验、电磁感应现象,
(2)了解电生磁和磁生电的发现过程,
(3)知道电磁感应和感应电流的定义。
2.过程与方法
(1)通过阅读使学生掌握自然现象之间是相互联系和相互转化的;
(2)通过学习了解科学家们在探究过程中的失败和贡献,从中学习科学探究的方法和思想。
(3)领悟科学探究中提出问题、观察实验、分析论证、归纳总结等要素在研究物理问题时的重要性
3.情感、态度与价值观
(1)通过学习阅读培养学生正确的探究自然规律的科学态度和科学精神;
(2)领会科学家对自然现象、自然规律的某些猜想在科学发现中的重要性。
(3)以科学家不怕失败、勇敢面对挫折的坚强意志激励自己。
三、教学重点难点
重点:探索电磁感应现象的历史背景;
难点:体会人类探究自然规律的科学态度和科学精神
四、学情分析
我们的学生属于平行分班,没有实验班,学生已有的知识和实验水平有差距。本节课学生认识到探索电磁感应现象的历史背景是关键。
五、教学方法
1.讲授法:讲授科学家的艰辛
2. 实验法:学生自己体会奥斯特实验
3.学案导学:见后面的学案。
4.新授课教学基本环节:预习检查、总结疑惑→情境导入、展示目标→合作探究、精讲点拨→反思总结、当堂检测→发导学案、布置预习
六、课前准备
1.学生的学习准备:预习“划时代的发现”,初步了解物理学史。分小组6台奥斯特实验装置。
2.教师的教学准备:多媒体课件制作,课前预习学案,课内探究学案,课后延伸拓展学案。3.教学环境的设计和布置:分小组合作学习,分6个学习小组。
七、课时安排:1课时
八、教学过程
(一)预习检查、总结疑惑
检查落实了学生的预习情况并了解了学生的疑惑,使教学具有了针对性。
(二)情景导入、展示目标。
(三)合作探究、精讲点拨。
探究一:奥斯特梦圆“电生磁”------电流的磁效应
引导学生阅读教材有关奥斯特发现电流磁效应的内容。提出以下问题,引导学生思考并回答:
(1)是什么信念激励奥斯特寻找电与磁的联系的?在这之前,科学研究领域存在怎样的历史背景?
(2)奥斯特的研究是一帆风顺的吗?奥斯特面对失败是怎样做的?
(3)奥斯特发现电流磁效应的过程是怎样的?用学过的知识如何解释?
(4)电流磁效应的发现有何意义?谈谈自己的感受。
学生活动:结合思考题,认真阅读教材,分成小组讨论,发表自己的见解。
教师教学素材:
到18世纪末,人们开始思考不同自然现象之间的联系,例如:摩擦生热表明了机械运动向热运动转化,而蒸汽机则实现了热运动向机械运动的转化,于是,一些独具慧眼的哲学家如康德等提出了各种自然现象之间的相互联系和转化的思想。由于受康德哲学与谢林等自然哲学家的哲学思想的影响,坚信自然力是可以相互转化的,长期探索电与磁之间的联系。18奥斯特指出:“物理学将不再是关于运动、热、空气、光、电、磁以及我们所知道的各种现象的零散的罗列,我们将把整个宇宙纳在一个体系中”。在此思想的指导下,1820年4月奥斯特发现了电流对磁针的作用,即电流的磁效应。同年7月21日奥斯特又以
《关于磁针上电冲突作用的实验》为题发表了他的发现。这篇短短的论文使欧洲物理学界产生了极大震动,导致了大批实验成果的出现,由此开辟了物理学的新领域──电磁学。1820年因电流磁效应这一杰出发现获英国皇家学会科普利奖章。1829年起任哥本哈根工学院院长。
探究二:法拉第心系“磁生电”------电磁感应现象
引导学生阅读教材有关法拉第发现电磁感应的内容。提出以下问题,引导学生思考并回答:
(1)奥斯特发现电流磁效应引发了怎样的哲学思考?法拉第持怎样的观点?
