【正文】 電場庫侖定律、電場強度、電勢能、電勢、電勢差、電場中的導(dǎo)體、導(dǎo)體知識要點： 電荷及電荷守恒定律 ⑴自然界中只存在正、負兩中電荷，電荷在它的同圍空間形成電場，電荷間的相互作用力就是通過電場發(fā)生的。電荷的多少叫電量。基本電荷。 ⑵使物體帶電也叫起電。使物體帶電的方法有三種：①摩擦起電 ②接觸帶電 ③感應(yīng)起電。 ⑶電荷既不能創(chuàng)造，也不能被消滅，它只能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，或從的體的這一部分轉(zhuǎn)移到另一個部分，這叫做電荷守恒定律。 庫侖定律 在真空中兩個點電荷間的作用力跟它們的電量的乘積成正比，跟它們間的距離的平方成反比，作用力的方向在它們的連線上，數(shù)學(xué)表達式為，其中比例常數(shù)叫靜電力常量。 庫侖定律的適用條件是(a)真空，(b)點電荷。點電荷是物理中的理想模型。當(dāng)帶電體間的距離遠遠大于帶電體的線度時，可以使用庫侖定律，否則不能使用。例如半徑均為的金屬球如圖9—1所示放置，使兩球邊緣相距為，今使兩球帶上等量的異種電荷，設(shè)兩電荷間的庫侖力大小為，比較與的大小關(guān)系，顯然，如果電荷能全部集中在球心處，則兩者相等。依題設(shè)條件，球心間距離不是遠大于，故不能把兩帶電體當(dāng)作點電荷處理。實際上，由于異種電荷的相互吸引，使電荷分布在兩球較靠近的球面處，這樣電荷間距離小于，故。同理，若兩球帶同種電荷，則。 電場強度 ⑴電場的最基本的性質(zhì)之一，是對放入其中的電荷有電場力的作用。電場的這種性質(zhì)用電場強度來描述。在電場中放入一個檢驗電荷，它所受到的電場力跟它所帶電量的比值叫做這個位置上的電場強度，定義式是，場強是矢量，規(guī)定正電荷受電場力的方向為該點的場強方向，負電荷受電場力的方向與該點的場強方向相反。 由場強度的大小，方向是由電場本身決定的，是客觀存在的，與放不放檢驗電荷，以及放入檢驗電荷的正、負電量的多少均無關(guān)，既不能認為與成正比，也不能認為與成反比。 要區(qū)別場強的定義式與點電荷場強的計算式，前者適用于任何電場，后者只適用于真空（或空氣）中點電荷形成的電場。 電場線 為了直觀形象地描述電場中各點的強弱及方向，在電場中畫出一系列曲線，曲線上各點的切線方向表示該點的場強方向，曲線的疏密表示電場的弱度。 電場線的特點：(a)始于正電荷 （或無窮遠），終止負電荷（或無窮遠）；(b)任意兩條電場線都不相交。 電場線只能描述電場的方向及定性地描述電場的強弱，并不是帶電粒子在電場中的運動軌跡。帶電粒子的運動軌跡是由帶電粒子受到的合外力情況和初速度共同決定。 勻強電場 場強方向處處相同，場強大小處處相等的區(qū)域稱為勻強電場，勻強電場中的電場線是等距的平行線，平行正對的兩金屬板帶等量異種電荷后，在兩極之間除邊緣外就是勻強電場。 電勢能 由電荷在電場中的相對位置決定的能量叫電勢能。 電勢能具有相對性，通常取無窮遠處或大地為電勢能和零點。 由于電勢能具有相對性，所以實際的應(yīng)用意義并不大。而經(jīng)常應(yīng)用的是電勢能的變化。電場力對電荷做功，電荷的電勢能減速少，電荷克服電場力做功，電荷的電勢能增加，電勢能變化的數(shù)值等于電場力對電荷做功的數(shù)值，這常是判斷電荷電勢能如何變化的依據(jù)。 電勢、電勢差 ⑴電勢是描述電場的能的性質(zhì)的物理量 在電場中某位置放一個檢驗電荷，若它具有的電勢能為，則比值叫做該位置的電勢。 電勢也具有相對性，通常取離電場無窮遠處或大地的電勢為零電勢（對同一電場，電勢能及電勢的零點選取是一致的）這樣選取零電勢點之后，可以得出正電荷形成的電場中各點的電勢均為正值，負電荷形成的電場中各點的電勢均為負值。 ⑵電場中兩點的電勢之差叫電勢差，依教材要求，電勢差都取絕對值，知道了電勢差的絕對值，要比較哪個點的電勢高，需根據(jù)電場力對電荷做功的正負判斷，或者是由這兩點在電場線上的位置判斷。 ⑶電勢相等的點組成的面叫等勢面。等勢面的特點： (a)等勢面上各點的電勢相等，在等勢面上移動電荷電場力不做功。 (b)等勢面一定跟電場線垂直，而且電場線總是由電勢較高的等勢面指向電勢較低的等勢面。 (c)規(guī)定：畫等勢面（或線）時，相鄰的兩等勢面（或線）間的電勢差相等。這樣，在等勢面（線）密處場強較大，等勢面（線）疏處場強小。 ⑷電場力對電荷做功的計算公式：，此公式適用于任何電場。電場力做功與路徑無關(guān)，由起始和終了位置的電勢差決定。 ⑸在勻強電場中電勢差與場強之間的關(guān)系是，公式中的是沿場強方向上的距離。 電場中的導(dǎo)體 ⑴靜電感應(yīng)：把金屬導(dǎo)體放在外電場中，由于導(dǎo)體內(nèi)的自由電子受電場力作用而定向移動，使導(dǎo)體的兩個端面出現(xiàn)等量的異種電荷，這種現(xiàn)象叫靜電感應(yīng)。 ⑵靜電平衡：發(fā)生靜電感應(yīng)的導(dǎo)體兩端面感應(yīng)的等量異種電荷形成一附加電場，當(dāng)附加電場與外電場完全抵消時，自由電子的定向移動停止，這時的導(dǎo)體處于靜電平衡狀態(tài)。 ⑶處于靜電平衡狀態(tài)導(dǎo)體的特點： (a)導(dǎo)體內(nèi)部的電場強處處為零，電場線在導(dǎo)體的內(nèi)部中斷。 (b)導(dǎo)體是一個等勢體，表面是一個等勢面。 (c)導(dǎo)體表面上任意一點的場強方向跟該點的表面垂直。 (d)導(dǎo)體斷帶的凈電荷全部分布在導(dǎo)體的外表面上。第一章 力知識要點： 本專題知識點及基本技能要求 （1）力的本質(zhì) （2）重力、物體的重心 （3）彈力、胡克定律 （4）摩擦力 （5）物體受力情況分析力的本質(zhì)：（參看例3）（1）力是物體對物體的作用。 ※脫離物體的力是不存在的，對應(yīng)一個力，有受力物體同時有施力物體。找不到施力物體的力是無中生有。（例如：脫離槍筒的子彈所謂向前的沖力，沿光滑平面勻速向前運動的小球受到的向前運動的力等）（2）力作用的相互性決定了力總是成對出現(xiàn)： ※甲乙兩物體相互作用，甲受到乙施予的作用力的同時，甲給乙一個反作用力。作用力和反作用力，大小相等、方向相反，分別作用在兩個物體上，它們總是同種性質(zhì)的力。（例如：圖中N與N 162。均屬彈力，均屬靜摩擦力） （3）力使物體發(fā)生形變，力改變物體的運動狀態(tài)（速度大小或速度方向改變）使物體獲得加速度。 ※這里的力指的是合外力。合外力是產(chǎn)生加速度的原因，而不是產(chǎn)生運動的原因。對于力的作用效果的理解，結(jié)合上定律就更明確了。（4）力是矢量。 ※矢量：既有大小又有方向的量，標(biāo)量只有大小。 力的作用效果決定于它的大小、方向和作用點（三要素）。大小和方向有一個不確定作用效果就無法確定，這就是既有大小又有方向的物理含意。（5）常見的力：根據(jù)性質(zhì)命名的力有重力、彈力、摩擦力；根據(jù)作用效果命名的力有拉力、下滑力、支持力、阻力、動力等。重力，物體的重心（參看練習(xí)題）（1）重力是由于地球的吸引而產(chǎn)生的力；（2）重力的大?。篏=mg，同一物體質(zhì)量一定，隨著所處地理位置的變化，重力加速度的變化略有變化。從赤道到兩極G174。大（變化千分之一），在極地G最大，等于地球與物體間的萬有引力；隨著高度的變化G174。?。ㄗ兓f分之一）。