1、 高三物理专题复习课的教学设高三物理专题复习课的教学设计计 电场电场专题复习课的设计思路。专题复习课的设计思路。高高中中物物理理总总复复习习阶阶段段，要要紧紧扣扣教教学学大大纲纲，抓抓住住课课本本双双基基，突突出出重重点点，集集中中解解决决有有代代表表性性的的问问题题。真真正正达达到到一一个个专专题题，让让学学生生学学会会一种方法一种方法,解决一类问题的目的解决一类问题的目的。下下面面以以电电场场专专题题为为例例谈谈谈谈专专题题复复习课的设计思路。习课的设计思路。一、重视基础性一、重视基础性 v专专题题设设计计，最最好好能能以以教教材材原原型型题题为为素素材材，这这样样更更能能揭揭示示出出大大
2、纲纲、教教材材和和考考试试说说明明要要求求之之间间的的内内在在联联系系，让让学学生生明明确确“抓抓纲纲务务本本”的的重重要要性性，这这样样更更有有利利于于学学生生围围绕绕教教材材，注注重重基基础础，克克服服脱脱离离课课本本、一头钻进复习资料里的弊端。一头钻进复习资料里的弊端。v针针对对电电场场一一章章基基础础知知识识可可设设计计四四个个典典型型例例题题进进行行精精细分析细分析.v1.首首先先是是建建立立理理想想化化模模型型点点电电荷荷、检检验验电电荷荷，掌掌握握电电荷荷守守恒恒定定律律、真真空空中中的的库库仑仑定定律律，代代表表性性问问题题是是电荷及电荷间的相互作用。电荷及电荷间的相互作用。v
3、以课本（人教版）以课本（人教版）P95练习一第练习一第4题为原型设计：题为原型设计：v例例1（全全国国高高考考题题）如如图图所所示示，q1、q2、q3分分别别表表示示在在一一条条直直线线上上的的三三个个点点电电荷荷，已已知知q1与与q2之之间间的的距距离离为为l1，q2与与q3之之间间的的距距离离为为l2，且且每每个个电电荷都处于平衡状态。荷都处于平衡状态。v（1）如如q2为正电荷，则为正电荷，则q1为为_电荷，电荷，q3为为_电荷。电荷。v（2）q1、q2、q3三者电量大小之比是三者电量大小之比是_:_:_.vvl1l2q2q3q1v析析与与解解（1）每每个个电电荷荷均均处处于于平平衡衡状状
4、态态，即即要要求求每每个个电电荷荷所所受合力应为零，因此受合力应为零，因此q2为正电荷，显然为正电荷，显然q1、q3应为负电荷。应为负电荷。v（2）由库仑定律，建立平衡方程式：）由库仑定律，建立平衡方程式：点评点评 v利利用用库库仑仑定定律律求求解解三三个个自自由由电电荷荷的的平平衡衡问问题题时时，可可总总结结得得出出：必必须须满满足足“同同一一直直线线，大大夹夹小小，同同夹夹异异，近近小小远远大大”，即即三三个个电电荷荷必必须须在在同同一一直直线线，且且中中间间的的电电量量小小，与与旁旁边边两两个个为为异异种种电电荷荷，两两边边电电荷荷靠近中间近的电量较小，远的电量较大。靠近中间近的电量较小
5、，远的电量较大。v真真空空中中点点电电荷荷相相互互作作用用力力遵遵守守库库仑仑定定律律，是是库库仑用仑用扭秤实验扭秤实验研究所发现的。研究所发现的。v点点电电荷荷是是带带电电体体的的大大小小对对研研究究的的问问题题所所产产生生的的影影响可以忽略不计时的响可以忽略不计时的理想模型理想模型。v任任何何带带电电体体的的电电量量都都应应是是e的的整整数数倍倍，密密立立根根基基于于 这这 种种 设设 想想 测测 定定 了了 它它 的的 值值，称称 它它 为为 基基 本本 电电 荷荷，,电荷可以在物体间转移或中和，但总电量守恒。电荷可以在物体间转移或中和，但总电量守恒。2.再如从电场所具有的力和能的性质理