(2)法拉第的研究是一帆风顺的吗?法拉第面对失败是怎样做的?
(3)法拉第做了大量实验都是以失败告终,失败的原因是什么?
(4)法拉第经历了多次失败后,终于发现了电磁感应现象,他发现电磁感应现象的具体的过程是怎样的?之后他又做了大量的实验都取得了成功,他认为成功的“秘诀”是什么?
(5)从法拉第探索电磁感应现象的历程中,你学到了什么?谈谈自己的体会。
简单机械综合测试 初二小班专用测试题
命
题:
审
核:
本试卷分第一部分(选择题)和第二部分(非选择题)两部分,第一部分1至4页,第二部分5至10页。考生作答时,须将答案答在答题卡上,草稿纸上答题无效。本试卷满分150分。考试时间120分钟。考试结束后,将本试题卷和答题卡一并交回。
第一部分(选择题 共60分)
1、三个相同的金属小球1、2、3分别置于绝缘支架上,各球之间的距离远大于小球的直径.球1的带电量为q,球2的带电量为nq,球3不带电且离球1和球2很远,此时球1、2之间作用力的大小为F.现使球3先与球2接触,再与球1接触,然后将球3移至远处,此时1、2之间作用力的大小仍为F,方向不变.由此可知()A.n=3
B.n=4
C.n=5
D.n=6
2、如图所示,在两等量异种点电荷的电场中,MN为两电荷连线的 中垂线,a、b、c三点所在直线平行于两电荷的连线,且a与c关于 MN对称,b点位于MN上,d点位于两电荷的连线上.以下判断正 确的是()
A.b点场强大于d点场强 B.b点场强小于d点场强
C.a、b两点的电势差等于b、c两点间的电势差 D.试探电荷+q在a点的电势能小于在c点的电势能
3、当电阻两端加上某一稳定电压时,通过该电阻的电荷量为0.3C,消耗的电能为0.9J.为在相同时间内使0.6C的电荷量通过该电阻,在其两端需加的电压和消耗的电能分别是()
A.3 V,1.8 J B.3 V,3.6 J C.6 V,1.8 J D.6 V,3.6 J
4、一个T型电路如图所示,电路中的电阻R1=10Ω,R2=120Ω,R3=40Ω,另有一测试电源,电动势为100V,内阻忽略不计,则()A.当cd端短路时,ab之间的等效电阻是40Ω B.当ab端短路时,cd之间的等效电阻是40Ω
C.当ab两端接通测试电源时,cd两端的电压为80V D.当cd两端接通测试电源时,ab两端的电压为80V
5、如图,两根互相平行的长直导线过纸面上的M、N两点,且与纸面垂直,导线中通有大小相等、方向相反的电流.a、o、b在M、N的连线上,o为MN的中点,c、d位于MN的中垂线上,且a、b、c、d到o点的距离均相等.关于以上几点处的磁场,下列说法正确的是()
A.o点处的磁感应强度为零
B.a、b两点处的磁感应强度大小相等,方向相反 C.c、d两点处的磁感应强度大小相等,方向相同 D.a、c两点处磁感应强度的方向不同
6、如图所示,空间有一垂直纸面向外、磁感应强度为0.5T的匀 强磁场,一质量为0.2kg且足够长的绝缘木板静止在光滑水平面 上,在木板左端无初速放置一质量为0.1kg、电荷量q=+0.2C的滑 块,滑块与绝缘木板之间的动摩擦因数为0.5,滑块受到的最大静 摩擦力可认为等于滑动摩擦力.t=0时对木板施加方向水平向左,[键入文字]
大小为0.6N的恒力F,g取10m/s2.则()A.木板和滑块一直做加速度为2m/s2的匀加速运动
B.滑块开始做加速度减小的变加速运动,最后做速度为10m/s匀速运动
C.木板先做加速度为2m/s2匀加速运动,再做加速度增大的运动,最后做加速度为3m/s2的匀加速运动
D.t=5 s后滑块未脱离木板且有相对运动
7、如图所示,简谐横波a沿x轴正方向传播,简谐横波b沿x轴负方向传播,波速都是10m/s,振动方向都平行于y轴,t=0时刻,这两列波的波形如图所 示.下图是画出平衡位置在x=2m处的质点,从t=0开始在一个周期内的振动 图象,其中正确的是()
A.B.C.D.8、如图甲所示为一列简谐横波在t=20s时的波形图,图乙是这列波中P点的振动图线,那么该波的传播速度和传播方向是()A.v=25 cm/s,向左传播
