第九章 静电场 单元复习课件 -2027届高考物理一轮复习

该高中物理高考复习课件系统覆盖静电场核心考点，包括电荷守恒、库仑定律、电场强度、电势能、电容器及带电粒子运动等，严格对接高考评价体系，按考纲要求分层梳理考点，通过近五年真题分析明确“库仑定律应用”“电场性质分析”“带电粒子偏转”等高频考点权重，归纳出平衡问题、运动轨迹分析等常考题型，体现高考备考的针对性和实用性。 课件亮点在于“考点溯源+模型建构+真题演练”的科学备考策略，如针对库仑定律应用构建“三电荷平衡”模型，结合2022年全国乙卷真题解析“两同夹异、近小远大”规律，培养学生科学思维中的模型建构与科学推理能力。特设“易错点警示”如电容器动态分析中U与Q不变的条件辨析，提供“类平抛运动分解”答题模板，帮助学生高效突破考点，教师可据此实施精准复习指导，提升备考效率。

9.1 静电现象 电荷 同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。 （2）负电荷（毛皮摩擦过的橡胶棒带负电） （1）正电荷（丝绸摩擦过的玻璃棒带正电） 带电体能吸引轻小不带电物体 一、静电现象 毛皮 橡胶棒 摩擦起电毛皮橡胶棒 1. 摩擦起电：用摩擦的方法使得物体带电的现象。 失电子——带正电，得电子——带负电 二、使物体带电的方法 2. 接触起电：带电体和不带电的物体相接触而使后者带电的现象。 如果两带电体完全相同，则电荷平均分配。 带有异种电荷的导体，电荷中和再重新分配。 带有同种电荷的导体，电量总和再重新分配； 密立根（美国）油滴实验 光源 正极板 喷雾器 负极板 目镜 3. 感应起电：通过静电感应使金属导体带电的过程。 近端感应异种电荷，远端感应同种电荷，感应起电没有创造电荷。 三、电荷守恒定律 对于一个孤立系统，不论发生什么样的物理过程，系统内电荷总量保持不变。电荷可以从一个物体转移到其他物体，或者从物体的一部分转移到其他部分，但在转移过程中电荷的总量保持不变。 四、电荷 1. 电荷量（quantity of electric charge）：物体所带电荷的多少叫做电荷量，简称电荷或电量。 符号：用“Q 、q”表示；单位：库仑（C） 符号：e，通常取l.6×10-19C。 物体带电量： n为整数 2. 元电荷 (elementary charge) ：最小电荷量（基元电荷） 9.21 电荷的相互作用 库仑定律 静止电荷之间的相互作用又叫做静电力 弹性扭丝 旋转螺丝 刻度 绝缘棒 A B C 库仑扭秤实验装置 库仑扭秤实验 用到了哪些科学思想方法？ 1. 类比（库仑力与万有引力类比） 2. 模型建构（点电荷） 3. 守恒与对称理想（相同金属球接触后电荷量均分） 4. 微小量放大 影响电荷间相互作用力的因素？ 电荷量 距离 这个力的大小通过什么比较出来？ 观察丝线偏角的变化。偏角越大，小球受到的静电力越大。 采用什么方法进行研究？ 控制变量法 一、静电力的大小由哪些因素决定？ P M θ 无法确定相互作用的电荷间的距离； 静电力非常小，无法测量； 无法确定电荷量的大小。 如何定量探究电荷间相互作用力的规律？ 法国 库仑 1736—1806 点电荷：当带电体的形状、大小、电荷分布对电荷间相互作用力的影响可以忽略时，带电体可以看成带有电荷的点。 二、库仑定律 当时困难 真空中 静止的 点电荷 1. 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。 电荷间的这种作用力叫做静电力或库仑力。 k 叫静电力常量，k = 9.0×109N·m2/C2 电荷均匀分布的球体 当r→0时，库仑力→∞？ +Q +Q r + + + + + + 一、电磁力和万有引力之间的比较 微观粒子间的万有引力远远小于库仑力，我们处理微观粒子问题时可忽略万有引力的影响。 与两个物体质量有关，只有引力。 1. 都与距离的平方成反比； 2. 都有一个常数。 定律 公式 公式适用 对象和范围 共同点 不同点 库仑 定律 万有 引力 定律 质点 与两个物体电量有关，有引力，也有斥力。 真空、静止、点电荷 宏观、低速、弱引力场 电荷分布均匀的球体 质量分布均匀的球体 9.22 库仑定律的应用 5 二、三个点电荷平衡问题 q1 q2 q3 q1、q3带同种电荷， 1. 两个固定的点电荷间引入第三个自由点电荷，第三个点电荷处于静止状态。 放在q1、q3之间的连线上，内部 q2 q1 q3 q1、q3带异种电荷， 放在q1、q3之间的连线上，外部 两固定一自由的平衡：三点共线，同内异外，近小远大 r23 r12 q1 q2 q3 2. 