6、解电场再如从电场所具有的力和能的性质理解电场存在的客观性，掌握电场强度、电场线、电势存在的客观性，掌握电场强度、电场线、电势差、等势面等基本概念，差、等势面等基本概念，代表性问题是电场强代表性问题是电场强度和电势。度和电势。以课本（人教版）以课本（人教版）P98练习二第练习二第6题为原型设计：题为原型设计：v例例2（上上海海高高考考题题）A、B两两点点各各放放有有电电量量为为+Q和和+2Q的的点点电电荷荷，A、B、C、D四四点点在在同同一一直直线线上上，且且AC=CD=DB，如图所示，将一正电荷如图所示，将一正电荷从从C点沿直线移到点沿直线移到D点，则点，则vA电场力一直做正功电场力一直做正功
7、B电场力先做正功再做负功电场力先做正功再做负功vC电场力一直做负功电场力一直做负功D电场力先做负功再做正功电场力先做负功再做正功+Q+2QACDBv析与解由点电荷场强公式可知：vA点电荷在C点场强向右vB点电荷在C点场强向左v，故C点合场强向右v在CD连线中点以及D点右侧各点，A、B点电荷的合场强显然向左。综上可知，正电荷从C点移至D点电场力先做正功，再做负功，故应选B.v点评点评v要要理理解解三三个个电电场场强强度度公公式式的的适适用用条条件件，此此外外还还要要掌掌握握课课本本中中所所画画的的几几种种典典型型电电场场的的电电场场线线分分布布特特点点，并能依此分析问题。并能依此分析问题。v场强
8、叠加时遵循场强叠加时遵循矢量运算法则矢量运算法则。3.再以课本（人教版）再以课本（人教版）P99练习三第练习三第2题为题为原型设计：原型设计：v例例3如如图图所所示示是是电电场场中中一一条条电电场场线线，一一电电子子从从a点点由由静静止止释释放放，在在电电场场力力作作用用下下沿沿直直线线向向b运动，下列有关该电场情况判断正确的是运动，下列有关该电场情况判断正确的是vA该电场一定是匀强电场该电场一定是匀强电场vB场强场强Ea一定小于一定小于EbvC电子具有的电势能电子具有的电势能一定大于一定大于vD电势电势一定低于一定低于ab析与解析与解因电子从因电子从a点静止释放后向点静止释放后向b点运动，点
9、运动，说明电子所受电场力指向说明电子所受电场力指向b，电场强度方电场强度方向指向向指向a，沿电场强度方向是电势降落方沿电场强度方向是电势降落方向，向，有，有D正确。负电荷在电势正确。负电荷在电势越高处电势能越小，所以电子越高处电势能越小，所以电子在在a处电势处电势能大于能大于b处电势能，有处电势能，有C正确。正确。此电场线可能是匀强电场中的一条此电场线可能是匀强电场中的一条电场线，也可能是正、负电荷形成电场电场线，也可能是正、负电荷形成电场中的一条电场线，故无法判断中的一条电场线，故无法判断a、b两点两点场强大小，场强大小，A、B皆错。皆错。v点评点评v场场强强方方向向是是电电势势降降落落最最
10、快快的的方方向向，匀匀强强电电场场中中电电势势差差U=Ed，d为两点间距离在场强方向上的投影。为两点间距离在场强方向上的投影。v电场力做功的过程是电荷具有的电势能变化的过程电场力做功的过程是电荷具有的电势能变化的过程，其关系为，其关系为v求求电场力做功的方法有三种电场力做功的方法有三种：v（1）由由公公式式计计算算，此此公公式式是是适适用用于于匀匀强强电电场场中中，可可变变形形为为，式式中中s为为电电荷荷初初末末位位置置在在电电场场强强度度方方向向上的位移上的位移.v（2）电场力做功与电势能改变关系电场力做功与电势能改变关系计算，计算，对任何电场对任何电场都适用，当都适用，当U0,q0或或U0
11、,q0;否则，否则，W0.v（3）由由动能定理动能定理计算计算.3.另外还要理解电容概念和影响平行板电容器另外还要理解电容概念和影响平行板电容器电容的因素。电容的因素。其代表性问题是，在自动控制中的电容式其代表性问题是，在自动控制中的电容式传感器问题。传感器问题。v以课本（人教版）以课本（人教版）P113练习七第练习七第4题为原型设计：题为原型设计：v例例4传传感感器器是是把把非非电电学学里里（如如速速度度、温温度度、压压力力等等）的的变变化化转转换换成成电电学学里里变变化化的的一一种种测测定定液液面面高高度度的的电电容容式式传传感感器器的的示示意意图图，金金属属芯芯线线与与导导电电液液体体形