B.v=50 cm/s,向左传播 C.v=25 cm/s,向右传播
D.v=50 cm/s,向右传播
9、a、b两种单色光组成的光束从介质进入空气时,其折射光束如图所示.用a、b两束光()
A.先后照射双缝干涉实验装置,在缝后屏上都能出现干 涉条纹,由此确定光是横波
B.先后照射某金属,a光照射时恰能逸出光电子,b光照 射时也能逸出光电子
C.从同一介质以相同方向射向空气,其界面为平面,若b 光不能进入空气,则a光也不能进入空气
D.从同一介质以相同方向射向空气,其界面为平面,a光 的反射角比b光的反射角大
10、下列关于电磁波的说法,正确的是()A.电磁波只能在真空中传播
B.电场随时间变化时一定产生电磁波 C.做变速运动的电荷会在空间产生电磁波
D.麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在
11、如图所示,电阻不计的平行金属导轨固定在一绝缘斜面上,两相同的金属导体棒a、b垂直于导轨静止放置,且与导轨接触 良好,匀强磁场垂直穿过导轨平面.现用一平行于导轨的恒力F
[键入文字]
作用在a的中点,使其向上运动.若b始终保持静止,则它所受 摩擦力可能()
A.变为0
B.先减小后不变 C.等于F
D.先增大再减小
12、图甲所示电路中,A1、A2、A3为相同的电流表,C为电容器,电阻R1、R2、R3的阻值相同,线圈L的电阻不计.在某段时间内理想变压器原线圈内磁场的变化如图乙所示,则在t1~t2时间内()
A.电流表A1的示数比A2的小 B.电流表A2的示数比A1的小 C.电流表A1和A2的示数相同 D.电流表的示数都不为零
13、如图所示,纸面内有一矩形导体闭合线框动abcd.ab边长 大于bc边长,置于垂直纸面向里、边界为MN的匀强磁场外,线框两次匀速地完全进入磁场,两次速度大小相同,方向均垂 直于MN.第一次ab边平行MN进入磁场.线框上产生的热 量为Q1,通过线框导体横截面的电荷量为q1:第二次bc边平行MN进入磁场.线框上产生的热量为Q2,通过线框导体横截 面的电荷量为q2,则()
A.Q1>Q2 q1=q2 B.Q1>Q2 q1>q2 C.Q1=Q2 q1=q2 D.Q1=Q2 q1>q2
14、如图,在磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中,金属杆MN在平行金属导轨上以速度v向右匀速滑动,MN中产 生的感应电动势为El;若磁感应强度增为2B,其他条件不变,MN中产生的感应电动势变为E2.则通过电阻R的电流方向及 E1与E2之比El:E2分别为()
A.c→a,2:1 B.a→c,2:1 C.a→c,1:2 D.c→a,1:2
15、如图所示,平行导轨间有一矩形的匀强磁场区域,细金属棒 PQ沿导轨从MN处匀速运动到M′N′的过程中,棒上感应电动 势E随时间t变化的图示,可能正确的是()
A.B.C.D.16、如图所示,在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中,有一质量为m、阻值为R的闭合矩形金属线框abcd用绝缘轻质细杆悬 挂在O点,并可绕O点摆动.金属线框从右侧某一位置静止开始释放,在摆动到左侧最高点的过程中,细杆和金属框平面始终处于同一平面,且垂直纸面.则线框中应电流的方向是()A.a→b→c→d B.d→c→b→a→d C.先是d→c→b→a→d,后是a→b→c→d→a D.先是a→b→c→d→a,后是d→c→b→a→d
[键入文字]
第二部分(非选择题 共90分)
1、金属杆ab放在光滑的水平金属导轨上,与导轨组成闭合矩形电路,长l1=0.8m,宽l2=0.5m,回路的总电阻R=0.2Ω,且回路处在竖直向上的磁场中,金属杆用水平绳通过定滑轮连接质量M=0.04kg的木块(轻绳处于绷紧状态),磁感应强度从B=1T开始随时间均匀增强,5s末木块将离开水平面,不计一切摩擦,g取10m/s2,求回路中的电流.