在有限范圍內(nèi)，在同一問題中重力認為是恒力，運動狀態(tài)發(fā)生了變化，即使在超重、失重、完全失重的狀態(tài)下重力不變；（3）重力的方向永遠豎直向下（與水平面垂直，而不是與支持面垂直）；（4）物體的重心。 物體各部分重力合力的作用點為物體的重心（不一定在物體上）。重心位置取決于質(zhì)量分布和形狀，質(zhì)量分布均勻的物體，重心在物體的幾何對稱中心。 確定重心的方法：懸吊法，支持法。彈力、胡克定律：（參看例）（1）彈力是物體接觸伴隨形變而產(chǎn)生的力。 ※彈力是接觸力 彈力產(chǎn)生的條件：接觸（并發(fā)生形變），有擠壓或拉伸作用。 常見的彈力：拉力，繩子的張力，壓力，支持力；（2）彈力的大小與形變程度相關(guān)。形變程度越重，彈力越大。（3）彈力的方向：彈力的方向與施力物體形變方向相反（是施力物體恢復(fù)形變的方向），與接觸面垂直。 ※ 準(zhǔn)確分析圖中A物體受到的支持力（彈力），結(jié)論：兩物體接觸發(fā)生形變，面面接觸彈力垂直面（圖1—1），點面接觸垂直面（圖1—1—3），接觸面是曲面，彈力則垂直于過接觸點的切面（圖1—4）。 （4）胡克定律： 內(nèi)容：在彈性限度內(nèi)，彈簧的彈力與彈簧伸長（或壓縮）的長度成正比。 數(shù)學(xué)表達式：F=Kx (x長度改變量：) 摩擦力 （1）摩擦力發(fā)生在相互接觸且擠壓有相對運動或相對運動趨勢的物體之間。 發(fā)生相對運動，阻礙相對運動的摩擦力稱為滑動摩擦力。有相對運動的趨勢，阻礙相對運動趨勢的摩擦力稱為靜摩擦力。 ※摩擦力是接觸力 摩擦力產(chǎn)生的條件：接觸、擠壓，有相對運動或相對運動趨勢存在。（含蓋了產(chǎn)生彈力的條件） （2）摩擦力的方向：總是與相對運動或相對運動趨勢方向相反，與接觸面相切。 ※判斷相對運動方向，或相對運動趨勢方向是確定摩擦力方向的關(guān)鍵。當(dāng)根據(jù)摩擦力產(chǎn)生的條件，確定存在摩擦力時，以此力的施力物體為參照物，判斷受力物體相對運動（或相對運動趨勢）方向，摩擦力方向與相對運動（或相對運動趨勢）方向相反，從而找到摩擦力的方向：（見例） 物塊A放在小車B上，置于水平面上： a、沒加任何力：A、B處于靜平衡狀態(tài)，由于A、B受重力作用，A與B接觸，車輪與地面接觸，并均有擠壓，但無相對運動，也沒相對運動趨勢存在，無摩擦力產(chǎn)生。 b、A物體上加一個水平力，AB處于靜止?fàn)顟B(tài)。分析A，由于受到力的作用，以B為參照物，A相對B有向右的趨勢，所以受到與趨勢相反的靜摩擦。 根據(jù)作用力反作用力的關(guān)系，小車B受到水平A拖予的靜摩擦力。小車B受到水平向右的靜摩力的作用，相對地面有向右的運動趨勢，但沒動，受到地面施予的與運動趨勢方向相反的靜摩擦力（結(jié)論：）。 C、A物體受到水平向右的力F作用，A、B相對靜止，一起沿水平向右加速運動： 分析A物體：仍受到一個拉力F和B施予的靜摩擦力。（）。 分析B物體：受到A施予的的反作用力的同時，AB相對地面向右運動，地面給B物體一個向左的滑動摩擦力。（據(jù)題意：） 小車B受到靜摩擦力的作用，在小車向右加速運動的過程中，與B小車運動方向相同；不但對B做功，而且做的還是正功；在效果上起著動力的作用。（3）摩擦力的大小 滑動摩擦力，為正壓力 靜摩擦力是一組值，其中有一個最大值，稱為最大靜摩擦（使物體開始運動時的靜摩擦力）。不能用來計算，只能根據(jù)作用力、反作用力的關(guān)系，平衡條件或牛頓二定律求解。 ※滑動摩擦力的大小只與正壓力、滑動摩擦系數(shù)有關(guān)，而與接觸面的大小無關(guān)。