12、形成成一一个个电电容容器器，从从电电容容C大小的变化就能反映液面的升降情况，两者的关系是大小的变化就能反映液面的升降情况，两者的关系是vAC增大表示增大表示h增大增大vBC增大表示增大表示h减小减小vCC减小表示减小表示h减小减小vDC减小表示减小表示h增大增大导电液体金属芯线电介质v析与解析与解v金金属属芯芯线线和和导导电电液液体体构构成成电电容容器器的的两两板板，极极板板间间距距未未变变，而而正正对对面面积积随随液液面面升升高高而而增增大大，降降低低而而减减小小，又又由由知知，h增增大大，S增增大大，C增大，故应选增大，故应选A、C.v点评点评v实实际际应应用用中中，一一般般是是将将电电容
13、容器器处处理理成成一一个个平行板电容器模型来分析！平行板电容器模型来分析！二、突出专题性二、突出专题性 v专专题题复复习习的的设设计计思思路路应应是是集集问问题题、方方法法和和规规律律于于一一体体，展展现现知知识识系系统统的的整整体体结结构构与与联联系系，集集中中解解决决一一两两个个问问题题，才才能能突突出出其其专题性。专题性。v例如，带电粒子在电场中运动问题，是专例如，带电粒子在电场中运动问题，是专题的核心，题的核心，该问题可分为三类该问题可分为三类（1）带电粒子在点电荷电场中的运动：带电粒子在点电荷电场中的运动：讨论电子绕核做匀速圆周运动和讨论电子绕核做匀速圆周运动和 粒子粒子散射现象两个
14、典型实例。散射现象两个典型实例。例例5氢原子核外电子绕核运动的半径氢原子核外电子绕核运动的半径已知氢核质量已知氢核质量，电子质量电子质量，.试求：电子绕核运动的动能和所形成环形电试求：电子绕核运动的动能和所形成环形电流的大小。流的大小。v点评点评v（1）氢原子从外界吸收能量被激发时，从基态（）氢原子从外界吸收能量被激发时，从基态（）向激发态跃迁，轨道半径变大，其动能）向激发态跃迁，轨道半径变大，其动能将变小，而电子因克服电场力作功而电势能增大，将变小，而电子因克服电场力作功而电势能增大，由能量转化和守恒定律知，由势能的增加要比电子由能量转化和守恒定律知，由势能的增加要比电子动能的减小要大。动能
15、的减小要大。v（2）电电子子绕绕核核运运动动可可形形成成环环形形电电流流而而形形成成磁磁场场，电电子运动（含自旋）形成磁场是物质产生磁性的起源。子运动（含自旋）形成磁场是物质产生磁性的起源。v（3）假如核与电子质量关系不满足）假如核与电子质量关系不满足，运运动情况又会如何呢？（天体中双星体的运动模型可动情况又会如何呢？（天体中双星体的运动模型可提供参考，将有提供参考，将有及及）v例例6物物理理学学史史上上，由由 粒粒子子散散射射实实验验估估测测出了原子核半径。已知出了原子核半径。已知 粒子的质量，粒子的质量，速度约为光速的速度约为光速的0.1倍，即，倍，即，与与静静止止的的金金原原子子核核发发
16、生生正正碰碰，金核的质量金核的质量，电量，电量.求求 粒粒子子离离开开金金原原子子核核的的最最近近距距离离r（此此值值可可近近似似认认为为是是金金核核半半径径）。计计算算时时所所要要用用到的点电荷电场的电势计算公式为：到的点电荷电场的电势计算公式为：v点评点评v 粒粒子子散散射射现现象象，可可视视为为一一般般原原子子核核碰碰撞撞过过程程模模型型，应应遵遵循循系系统统动动量量守守恒恒和和能能量量守守恒恒规规律律，它它类类似似一一个个弹弹性性碰碰撞撞过过程程，其他粒子间的相互作用过程也是如此其他粒子间的相互作用过程也是如此。（2）带电粒子在匀强电场中的加速和偏转问题）带电粒子在匀强电场中的加速和偏