2、如图所示,固定于水平桌面上足够长的两平行光滑导轨PQ、MN,其电阻不计,间距d=0.5m,P、M两端接有一只理想电压表,整个装置处于竖直向下的磁感应强度B0=0.2T的匀强磁场中,两金属棒L1、L2平行地搁在导轨上,其电阻均为r=0.1Ω,质量分别为M1=0.3kg和M2=0.5kg.固定棒L1,使L2在水平恒力F=0.8N的作用下,由静止开始运动.试求:(1)当电压表读数为U=0.2V时,棒L2的加速度为多大;(2)棒L2能达到的最大速度vm.
[键入文字]
3、图中C为平行板金属板,虚线到两极板间距离相等,C极板长为l1,两极板的间距为d.S为屏,与极板垂直,到极板的距离为l2.有一细电子束沿图中虚线以速度v0连续不断地射人C且恰好从极板边缘射出.已知电子电量e、电子质量m.忽略细电子束的宽度及电子所受的重力.求:
(1)两极板间所加电压.
(2)电子到达屏S上时,它离O点的距离y.
4、静电场方向平行于x轴,其电势φ随x的分布可简化为如图所示的折线,图中φ0和d为已知量.一个带负电的粒子在电场中以x=0为中心,沿x轴方向做周期性运动.已知该粒子质量为m、电量为-q,其动能与电势能之和为-A(0<A<qφ0).忽略重力.求:(1)粒子所受电场力的大小;(2)粒子的运动区间;(3)粒子的运动周期.
[键入文字]
5、如图,两根相距l=0.4m、电阻不计的平行光滑金属导轨水平放置,一端与阻值R=0.15Ω的电阻相连.导轨x>0一侧存在沿x方向均匀增大的稳恒磁场,其方向与导轨平面垂直,变化率k=0.5T/m,x=0处磁场的磁感应强度B0=0.5T.一根质量m=0.1kg、电阻r=0.05Ω的金属棒置于导轨上,并与导轨垂直.棒在外力作用下从x=0处以初速度v0=2m/s沿导轨向右运动,运动过程中电阻上消耗的功率不变.求:(1)电路中的电流;
(2)金属棒在x=2m处的速度;
(3)金属棒从x=0运动到x=2m过程中安培力做功的大小;(4)金属棒从x=0运动到x=2m过程中外力的平均功率.
在离地面高h的地方,以v0的速度斜向上抛出一石块,v0的方向与水平成角,若空气阻力不计,求石块落至地面的速度大小.(看例题课件)
设石块的质量为m,因空气阻力不计,石块在整个运动过程只受重力,只有重力做功,石块机械能保持守恒.
现取地面为零重力势能面.
石块在抛出点的机械能:E112mv0mgh 2石块在落地点的机械能: 据
列出等式 可得:
从以上解答可看出,应用机械能守恒定律解题简洁便利,显示出很大的优越性,不仅 适合于直线运动,也适合于做曲线运动的物体,分析以上解题过程,还可归纳出 1.应用机械能守恒定律解题的基本步骤
(l)根据题意,选取研究对象(物体或相互作用的物体系)
(2)分析研究对象在运动过程中所受各力的做功情况,判断是否符合机械能守恒的条件.
(3)若符合定律成立的条件,先要选取合适的零势能的参考平面,确定研究对象在运 动过程的初、末状态的机械能值.
(4)根据机械能守恒定律列方程,并代人数值求解.
2.在应用机械能守恒定律时,要注意其他力学定理、定律的运用,对物体的整个过程 进行综合分析.再举一例.