两个自由的点电荷间引入第三个自由点电荷，使三个点电荷均处于静止状态。 三自由点电荷的平衡：三点共线，两同夹异，两大夹小，近小远大 r23 r12 9.31 电场力 电场强度 一、电场 带电体周围空间存在一种物质，这种物质称为电场。 相对观察者静止的电荷产生的电场叫做静电场。 电场是一种看不见也摸不到的物质。 电场的基本性质是能够对放入其中的电荷有力的作用，这种力就叫做电场力。 1. 场源电荷Q（产生电场的电荷） 2. 检验电荷q 体积较小，带电量较小 二、电场强度 +Q · A ＋ q FA · B ＋ q FB 2q 2FA 3. 电场强度 放在电场中某点的电荷所受电场力F与它的电荷量q的比值（比值定义法）。 国际单位：N/C 描写电场中各处电场强弱和方向的物理量，是矢量 与正电荷在该处受到的电场力方向相同 三、真空中点电荷产生的场强 距其 r 处的电场强度 电场线 法拉第在研究电场时，采用了电场线来描述电场。 A B FA FB +q − q 电场线是引入的假想曲线，电场客观存在。 一、电场线 英国 法拉第 电场线上每一点的切线方向就是该点的场强方向 与正电荷在该点所受的电场力的方向相同 正电荷 负电荷 等量同种正电荷 等量异种电荷 在静电场中，电场线不封闭，任意两根电场线都不相交 。 电场线起始于正电荷（或无穷远），终止于负电荷（或无穷远）。 疏密表示电场强度的大小，电场线越密的地方，场强越大；电场线越稀的地方，场强越小。 9.32 电场力 电场强度二 8 在某个区域内各处电场强度大小相等、方向相同的电场。 理想模型 二、匀强电场 电场线是相互平行且等距的直线。 电场线的疏密程度相同，即电场线分布均匀。 含义 公式 决定 因素 方向 电场强度E 电场力F 电荷在电场中的受力 反映电场本身的力的性质， 表示电场的强弱 只决定于电场本身，与电荷q无关 由放在电场中某点的电荷q和该点的场强E共同决定 矢量，与正电荷在该点受到的电场力的方向相同 矢量，对于正电荷，F与E同向；对于负电荷，F与E反向  (N/C) (N) 9 一、电势能 A B d E Eq +q C 在电场中移动电荷时，静电力所做的功只与电荷的始末位置有关，与电荷经过的路径无关。 电场力是保守力 9.41 电势能 电势一 标量，用符号 Ep 表示 单位：焦耳，J。 电荷在电场中也具有势能，这种势能就叫做电势能(electric potential energy)。 标量、状态量，与电荷所处电场中位置有关。 电荷的电势能是该电荷和场源电荷所共有的（系统性） 有相对性，与零势能点的选取有关。 （通常把离场源电荷无穷远处或大地表面的电势能规定为零） 电荷q在电场中某点的电势能在数值上等于把此电荷从该点移动到电势能为零处电场力所做的功。 电势能具有相对性，电势能的变化具有绝对性。 10 一、电势 9.41 电势能 电势二 标量，通常用 φ 表示 国际单位是伏特，1V=1J/C。 1. 电势（electric potential）：任意一点电荷的电势能Ep和它所带的电荷量q之比。 2. 定义式 3. 电势由电场本身决定，与检验电荷无关 （比值定义法，计算时要代入正负号） 电势具有相对性 要指明零电势点的位置 电势的正负只表示比零电势高还是低。 沿着电场线方向电势φ逐渐降低 A C B 电场力做正功，电势能减小； 电场力做负功，电势能增加。 11 等势面是假象的曲面，也是理想模型 2．等势面的特点： （1）沿等势面移动电荷时，电场力不做功；（2）等势面总跟电场线垂直； （3）电场线密的区域等势面密，电场线疏的区域等势面疏（相邻等势面之间的电势差相等）； （4）任意两个电势不等的等势面不能相交。 等差等势面 1. 定义：电场中电势相同的各点构成的面叫做等势面（equipotential surface)。 二、等势面 + - 同一电场中，等差等势面的疏密反映了电场的强弱， 等势面越密的地方，电场线也越密，电场强度E越大；反之则越弱。 +q + - +q 受力总是指向轨迹凹处，与电场线相切 1. 观察轨迹 2. 观察线的类型 电场线还是等势面（补画出电场线） 正电荷受力的方向（负电荷受力的反方向）是电场方向 带电粒子在电场中的轨迹问题总结 3. 由受力方向，判断电场力做功的正负，判断电势能的变化 10V 5V 0V 根据电场线由高电势指向低电势，判断电场方向 13 9.51 带电粒子在电场中的运动一 一、电势差 A B A、B两点的电势的差值与零势能点选取无关。 1. 电场中两点间电势之差称为电势差，也叫电压。 注意下标顺序 单位：伏特，用符号 V 表示。 