第一章 静电场的描述 全章知识点归纳整合 课件 -2025-2026学年高二上学期物理粤教版必修第三册

该高中物理课件系统梳理了静电场的核心知识，涵盖起电方式、电场力性质、电势与电势能、等势面及场强与电势差关系等内容，通过知识建构与思维整合建立知识点间的内在逻辑，帮助学生形成完整的静电场知识网络。 其亮点在于融合高考真题分析与素养培优策略，如通过2024年新课标卷真题的共点力平衡与电场力情境，培养科学思维中的模型建构能力，结合等效法、对称法等非常规解题方法及典例剖析，分层设计对点演练。既助力学生巩固物理观念，又为教师提供精准复习方向，提升单元复习效率。

第一章　静电场的描述 全章知识点归纳整合 知识建构•思维整合 摩擦 接触 感应 初、末位置 qφ 垂直 Ed 教考衔接•高考分析 1.(2024全国新课标卷)如图,两根不可伸长的等长绝缘细绳的上端均系在天花板的O点上,下端分别系有均带正电荷的小球P、Q,小球处在某一方向水平向右的匀强电场中,平衡时两细绳与竖直方向的夹角大小相等,则(　) A.两绳中的拉力大小一定相等 B.P的质量一定大于Q的质量 C.P的电荷量一定小于Q的电荷量 D.P的电荷量一定大于Q的电荷量 B 试题情境 学习探索问题情境 必备知识 共点力平衡、电场力 关键能力 理解能力和模型建构能力 教材链接 与粤教版教材必修第三册第31页第9题都是同时受到匀强电场的电场力的情境 思维方法 正交分解处理共点力平衡 2.(2024北京卷)如图所示,两个等量异种点电荷分别位于M、N两点,P、Q是MN连线上的两点,且MP=QN.下列说法正确的是(　　) A.P点电场强度比Q点电场强度大 B.P点电势与Q点电势相等 C.若两点电荷的电荷量均变为原来的2倍,P点电场强度大小也变为原来的2倍 D.若两点电荷的电荷量均变为原来的2倍,P、Q两点间电势差不变 C 解析 本题考查等量异种电荷的电场.由等量异种点电荷的电场线分布特点知,P、Q两点电场强度大小相等,A错误;由沿电场线方向电势越来越低知,P点电势高于Q点电势,B错误;由电场叠加得P点电场强度 若两点电荷的电荷量均变为原来的2倍,则P点电场强度大小也变为原来的2倍,同理Q点电场强度大小也变为原来的2倍,而P、Q间距不变,根据U=Ed定性分析可知P、Q两点间电势差变大,C正确,D错误. 试题情境 学习探索问题情境 必备知识 电场强度、电势、电势差 关键能力 理解能力、模型建构能力和推理论证能力 教材链接 与粤教版教材必修第三册第16页图1-3-9是相同的模型 思维方法 利用电场的叠加思想分析电荷量的变化对电场强度的影响,利用类比的思想分析电场强度的变化对电势差的影响 素养培优•专项提升 一、求解电场强度的几种方法 1.常规思维方法 2.非常规思维方法 (1)等效法:在保证效果相同的前提下,将复杂的电场情境变换为简单的或熟悉的电场情境. 例如一个点电荷+q与一个无限大的薄金属板形成的电场,等效为两个异种点电荷连线的中垂面正电荷一侧形成的电场,如图甲、乙所示. (2)对称法:利用空间上对称分布的电荷形成的电场具有对称性的特点,使复杂电场的叠加计算问题大为简化. 如图丙所示,均匀带电的 圆环在O点产生的电场等效为弧BC产生的电场,弧BC产生电场的电场强度方向,又等效为弧的中点M在O点产生电场的电场强度方向. (3)填补法:将有缺口的带电圆环补全为圆环,或将半球面补全为球面,从而化难为易. (4)微元法:将带电体分成许多微元,每个微元看成点电荷,先根据库仑定律求出每个点电荷的电场强度,再结合对称性和电场强度叠加原理求出合电场强度. 典例剖析 【例题1】 如图所示,用粗细均匀的绝缘线制成直径为L的圆环,OE为圆环的半径,圆环上均匀地分布着正电荷,在圆环上E处取下足够短、所带电荷量为q的一小段,将其沿OE连线向下移动L的距离到F点处,设圆环的其他部分所带电荷量与电荷分布保持不变,已知静电力常量为k,若此时在O点放一个电荷量为Q的正试探电荷,则该试探电荷受到的电场力大小为(　　) C 教你析题 读取题干 获取信息 圆环上均匀地分布着正电荷 由对称性可知此时圆环圆心处电场强度为零 在圆环上E处取下足够短、所带电荷量为q的一小段 取下的这一段可视为点电荷 其沿OE连线向下移动L的距离到F点处 点电荷q移到了新的位置 圆环的其他部分所带电荷量与电荷分布保持不变 剩余的圆弧上电荷产生的电场与点电荷q在原来位置产生的电场等大反向 教你破题 对点演练 1.(多选)(2025湖北卷)如图所示,在xOy平面内有一以O点为中心的正五边形,顶点到O点的距离为R.在正五边形的顶点上顺时针方向依次固定电荷量为q、2q、3q、4q、5q的正点电荷,且电荷量为3q的点电荷在y轴正半轴上.静电力常量为k,则O点处的电场强度(　　) A.方向沿x轴负方向 B.方向与x轴负方向成18°夹角斜向下 C.大小为(cos 54°+cos 18°) D.