如图所示,光滑的倾斜轨道与半径为R的圆形轨道相连接,质量为。的小球
在倾斜轨道上由静止释放,要使小球恰能通过圆形轨道的最高点,小球释放点离圆形轨道 最低点多高?通过轨道点最低点时球对轨道压力多大?(看例题课本)
小球在运动过程中,受到重力和轨道支持力,轨道支持力对小球不做功,只有重力做功,小球机械能守恒.
取轨道最低点为零重力势能面.
因小球恰能通过圆轨道的最高点C,说明此时,轨道对小球作用力为零,只有重力提供向心力,根据牛顿第二定律可列
vc21vc2mmgm 得 mgR
R2R2在圆轨道最高点小球机械能EC1mgR2mgR 2在释放点,小球机械能为 EAmgh 根据机械能守恒定律 ECEA 列等式:
51mgRmg2R 解设hR
2212同理,小球在最低点机械能 EBmvB
2mghEB:ECvB5gR
小球在B点受到轨道支持力F和重力 根据牛顿第二定律,以向上为正,可列
2vBFmgmRF6mg
据牛顿第三定律,小球对轨道压力为6mg.方向竖直向下.
在较复杂的物理现象中,往往要同时应用动量守恒定律和机械能守恒定律,明确这两个定律应用上的差异,可正确运用它们,客观反映系统中物体间的相互作用,准确求出有关物理量.
【例】 在光滑的水平面上,置放着滑块A和B,它们的质量分别为m1和m2,B滑块与一轻弹簧相连,弹簧的另一端固定在竖直的墙上,滑块A以速度v0与静止的滑块B发生正碰后粘合一起运动并压缩弹簧,如图所示,求此过程中弹簧的最大弹性势能(看例课课件)
滑块A与B碰撞瞬间,对于滑块A、B组成的物体系,所受合外力为零,动量守恒,得
m1v0(m1m2)v
在滑块A、B粘合一起运动压缩弹簧时,只有弹簧的弹力做功,A、B滑块和弹簧组成的系统机械能守恒,弹簧弹性势能最大时,滑块A、B动能为零.动能全部变为弹簧的弹性势能,则
Ep1(m1m2)v2两式联立解,可得
2(四)总结、扩展
1.在只有重力和弹力做功的情况下,可应用机械能守恒定律解题.也可以用动能定理解题,这两者并不矛盾.前者往往不深究过程的细节而使解答过程显得简捷,但后者的应用更具普遍性.
2.动量守恒定律和机械能守恒定律的比较
1、电荷及其守恒定律
a、摩擦起电:
b、静电感应:本质都是微观带电粒子在在物体之间和物体内部的转移。
c、电荷守恒定律:大量事实表明,电荷既不会创生,也不会消灭,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;在转移过程中,电荷的总量保持不变。
d、元电荷:电荷的多少叫电荷量;迄今为止,科学家发现的最小电荷量就是电子所带的电荷量。人们把这个最小的电荷量叫做元电荷,用e表示,所有带电体的电荷量都是e的整数倍,电荷量是不能连续变化的物理量。e可取1.60×10-19C;电子的电荷量e与电子的质量me之比,叫做电子的比荷。
2、库仑定律
a、库仑定律:真空中两个静止点电荷之间的相互作用力,与它们的电荷量的乘积成正比,与它们的距离的二次方成反比,作用力的方向在它们的连线上。
F=kq1q2/r2
其中,静电力常量 k=9.0×109Nm2/C2 b、电荷间这种相互作用力叫做静电力或库仑力。点电荷的理解。与万有引力的区别。c、带电金属球接触后等分电量;
3、电场强度
a、法拉第提出的观点:电荷的周围存在着由它产生的电场,处在电场中的其他电荷受到的作用力就是这个电场给予的;
b、电场和磁场是一种客观存在,并且是互相联系的,统称为电磁场;变化的电磁场以光速在空间传播,它和实物一样具有能量和动量,因而场和实物是物质存在的两种不同形式。只有在研究运动的电荷,特别是运动状态迅速变化的电荷时,电磁场的实在性才凸显出来。
c、静止电荷产生的电场,称为静电场。
d、试探电荷在电场中某点受到的力F与试探电荷的电荷量q成正比,F=Eq,E是比例常数,也即电场强度,反映电场在这点的性质,与q无关。
e、点电荷的电场强度计算与电场强度的叠加(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)
f、电场线可以形象地描述电场强度的大小和方向。电场线有以下几个特点:
①电场线从正电荷或无限远出发,终止于无限远或负电荷;
②电场线在电场中不相交;
③在同一幅图中,电场强度较大的地方电场线较密,电场强度较小的地方较疏。
g、匀强电场:电场中各点电场强度的大小相等,方向相同。
4、电势能和电势
a、在匀强电场中移动电荷时,静电力做的功与电荷的起始位置和终止位置有关,与电荷经过的路径无关;这个结论在非匀强电场中也是适用的。
b、电荷在电场中也具有势能,这种势能叫做电势能,记作Ep。可以类比重力势能。c、静电力做的功等于电势能的减少量。WAB=EpA-EpB
d、电荷在某点的电势能等于把它从这点移动到零势能位置时静电力做的功。
e、电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值,叫做这一点的电势,是个标量。
φ=Ep/q f、沿着电场线方向电势逐渐降低。
g、电场中电势相同的点构成的面叫做等势面。电场线跟等势面垂直,并且由电势高的等势面指向电势低的等势面。
5、电势差
a、电场中两点间电势的差值叫做电势差,也叫电压。UAB=φA-φB
6、电势差与电场强度的关系
a、匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两点沿电场方向的距离的乘积;
UAB=Ed b、类比公式W=qU,W=Fd=qEd
7、静电现象的应用
a、处于静电平衡状态的导体,内部的电场处处为0;
b、处于静电平衡状态的整个导体是个等势体,它的表面是个等势面。c、导体上电荷分布的特点:
(1)导体内部没有电荷,电荷分布在导体的表面;
(2)在导体外表面,越尖锐的位置电荷的密度(单位面积的电荷量)越大,凹陷的位置几乎没有电荷。
d、尖端放电、静电屏蔽的理解。
8、电容器的电容
C=Q/U
C= 电容单位法拉,简称法,符号F。接通电源时,U不变;断开电源时,Q不变。
9、带电粒子在电场中的运动 a、带电粒子的加速
b、带电粒子的偏转
牛刀小试
1、关于摩擦起电和感应起电,以下说法正确的是()A.摩擦起电是因为电荷的转移,感应起电是因为产生电荷 B.摩擦起电是因为产生电荷,感应起电是因为电荷的转移 C.不论摩擦起电还是感应起电都是电荷的转移 D.以上说法均不正确
2、避雷针能起到避雷作用,其原理是()A.尖端放电 B.静电屏蔽 C.摩擦起电 D.同种电荷相互排斥
3、真空中有两个点电荷,它们间的静电力为F,如果保持它们所带的电量不变,将它们之间的距离增大为原来的2倍,它们之间作用力的大小等于()A.F B.2F C.F/2 D.F/4
4、电场强度的定义式E=F/q 可知,在电场中的同一点()A、电场强度E跟F成正比,跟q成反比
B、无论检验电荷所带的电量如何变化,F/q始终不变 C、电荷在电场中某点所受的电场力大,该点的电场强度强。
D、一个不带电的小球在P点受到的电场力为零,则P点的场强一定为零
5、关于于电场,下列叙述正确的是()
A.以点电荷为圆心,r为半径的球面上,各点的场强都相同 B.正电荷周围的电场一定比负电荷周围的电场强
C.在电场中某点放入检验电荷q,该点的场强为E=F/q,取走q后,该点场强不变 D.电荷所受电场力大,该点电场强度一定很大
6、下图所示为电场中的一条电场线,A、B为其上的两点,以下说法正确的是()A、EA与EB一定不等,φAB、EA与EB可能相等,φAC、EA与EB一定不等,φAD、EA与EB可能相等,φA
φB一定不等
φB可能相等 φB可能相等 φB一定不等
7、如图所示,实线表示匀强电场的电场线.一个带正电荷的粒子以某一速度射入匀强电场,只在电场力作用下,运动的轨迹如图中的虚线所示,a、b为轨迹上的两点.若a点电势为φa,b点电势为φb,则()A.场强方向一定向左,且电势φa >φb B.场强方向一定向左,且电势φa <φb C.场强方向一定向右,且电势φa >φb D.场强方向一定向右,且电势φa <φb
8、带电粒子经加速电场加速后垂直进入两平行金属板间的偏转电场,要使它离开偏转电场时偏转角增大,可采用的方法有()A.增加带电粒子的电荷量 B.增加带电粒子的质量 C.增高加速电压 D.增高偏转电压