标量 二、电势差与电场力做功之间的关系 Eq A +q E B UAB φA φB d 结论仍然适用于非匀强电场 计算时q、UAB正负号需代入； 注意WAB和UAB下标的对应关系； 电场力作功与路径无关。 三、电势差与电场强度之间的关系 Eq A +q E C UAB φA φB d 若是匀强电场 B l 距离应指沿电场线方向的距离 等势线越密的地方电场强度越大 斜率 电场强度描述的是电势随空间位置变化的快慢（电势对空间位置的变化率）。 沿电场线的方向电势降低得最快。 一、加速电场 + - d - U m v0=0 F电 电子在做初速度为零的匀加速直线运动（仅受恒定电场力） 根据电场力公式： ① 匀强电场的电场强度与电势差的关系: ② 根据牛顿第二定律： ③ 联立①②③得加速度： ④ 根据运动学公式： ⑤ 联立④⑤得速度： 可否从功能关系考虑求解电子的末速度？ 根据动能定理： 由于 v0 = 0，也可得 牛顿运动力学 功能关系 9.51 带电粒子在电场中的运动二 d - F电 U m v0 + - + - + - + - + - + - L 无电压 抛物线 - - - - - 当平行金属板之间未加电压时 电子束不发生偏转 匀速直线 运动时间： 电子在水平方向的分运动： 速度为 v0 的匀速直线运动 电子在竖直方向的分运动： 初速度为0的匀加速直线运动 竖直方向加速度： 竖直方向位移： 离开电场竖直方向 位移偏向角 离开电场之后做什么运动？ 速度偏向角 匀速直线运动 L' 光屏 y L' 速度的方向延长线交于水平位移的一半 17 一、电容器 1. 定义：把能存储电荷和电能的装置叫做电容器 9.61 电容 电容器一 2. 分类：容量固定的与容量可变的两种 3. 符号： 固定电容器 可变电容器 平行板电容器：最简单的电容器。 结构：它是在两个相距很近的平行金属板中间夹上一层绝缘物质 U/V Q/×10-3C 1 2 3 4 8 6 4 2 电容器A 电容器B 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 之比，符号 C 国际单位是法拉，简称法，用符号 F 表示，常用μF、nF、pF 比值定义法 2. 公式：   静电计测量的是电容器两极板之间的电势差。 18 充电：电源的电能转化为电容器储存的电场能和整个电路的内能； 电容器中储存的能量最初来自于电源提供的电能。 充电过程：电压逐渐增大，产生瞬间电流后逐渐减小 放电过程：电压逐渐减小，产生反向瞬间电流后逐渐减小 放电：电容器储存的电场能转化为整个电路的内能。 充电过程 放电过程   电容变化   场强变化 电压/电量变化 9.61 电容 电容器二 C Q E 平行板电容器之间正对面积增加 1. 平行板电容器始终连接在电源两端 U不变 2. 平行板电容器充电后，切断电源 Q不变 C U E U 平行板电容器之间间距增加 C Q E C U E 场强变化 电量不变，仅改变d，E不变 平行板电容器之间填充高介电常数εr的物质 C Q E C U E U 一、静电的利用 1. 静电除尘—锁住黑烟 电子向正极A运动时，碰到煤粉，使其带负电，被吸附到正极A上。 电荷密度大，场强大，越靠近B，场强越大 2. 静电喷雾 静电喷雾的喷枪口上有金属导流管接高压负极，被涂工件接地作为正极。涂料微粒带上负电荷，在静电力和压缩空气的作用下飞向工件，并均匀地吸附在工件表面。 9.7 静电的利用与防范 3. 静电复印 光敏导体表面的静电电荷随光线强弱程度而不同程度地消失，在光敏导体膜层上便形成一个相应的静电图像。带负电的显影墨粉在电场力的作用下被吸附到光敏导体表面。 4. 静电屏蔽 处于静电平衡的导体是一个等势体，表面是一个等势面，电场线永远垂直于金属表面。 静电平衡状态下，金属内部没有电场，可以隔绝外部的电磁干扰。 二、静电的危害与防范 1. 静电造成的危害 造成电击、引起爆炸和火灾、造成集成电路和半导体元件的污染、使胶片或薄膜收卷不齐，胶片、CD塑盘沾染灰尘、 2. 静电的防范（将产生的静电导走） （1）良好接地：将电荷导入大地而不至于大量积累。 （2）工艺控制 适当增加工作环境的湿度以让静电通过潮湿的空气传导走。 （3）使用避雷针（接闪杆） 电荷会高度集中在针尖这个曲率半径极小的地方。 电荷容易累积在尖端结构，累积到一定量就会放电，尖端放电 尖端放电，中和云层中的电荷； 云层上大量的静电可以由避雷针流入地下。 外层金属网处于低电势，内层金属网处于高电势，蚊子碰到内外层金属网时短路，形成较大的瞬间电流，蚊子被烧焦灭除。 $