17、转问题例7（2004年北京理综能力测试25.22分分）下下图图是是某某种种静静电电分分选选器器的的原原理理示示意意图图。两两个个竖竖直直放放置置的的平平行行金金属属板板带带有有等等量量异异号号电电荷荷，形形成成匀匀强强电电场场。分分选选器器漏漏斗斗的的出出口口与与两两板板上上端端处处于于同同一一高高度度，到到两两板板距距离离相相等等。混混合合在在一一起起的的a、b两两种种颗颗粒粒从从漏漏斗斗出出口口下下落落时时，a种种颗颗粒粒带带上上正正电电，b种种颗颗粒粒带带上上负负电电。经经分分选选电电场场后后，a、b两两种种颗颗粒粒分分别别落落到到水水平平传传送送带带A、B上上。已已知知两两板板间间距距
18、，板板的的长长度度，电电场场仅仅局局限限在在平平行行板板之之间间；各各颗颗粒粒所所带带电电量量大大小小与与其其质质量量之之比比均均为为。设设颗颗粒粒进进入入电电场场时时的的初初速速度度为为零零，分分选选过过程程中中颗颗粒粒大大小小及及颗颗粒粒间间的的相相互互作作用用力力不不计计。要要求求两两种种颗颗粒粒离离开开电电场场区区域域时时，不不接接触触到到极极板板但但有有最最大大偏偏转转量量。重重力力加加速速度度g g取取10m/s2。（1 1）左右两板各带何种电荷？两极板间的电压多大？左右两板各带何种电荷？两极板间的电压多大？（2 2）若若两两带带电电平平行行板板的的下下端端距距传传送送带带A A、
19、B B的的高高度度，颗颗粒粒落落至至传传送送带时的速度大小是多少？带时的速度大小是多少？（3 3）设设颗颗粒粒每每次次与与传传送送带带碰碰撞撞反反弹弹时时，沿沿竖竖直直方方向向的的速速度度大大小小为为碰碰撞撞前前竖竖直直方方向向速速度度大大小小的的一一半半。写写出出颗颗粒粒第第n n次次碰碰撞撞反反弹弹高高度度的表达式。并求出经过多少次碰撞，颗粒反弹的高度小于的表达式。并求出经过多少次碰撞，颗粒反弹的高度小于0.01m0.01m。v析与解析与解（1）左板带负电荷，右板带正电荷。）左板带负电荷，右板带正电荷。v依题意，颗粒在平行板间的竖直方向上满足依题意，颗粒在平行板间的竖直方向上满足v在水平方
20、向上满足在水平方向上满足v两式联立得两式联立得v（2）根据动能定理，颗粒落到水平传送带上满足）根据动能定理，颗粒落到水平传送带上满足vv（3）在竖直方向颗粒作自由落体运动，它第一次落到）在竖直方向颗粒作自由落体运动，它第一次落到水平传送带上沿竖直方向的速度水平传送带上沿竖直方向的速度v反弹高度反弹高度v根据题设条件，颗粒第根据题设条件，颗粒第n次反弹后上升的高度次反弹后上升的高度v当当时，时，v点评点评要能顺利解决此类联系实际的问题，要能顺利解决此类联系实际的问题，v 首首先先要要在在平平时时多多注注意意培培养养基基本本的的物物理理建建模模能能力力，以以便便能能够够迅迅速速地地从从有有关关实实
21、际际问问题题中中抽抽象象出恰当的物理模型；出恰当的物理模型；v 其其次次，要要善善于于寻寻找找和和挖挖掘掘题题中中的的关关键键信信息息和和隐隐含含条条件件（例例如如在在本本例例中中，能能找找出出所所有有微微粒粒在在平平行行板板间间的的竖竖直直方方向向上上和和在在平平行行板板间间的的水水平平方方向向上上都都做做匀匀加加速速运运动动等等关关键键信信息息，是是解解决决本本题的关键）；题的关键）；v 此此外外，必必须须具具备备必必要要的的运运用用数数学学工工具具处处理理物理问题的能力物理问题的能力 (还有带还有带n n的通式的讨论的通式的讨论)。（3 3）带电粒子在交变电场中的运动）带电粒子在交变电场
22、中的运动问题v例例8(2002广东卷广东卷)如图所示，如图所示，A、B为水平放置的平行金属板，板间距离为为水平放置的平行金属板，板间距离为d(d远小于板的长和宽远小于板的长和宽)，在两板之间有一带负电的质点，在两板之间有一带负电的质点P.已知若在已知若在A、B间加间加电压电压U0则则质点质点P可以静止平衡可以静止平衡.v现在现在A、B间加上如图所示的随时间间加上如图所示的随时间t变化的电压变化的电压u.在在t=0时时质点质点P位于位于A、B间的中点处且初速为间的中点处且初速为o.已知质点已知质点P能在能在A、B之间以最大的幅度上下运动而之间以最大的幅度上下运动而又不与两板相碰又不与两板相碰.求