9、两块大小、形状完全相同的金属平板平行放置,构成一平行板电容器,与它相连接的电路如图所示。接通开关K,电源即给电容器充电,则()
A.保持K接通,减小两极板间的距离,则两极板间电场的电场强度减小 B.保持K接通,在两极板间插入一块介质,则极板上的电荷量增大 C.断开K,减小两极板间的距离,则两极板间的电势差减小 D.断开K,在两极板间插入一块介质,则两极板间的电势差增大
10、用丝线吊一质量为m,带电量为-q的小球,置于水平方向的电场中,如图所示,静止时悬线与竖直方向夹角是300,则该电场的场强E=,方向为。
11、一个平行板电容器,电容为200pF,充电后两板间电压为100V,则电容 器的带电量是_________,保持电容器与电源相连,将两板间距离减半,则电容器的带电________
12、水平放置的A、B两平行金属板相距h,上板A带正电,现有质量为m,带电量为+q的小球在B板下方距离为H处,以初速度v0竖直向上从B板小孔进入板间电 场,欲使小球刚好打到A板,A、B间电势差为多少?
13、在电场强度为E方向水平向右的匀强电场中,用一根长为L的绝缘细杆(质量不计)固定一个质量为m的电量为q带正电的小球,细杆可绕轴O在竖直平面内自由转动。现将杆从水平位置A轻轻释放,在小球运动到最低点B的过程中.求:(1)电场力对小球作多少功? 小球的电势能如何变化?(2)A、B两位置的电势差多少?(3)小球到达B点时的速度多大?(4)在最低点时绝缘杆对小球的作用力?
14、如图所示,水平放置的两块平行金属板A、B之间有一匀强电场,一个带正电的微粒P恰好能悬浮在板间处于静止状态:
(1)如果微粒P所带电量为q,质量为m,求板间的场强大小和方向?
(2)如果将另一点电荷-q放在电场中的M点,它受到的电场力多大,方向如何?
14、如下图所示,在竖直放置的足够大的铅屏A的右表面上贴 P,已知射线实质为高速电子流,放射源
v0=1.0×107
m/s。足够大的荧光屏 M与铅屏A平行放置,相距d =2.0×10-2m,其间有水平向左的匀强 电场,电场强度大小E=2.5×104N/C。已知电子电量e=1.6×10-19C 电子质量取m=9.0×10-31kg。
求:(1)电子到达荧光屏M上的动能。
(2)荧光屏上的发光面积。
15、如图所示为真空示波管的示意图,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,然后进入由两块平行金属板M、N形成的偏转电场中(偏转电场可视为匀强电场),电子进入偏转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。求:(1)电子穿过A板时的速度大小;(2)电子从偏转电场射出时的侧移量;(3)P点到O点的距离。
1、发现通电导线周围存在磁场的科学家是()A、洛仑兹
B、库仑
C、法拉第D、奥斯特
2、带电粒子垂直匀强磁场方向运动时,会受到洛伦兹力的作用.下列表述正确的是()
3、楼道里,夜间只是偶尔有人经过,电灯总是亮着会浪费电能。科研人员利用光敏材料制成“光控开关”,天黑时自动闭合;天亮时自动断开。利用声敏材料制成“声控开关”,当有人走动发出声音时,自动闭合;无人走动时,自动断开。若将这两个开关配合使用(如图1),就可以使楼道灯变得“智能化”,这种“智能”电路正确的是()
4、一般家庭的卫生间都要安装照明灯和换气扇。使用时,有时需要各自独立工作,有时需要它们同时工作。评价下图所示的电路,你认为符合上述要求的是()
5、在做“探究串联电路中的电压规律”的实验时,有多个灯泡可供选择,小明把两只灯泡L1、L2串联起来接到电源上,如图所示:当分别把电压表连在图中AB两点、BC两点及AC两点时,闭合开关后测得的数据是:UAB= 0,UBC= 12V,UAC =12V,则故障可能是。故障排除后,实验正常进行,通过测量得到了两组实验数据如下表:分析两组实验数据,可得出的结论:。
【学习目标】
1、 理解匀强电场中电势差与电场强度的定性、定量关系.
