高二物理3-1知識點(diǎn)總結(jié)
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高二物理3-1知識點(diǎn)總結(jié)
第一章 靜電場
第1節(jié) 電荷及其守恒定律
一、起電方法的實(shí)驗(yàn)探究
1. 物體有了吸引輕小物體的性質(zhì)，就說物體帶了電或有了電荷。
2. 兩種電荷
自然界中的電荷有2種，即正電荷和負(fù)電荷。如：絲綢摩擦過的玻璃棒所帶的電荷是正電荷;用干燥的毛皮摩擦過的硬橡膠棒所帶的電荷是負(fù)電荷。同種電荷相斥，異種電荷相吸。
相互吸引的一定是帶異種電荷的物體嗎?不一定，除了帶異種電荷的物體相互吸引之外，帶電體有吸引輕小物體的性質(zhì)，這里的“輕小物體”可能不帶電。
3. 起電的方法
使物體起電的方法有三種：摩擦起電、接觸起電、感應(yīng)起電
(1)摩擦起電：兩種不同的物體原子核束縛電子的能力并不相同.兩種物體相互摩擦?xí)r，束縛電子能力強(qiáng)的物體就會(huì)得到電子而帶負(fù)電，束縛電子能力弱的物體會(huì)失去電子而帶正電.(正負(fù)電荷的分開與轉(zhuǎn)移)
(2)接觸起電：帶電物體由于缺少(或多余)電子，當(dāng)帶電體與不帶電的物體接觸時(shí)，就會(huì)使不帶電的物體上失去電子(或得到電子)，從而使不帶電的物體由于缺少(或多余)電子而帶正電(負(fù)電).(電荷從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分)
(3)感應(yīng)起電：當(dāng)帶電體靠近導(dǎo)體時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)的自由電子會(huì)向靠近或遠(yuǎn)離帶電體的方向移動(dòng).(電荷從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體)
三種起電的方式不同，但實(shí)質(zhì)都是發(fā)生電子的轉(zhuǎn)移，使多余電子的物體(部分)帶負(fù)電，使缺少電子的物體(部分)帶正電.在電子轉(zhuǎn)移的過程中，電荷的總量保持不變。
二、電荷守恒定律
1. 電荷量：電荷的多少。在國際單位制中，它的單位是庫侖，符號是C。
2. 元電荷：電子和質(zhì)子所帶電荷的絕對值1.6×10-19C，所有帶電體的電荷量等于e或e的整數(shù)倍。(元電荷就是帶電荷量足夠小的帶電體嗎?提示：不是，元電荷是一個(gè)抽象的概念，不是指的某一個(gè)帶電體，它是指電荷的電荷量.另外任何帶電體所帶電荷量是1.6×10-19C的整數(shù)倍。)
3. 比荷：粒子的電荷量與粒子質(zhì)量的比值。
4. 電荷守恒定律
表述1：電荷守恒定律：電荷既不能憑空產(chǎn)生，也不能憑空消失，只能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，或從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分,在轉(zhuǎn)移的過程中，電荷的總量保持不變。
表述2：在一個(gè)與外界沒有電荷交換的系統(tǒng)內(nèi)，正、負(fù)電荷的代數(shù)和保持不變。
例：有兩個(gè)完全相同的帶電絕緣金屬小球A、B，分別帶電荷量為QA=6.4×10-9 C，QB=-3.2×10-9 C，讓兩個(gè)絕緣小球接觸，在接觸過程中，電子如何轉(zhuǎn)移并轉(zhuǎn)移了多少?
【思路點(diǎn)撥】 當(dāng)兩個(gè)完全相同的金屬球接觸后，根據(jù)對稱性，兩個(gè)球一定帶等量的電荷量.若兩個(gè)球原先帶同種電荷，電荷量相加后均分;若兩個(gè)球原先帶異種電荷，則電荷先中和再均分.