物體受力情況分析： （1）物體受力情況分析的依據(jù)主要是力的概念，從研究對象所處的處所著手，明確它與周圍哪些物體發(fā)生作用，運用各種力產(chǎn)生的條件，做出判斷。結(jié)合運動狀態(tài)，依據(jù)牛頓運動定律和物體平衡的條件進而確定力之間的數(shù)量關(guān)系。 （2）分析受力時，只找研究對象受到的力，它施于其它物體的力，在分析其它物體受力時再考慮。 （3）合力和分力不能重復(fù)地列為物體所受的力。 （4）受力分析的步驟：先重力，再找彈力，再摩擦力，最后其它力：象磁場力，電場力。 （5）養(yǎng)成作圖的習(xí)慣，要檢查受力圖中所有的力的施力物體是否存在，特別要檢查受力分析的結(jié)果，是否滿足題目給定的條件（平衡狀態(tài)，沿各方向合力應(yīng)為零）避免缺力或多力。力的平衡平衡條件 平衡態(tài) 平衡狀態(tài)：物體處于靜止或勻速直線運動狀態(tài)，統(tǒng)稱平衡狀態(tài)。 一組平衡力：若干個力作用在同一個物體上，物體處于平衡狀態(tài)。我們稱這若干力為一組平衡力。 互為平衡的力：一組平衡力中的任意一個力是其余所有力的平衡力。 ※一個物體沿水平面做勻速直線運動。我們說這個物體處于動平衡狀態(tài)。 （1）如果它受到兩個力的作用：這兩個力是互為平衡的力。它們大小相等、方向相反。 （2）如果它受到七個力的作用：這七個力是一組平衡力、其中任意一個力是其余六個力的平衡力。 （3）如果它受到n個力的作用：這n個力是一組平衡力，其中任意一個力是其余（n－1 )個力的平衡力。共點力平衡的條件及推論 共點力平衡的條件： ※ （1）一個物體受若干個力的作用處于平衡狀態(tài)。這若干個力是一組平衡力，合力為零，沿任何方向的合力均為零。其中的任意一個力與其余所有力的合力平衡。（即這個力與其余所有力的合力大小相等方向相反。） （2）受三個力作用物體處于平衡狀態(tài)，其中的某個力必定與另兩個力的合力等值反向。 （3）一個物體受到幾個力的作用而處于平衡狀態(tài)，這幾個力的合力一定為零。其中的一個力必定與余下的（n－1）個力的合力等值反向，撤去這個力，余下的（n－1）個的合力失去平衡力。物體的平衡狀態(tài)被打破，獲得加速度。第九章 電場 電容 帶電粒子在電場中的運動知識要點： 一、基礎(chǔ)知識 電容 （1）兩個彼此絕緣，而又互相靠近的導(dǎo)體，就組成了一個電容器。 （2）電容：表示電容器容納電荷的本領(lǐng)。 a 定義式：，即電容C等于Q與U的比值，不能理解為電容C與Q成正比，與U成反比。一個電容器電容的大小是由電容器本身的因素決定的，與電容器是否帶電及帶電多少無關(guān)。 b 決定因素式：如平行板電容器（不要求應(yīng)用此式計算） （3）對于平行板電容器有關(guān)的Q、E、U、C的討論時要注意兩種情況： a 保持兩板與電源相連，則電容器兩極板間的電壓U不變 b 充電后斷開電源，則帶電量Q不變 （4）電容的定義式： （定義式） （5）C由電容器本身決定。對平行板電容器來說C取決于：（決定式） （6）電容器所帶電量和兩極板上電壓的變化常見的有兩種基本情況： 第一種情況：若電容器充電后再將電源斷開，則表示電容器的電量Q為一定，此時電容器兩極的電勢差將隨電容的變化而變化。 第二種情況：若電容器始終和電源接通，則表示電容器兩極板的電壓V為一定，此時電容器的電量將隨電容的變化而變化。 帶電粒子在電場中的運動 （1）帶電粒子在電場中的運動，綜合了靜電場和力學(xué)的知識，分析方法和力學(xué)的分析方法基本相同：先分析受力情況，再分析運動狀態(tài)和運動過程（平衡、加速或減速，是直線還是曲線），然后選用恰當(dāng)?shù)囊?guī)律解題。 （2）在對帶電粒子進行受力分析時，要注意兩