23、图求图中中u改变的各时刻改变的各时刻t1、t2、t3,及及tn的的表达式表达式.(质点开始从中点或从最低点上升到最高点质点开始从中点或从最低点上升到最高点,及以后每次从最及以后每次从最高点到最低点或从最低点到最高点的过程中高点到最低点或从最低点到最高点的过程中,电压只改变一次电压只改变一次)解:v析与解这是一道有相当难度的高考题，抽样统计该题难度系数为0.066.v解题的关键是分析清楚质点P在两极板间做最大振幅的上下运动,即质点上下到达A、B极板时的速度为零.另外必须要搞清图中t1、t2、t3的含义,特别是t2是2U0电压的起始时刻,t2是2U0电压终了为零的时刻,再根据等效和对称规律,即不难
24、得到解题的思路和方法.v以m、q表示质点P的质量和电荷量，则由题意知：v当电压为2U0时，此时质点受电场力为2mg，质点受重力为mg，两力的合力为mg，方向向上，显然在此复合场中，质点向上做匀加速运动，其加速度大小为g.质点在不受电场力作用时，质点则做初速为零或不为零的匀加速运动，加速度大小也为g，显然，这里有一定的对称规律.因质点起始时从极板中点向上运动，到达极板A时速度为零由于其对称规律，可以想到，电场力作用时间应为质点运动到的时间.这一设想可由动能定理得到验证，设质点P上行距离x时撤去电场，则有解得设质点运动到时所用时间为t1，则质点P以初速为零从A板向B板运动，要求质点到B板时速度仍为
25、零。由上面的分析可知，当质点从A板运动到极板中点时应加上2U0的电压，即电压2U0的起始时刻v质点运动到极板中点时加上2U0电压，质点P做匀减速运动到极板B，到达极板B时速度为零，再在复合场的作用下运动到极板中点时再撤去电场，显然撤去电场时刻为v以后的运动规律依次类推，即质点每到极板中点时加上电场，经时间，再撤去电场，即得n=2,3,4v（三）总结规律性（三）总结规律性专专题题复复习习课课都都集集重重、难难点点为为一一体体，解解决决的的都都是是学学科科中中具具有有代代表表性性的的问问题题，因因此此，在在解解题题后后要要注注意意总总结结，要要明明确确该该类类专专题题的的解解题题思思路路、解题规律
26、和方法。解题规律和方法。例如带电粒子在电场中运动专题总结例如带电粒子在电场中运动专题总结：首先应指出本专题是首先应指出本专题是电场电场一一章的综合运用，本章知识与力学相比章的综合运用，本章知识与力学相比增加了一个电场力和一个电势能增加了一个电场力和一个电势能，在，在分析和解决问题时，要善于将电学问分析和解决问题时，要善于将电学问题转化为力学问题。题转化为力学问题。其次，本专题的解题规律有下列三条途径：其次，本专题的解题规律有下列三条途径：v 用用动动力力学学观观点点解解题题：涉涉及及到到动动力力学学、曲曲线线运运动动、圆圆周周运运动动内内容容，运运用用电电场场性性质质、牛牛顿顿运运动动定定律律
27、、运运动动学学公公式式、运运动动的的合合成成和分解知识相结合解题（如例和分解知识相结合解题（如例5 5）v 用用功功能能观观点点解解题题：涉涉及及到到带带电电粒粒子子在在运运动动中中能能的的转转化化和和守守恒恒内内容容，运运用用电电场场性性质质、动能定理相结合解题（如例动能定理相结合解题（如例8 8）v 用用动动量量观观点点解解题题：运运用用电电场场性性质质、动动量量定理、动量守恒定律相结合解题（如例定理、动量守恒定律相结合解题（如例6 6）再者，本专题涉及的高考题型有两类再者，本专题涉及的高考题型有两类 v带电粒子的运动轨道与受力特点带电粒子的运动轨道与受力特点v用用运运动动和和合合成成思思想想处处理理带带电电粒粒子子在在电电场场中中的偏转的偏转v总总结结规规律律性性当当然然以以师师生生共共同同总总结结为为好好，有有时时让让学学生生自自己己总总结结、教教师师适适时时给给予予必必要要的的点拨和矫正也是可行的。点拨和矫正也是可行的。