第2節(jié) 庫侖定律
一、電荷間的相互作用
1. 點(diǎn)電荷：當(dāng)電荷本身的大小比起它到其他帶電體的距離小得多，這樣可以忽略電荷在帶電體上的具體分布情況，把它抽象成一個(gè)幾何點(diǎn)。這樣的帶電體就叫做點(diǎn)電荷。點(diǎn)電荷是一種理想化的物理模型。VS質(zhì)點(diǎn)
2. 帶電體看做點(diǎn)電荷的條件：
?、賰蓭щ婓w間的距離遠(yuǎn)大于它們大小;
②兩個(gè)電荷均勻分布的絕緣小球。
3. 影響電荷間相互作用的因素：①距離;②電量;③帶電體的形狀和大小
二、庫侖定律：在真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷間的作用力跟它們的電荷的乘積成正比，跟它們距離的平方成反比，作用力的方向在它們的連線上。
(靜電力常量——k=9.0×109N·m2/C2)
注意：
1. 定律成立條件：真空、點(diǎn)電荷
2. 靜電力常量——k=9.0×109N·m2/C2(庫侖扭秤)
3. 計(jì)算庫侖力時(shí)，電荷只代入絕對值
4. 方向在它們的連線上，同種電荷相斥，異種電荷相吸
5. 兩個(gè)電荷間的庫侖力是一對相互作用力
庫侖扭秤實(shí)驗(yàn)、控制變量法
例題：兩個(gè)帶電量分別為+3Q和-Q的點(diǎn)電荷分別固定在相距為2L的A、B兩點(diǎn)，現(xiàn)在AB連線的中點(diǎn)O放一個(gè)帶電量為+q的點(diǎn)電荷。求q所受的庫侖力。
第3節(jié) 電場強(qiáng)度
一、電場——電荷間的相互作用是通過電場發(fā)生的
電荷(帶電體)周圍存在著的一種物質(zhì)。電場看不見又摸不著，但卻是客觀存在的一種特殊物質(zhì)形態(tài)。
其基本性質(zhì)就是對置于其中的電荷有力的作用，這種力就叫電場力。
電場的檢驗(yàn)方法：把一個(gè)帶電體放入其中，看是否受到力的作用。
試探電荷：用來檢驗(yàn)電場性質(zhì)的電荷。其電量很小(不影響原電場);體積很小(可以當(dāng)作質(zhì)點(diǎn))的電荷，也稱點(diǎn)電荷。
二、電場強(qiáng)度
1. 場源電荷
2. 電場強(qiáng)度
放入電場中某點(diǎn)的電荷受到的電場力與它所帶電荷量的比值，叫做這一點(diǎn)的電場強(qiáng)度，簡稱場強(qiáng)。
(國際單位：N/C)
電場強(qiáng)度是矢量。規(guī)定：正電荷在電場中某一點(diǎn)受到的電場力方向就是那一點(diǎn)的電場強(qiáng)度的方向。即如果Q是正電荷，E的方向就是沿著PQ的連線并背離Q;如果Q是負(fù)電荷，E的方向就是沿著PQ的連線并指向Q。(“離+Q而去，向-Q而來”)
電場強(qiáng)度是描述電場本身的力的性質(zhì)的物理量，反映電場中某一點(diǎn)的電場性質(zhì)，其大小表示電場的強(qiáng)弱，由產(chǎn)生電場的場源電荷和點(diǎn)的位置決定，與檢驗(yàn)電荷無關(guān)。數(shù)值上等于單位電荷在該點(diǎn)所受的電場力。
1V/m=1N/C
三、點(diǎn)電荷的場強(qiáng)公式
四、電場的疊加
在幾個(gè)點(diǎn)電荷共同形成的電場中，某點(diǎn)的場強(qiáng)等于各個(gè)電荷單獨(dú)存在時(shí)在該點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)的矢量和，這叫做電場的疊加原理。
五、電場線
1. 電場線：為了形象地描述電場而在電場中畫出的一些曲線，曲線的疏密程度表示場強(qiáng)的大小，曲線上某點(diǎn)的切線方向表示場強(qiáng)的方向。
2. 電場線的特征
(1)電場線密的地方場強(qiáng)強(qiáng)，電場線疏的地方場強(qiáng)弱。
(2)靜電場的電場線起于正電荷止于負(fù)電荷，孤立的正電荷(或負(fù)電荷)的電場線止無窮遠(yuǎn)處點(diǎn)。
(3)電場線不會(huì)相交，也不會(huì)相切。