2、 对于公式 要知道推导过程.
3、能够熟练应用 解决有关问题.
【学习重点】 理解掌握电势能、电势、等势面的概念及意义。
【学习难点】 掌握电势能与做功的关系,并能用此解决相关问题
【知识梳理】 1.电场强度和电势差分别从 力 和 能 的角度描述了电场,它们分别与电荷在电场中受的电场力和电荷在电场中的能相联系。
我们已经知道电场力做功WAB=UABq,这个公式适用于一切电场。如果在匀强电场中移动电荷,电场力做功还可以用公式WAB=Fd=Eqd计算。比较上述两式得:UAB=Ed。此式只适用于匀强电场。
上式告诉我们:在匀强电场中,沿 电场线方向 的两点间的电势差等于场强和这两点间距离的乘积。在国际单位制中,场强的单位是 N/C 或 V/m 。
2.由E=U/d可知,在匀强电场中,场强在数值上等于沿场强方向每单位距离上的电势差。据此,场强的方向就是电场中电势降落最 快 的方向。
3.在非匀强电场中,E=U/d可以理解为E=U/d ,由此可见电场强度就是电势对空间位置的变化率。也就是说电势随空间位置变化越快的地方电场强度越大。这类似于重力场中,地势随位置变化越快的地方越陡峭。
【典型例题】
【例题1】 如图图1-6-3所示,在匀强电场中,同一条电场线上有A、B两点,它们之间的距离为6M,现测得UAB = 150V。
求:⑴电场强度E的大小和方向;
⑵电场中A、C两点相距14M,A、C两点的连线与电强方向成600角,则C、A两点的电势差UCA为多大?
解⑴E=U/d= 150/0.06 = 2.5103 (V/m)
UAB=150V0,则B ,沿电场线方向电势降低,故场强方向向右。
UCA = UCA (AA为等势面)
UAC = Ed= EACcos600 = 2.51030.14 = 1.75102 (V)
所以 UCA = -1.75102 (V)
【反思】
收获疑问
【课堂反馈】
1.下列说法正确的是
A.匀强电场中各处场强相等,电势也相等
B.等势体各点电势相等,场强也相等
C.沿电场线方向电势一定越来越低
D.电势降低的`方向就是电场线的方向
2.下列关于匀强电场中场强和电势差的关系,正确的说法是( )
A.在相同距离上的两点,电势差大的其场强也必定大
B.场强在数值上等于每单位距离上的电势降落
C.沿着电场线方向,任何相同距离上的电势降落必定相等
D.电势降低的方向必定是电场强度的方向
3.下图中,A、B、C是匀强电场中的三个点,各点电势A=10 V、B=2 V、C=6 V,A、B、C三点在同一平面上,下列各图中电场强度的方向表示正确的是(
4.如图4所示,匀强电场场强E=100 V/m,A、B两点相距10 cm,A、B连线与电场线夹角为60,则UBA之值为()
A.-10 V B.10 V
C.-5 V D.-5 3 V
答案
1.答案 C
2. 答案 C
3. 答案 D
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