大小为(2cos 54°+cos 18°) AD 解析 若正五边形5个顶点全为q,则EO=0,故可将本题转化为5个顶点为3q-2q、3q-q、3q、3q+q、3q+2q,即为-2q、-q、0、q、2q这5个电荷,如图所示,由几何关系可知-q、q两点的电场强度方向与水平方向的夹角为18°,叠加后水平向左,E1=E2=,则E合1= cos 18°×2,由几何关系可知-2q、2q两点的电场强度方向与水平方向的夹角为54°,叠加后水平向左, E3=E4=,则E合2= cos 54°×2,则E合=E合1+E合2=(cos 18°+2cos 54°),故A、D正确. 二、电场中的功能关系 带电的物体在电场中具有一定的电势能,同时还可能具有动能和重力势能等.因此涉及与电场有关的功和能的问题可用以下两种方法来快速简捷地处理. 1.应用动能定理 (1)明确研究对象、研究过程. (2)分析物体在所研究过程中的受力情况,弄清哪些力做功,做正功还是负功. (3)弄清所研究过程的初、末状态. (4)应用动能定理列式求解. 2.应用能量守恒定律 (1)明确研究对象和研究过程及有哪几种形式的能参与了转化. (2)弄清所研究过程的初、末状态. (3)应用能量的守恒或转化列式求解. 典例剖析 【例题2】 为研究一均匀带正电球体A周围静电场的性质,某同学在干燥的环境中先将A放在一灵敏电子秤的绝缘托盘上,如图甲所示,此时电子秤的示数为N1;再将另一小球B用绝缘细线悬挂在一绝缘支架上,使其位于A的正上方P点,电子秤稳定时的示数减小为N2.缓慢拉动绝缘细线,使质量为m的小球B从P点沿竖直方向逐步上升到Q点,用刻度尺测出P点正上方不同位置到P点的距离x,并采取上述方法确定该位置对应的电场强度E,然后作出E-x图像,如图乙所示,x轴上每小格代表的距离均为x0,已知绝缘细线上M点和Q点到P点的距离分别为5x0和10x0,小球B所带电荷量为-q(q>0),且q远小于A所带的电荷量,A与B之间的距离远大于两球的半径,忽略空气阻力的影响,已知重力加速度为g. (1)求图乙中E0的值及M点处由A所激发的电场强度大小. (2)B位于M点时,电子秤的示数为多大? (3)实验过程中,当B位于Q点时,剪掉细线,B将由静止开始运动,估算B落回到P点时动能的大小. 解析 (1)小球B位于P点时,所受电场力为 由图像可知A在M点所激发的电场的电场强度大小约为2E0,故M点的电场强度大小为 (2)B在M点所受电场力大小为FM=qEM= 故此时电子秤的示数应为NM=N1-FM=0.8N1+0.2N2. (3)由图乙可知,每一个小正方形的面积所代表的电势差为U0=E0x0 在0~10x0之间这一段E-x图线与x轴所围成的面积等于P、Q两点间的电势差,图乙中,小正方形数约29(26~32)个,故P、Q间电势差为 设B运动到P点时的动能为Ek,对于B从Q点运动到P点的过程,根据动能定理有qUPQ+mgh=Ek 对点演练 2. 如图所示,A、B是固定在同一条竖直线上的两个等量异种点电荷,它们的电荷量分别为+Q和-Q,它们之间的距离为2d. MN是竖直放置的光滑绝缘细杆,细杆上的C点与点电荷A等高,细杆上的D点与点电荷B等高,细杆上的O点到C点的距离为d,MN与AB之间的距离为 d,静电力常量为k. (1)求O点处的电场强度E的大小; (2)将穿在细杆MN上的带电小球P(视为点电荷、电荷量为+3×10-6 C)从C点由静止释放,小球P从C点运动到O点的过程中,小球P的电势能减小了4.5×10-5 J,求C、O和C、D间的电势差UCO和UCD. 解析 (1)由几何关系得OA=OB=2d 每个点电荷在O点产生的电场强度大小为 两电场强度方向夹角为120°,根据平行四边形定则可知合电场强度大小为E=2EQcos 60°= (2)电势能减少,说明电场力做正功,有WCO=4.5×10-5 J 根据对称性可知UCD=2UCO=30 V. 答案 (1)　 (2)15 V　30 V k 解析 本题考查带电小球在电场中的平衡问题.分别对P、Q进行受力分析,如图所示.根据平衡条件可得,T2=,T1=,所以T1>T2,A错误.又因为mQg=T2cos θ=,mPg=T1cos θ=,所以mP>mQ,B正确.P、Q的电荷量关系不确定,选项C、D错误. E=k+k, 公式 E= E=k E= 适用 范围 任何电场 真空中点电荷的电场 匀强电场 说明 定义式,q为试探电荷 点电荷电场强度的决定式,Q为场源电荷,E表示跟场源电荷相距r处的电场强度 d为沿电场方向上电势差为U的两点间的距离 A. C. 解析 圆环上剩余电荷在O点产生的电场强度大小等于圆环取下一小段在原位置时在O点产生的电场强度大小E1=,方向竖直向下,在F点电荷量为q的小段在O点产生的电场强度为E2=,方向竖直向上,此时O点的电场强度为E=E1-E2=,方向竖直向下,则电荷量为Q的正试探电荷受到的电场力大小为F=EQ=.故选C. FP=N1-N2,由电场强度定义式得10E0= 故A在P点激发的电场的电场强度大小为E0= EM=2E0=. 答案 (1)(2)0.8N1+0.2N2 (3)x0+10mgx0 UPQ=29U0=x0 解得Ek=29qU0+mgh=x0+10mgx0. . EQ=k . UCO==15 V $