(4)電場線是假想的，實(shí)際電場中并不存在。
(5)電場線不是閉合曲線，且與帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)軌跡之間沒有必然聯(lián)系。
3. 幾種典型電場的電場線
(1)正、負(fù)點(diǎn)電荷的電場中電場線的分布
特點(diǎn)：
①離點(diǎn)電荷越近，電場線越密，場強(qiáng)越大。
?、趀以點(diǎn)電荷為球心作個(gè)球面，電場線處處與球面垂直，在此球面上場強(qiáng)大小處處相等，方向不同。
(2)等量異種點(diǎn)電荷形成的電場中的電場線分布
特點(diǎn)：
?、傺攸c(diǎn)電荷的連線，場強(qiáng)先變小后變大。
?、趀兩點(diǎn)電荷連線中垂面(中垂線)上，場強(qiáng)方向均相同，且
總與中垂面(中垂線)垂直。
③在中垂面(中垂線)上，與兩點(diǎn)電荷連線的中點(diǎn)0等距離
各點(diǎn)場強(qiáng)相等。
(3)等量同種點(diǎn)電荷形成的電場中電場中電場線分布情況
特點(diǎn)：
?、賰牲c(diǎn)電荷連線中點(diǎn)O處場強(qiáng)為0。
?、趦牲c(diǎn)電荷連線中點(diǎn)附近的電場線非常稀疏，但場強(qiáng)并不為0。
③兩點(diǎn)電荷連線的中點(diǎn)到無限遠(yuǎn)電場線先變密后變疏。
(4)勻強(qiáng)電場
特點(diǎn)：
?、賱驈?qiáng)電場是大小和方向都相同的電場，故勻強(qiáng)電場的電場線是平行等距同向的直線。
?、趀電場線的疏密反映場強(qiáng)大小，電場方向與電場線平行。
第4節(jié) 電勢能和電勢
一、電勢差：電勢差等于電場中兩點(diǎn)電勢的差值。電場中某點(diǎn)的電勢，就是該點(diǎn)相對于零勢點(diǎn)的電勢差。
(1)計(jì)算式
(2)單位：伏特(V)
(3)電勢差是標(biāo)量。其正負(fù)表示大小。
二、電場力的功
電場力做功的特點(diǎn)：
電場力做功與重力做功一樣，只與始末位置有關(guān)，與路徑無關(guān)。
1. 電勢能：電荷處于電場中時(shí)所具有的,由其在電場中的位置決定的能量稱為電勢能.
注意：系統(tǒng)性、相對性
2. 電勢能的變化與電場力做功的關(guān)系
(1)電荷在電場中具有電勢能。
(2)電場力對電荷做正功，電荷的電勢能減小。
(3)電場力對電荷做負(fù)功，電荷的電勢能增大。
(4)電場力做多少功，電荷電勢能就變化多少。
(5)電勢能是相對的，與零電勢能面有關(guān)(通常把電荷在離場源電荷無限遠(yuǎn)處的電勢能規(guī)定為零，或把電荷在大地表面上電勢能規(guī)定為零。)
(6)電勢能是電荷和電場所共有的，具有系統(tǒng)性。
(7)電勢能是標(biāo)量。
3. 電勢能大小的確定
電荷在電場中某點(diǎn)的電勢能在數(shù)值上等于把電荷從這點(diǎn)移到電勢能為零處電場力所做的功。
三、電勢
電勢：置于電場中某點(diǎn)的試探電荷具有的電勢能與其電量的比叫做該點(diǎn)的電勢。是描述電場的能的性質(zhì)的物理量。其大小與試探電荷的正負(fù)及電量q均無關(guān)，只與電場中該點(diǎn)在電場中的位置有關(guān)，故其可衡量電場的性質(zhì)。
單位：伏特(V)標(biāo)量
1. 電勢的相對性：某點(diǎn)電勢的大小是相對于零點(diǎn)電勢而言的。零電勢的選擇是任意的，一般選地面和無窮遠(yuǎn)為零勢能面。
2. 電勢的固有性：電場中某點(diǎn)的電勢的大小是由電場本身的性質(zhì)決定的，與放不放電荷及放什么電荷無關(guān)。
3. 電勢是標(biāo)量,只有大小,沒有方向.(負(fù)電勢表示該處的電勢比零電勢處電勢低.)
4. 計(jì)算時(shí)EP,q, 都帶正負(fù)號。
5. 順著電場線的方向，電勢越來越低。
6. 與電勢能的情況相似,應(yīng)先確定電場中某點(diǎn)的電勢為零.(通常取離場源電荷無限遠(yuǎn)處或大地的電勢為零.)