高中物理选修3-1知识点总结：第一章静电场（人教版）

第一章：静电场

静电场是非常重要的一部分内容，包含的知识点也是比较的难以理解，重点在于电荷的守恒定律、库仑定律、电势能的理解、电场强度与电势差，难点在于电势与电势差的有关问题以及带电粒子在电场中的运动。

考试的要求：

Ⅰ、对所学知识要知道其含义，并能在有关的问题中识别并直接运用，相当于课程标准中的“了解”和“认识”。

Ⅱ、能够理解所学知识的确切含义以及和其他知识的联系，能够解释，在实际问题的分析、综合、推理、和判断等过程中加以运用，相当于课程标准的“理解”，“应用”。

要求Ⅰ：电荷守恒定律、静电现象、点电荷的场强、电势、电势差、常用电容器电荷与电容的关系。

要求Ⅱ：库仑定律、电势能、电势差与电场强度的关系、带电粒子在均匀电场中的运动等内容。

知识构建：

新知归纳：

一、电荷间的相互作用：

●电荷间有相互作用力，同种电荷互相排斥，异种电荷相互吸引，两电荷间的相互作用力大小相等，方向相反，作用在同一直线上。

●库仑定律：在真空中两个点电荷间的作用力大小为F=kQ₁Q₂/r²

静电力常量k=9.0×10⁹N·m²/C²。

二、电场强度：

●定义式：

E=F/q，该式适用于任何电场，E与F、q无关只取决于电场本身，E的方向规定为正点电荷受到电场力的方向。

①场强ε与电场线的关系：电场线越密的地方表示场强越大，电场线上每点的切线方向表示该点的场强方向，电场线的方向与场强ε的大小无直接关系。

②场强的合成：场强ε是矢量，求合场强时应遵守矢量合成的平行四边形法则。

③电场力：F=qE，F与q、E都有关。

●决定式：

①E=kQ/r²，仅适用于在真空中点电荷Q形成的电场，E的大小与Q成正比，与r²成反比。

②E=U/d，仅适用于匀强电场。

三、电势能：

●电场力做功的特点：电场力对移动电荷做功与路径无关，只与始末位的电势差有关，W_ab=qU_ab

●判断电势能变化的方法：

①根据电场力做功的正负来判断，不管正负电荷，电场力对电荷做正功，该电荷的电势能一定减少；电场力对电荷做负功，该电荷的电势能一定增加。

②根据电势的定义式U=ε/q来确定。

③利用W=q(U_a-U_b)来确定电势的高低。

四、静电平衡：

把金属导体放入电场中时，导体中的电荷重新分布，当感应电荷产生的附加电场E¢与原场强E₀叠加后合场强E为零时，即E=E₀+E¢=0，金属中的自由电子停止定向移动，导体处于静电平衡状态。

孤立的带电导体和处于电场中的感应导体，处于静电平衡时，主要特点是：

①  导体内部的合场强处处为零（即感应电荷的场强与原场强大小相等方向相反）没有电场线。

②  整个导体是等势体，导体表面是等势面。

③  导体外部电场线与导体表面垂直。

④孤立导体上净电荷分布在外表面。

五、电容：

定义式：C=Q/U=ΔQ/ΔU，适用于任何电容器。

决定式；C=εS/4πkd，仅适用于平行板电容器。

●对平行板电容器有关的C、Q、U、E的讨论问题有两种情况。

对平行板电容器的讨论：、、

①电容器跟电源相连，U不变，q随C而变。

d↑→C↓→q↓→E↓

ε、S↑→C↑→q↑→E不变。

②充电后断开，q不变，U随C而变。

d↑→C↓→U↑→不变。

ε、S↓→C↓→U↑→E↑。

六、带有粒子的加速度：

●若带电粒子仅受电场力且电场力做正功，其电势能减少功能增加。

①初速度为零时：

②初速度不为零时：

●  带电粒子的偏转：带电粒子仅受电场力作用为初速度v₀垂直进入匀强电场，做类平势运动，此类问题一般都是分解为两个方向的分运动来处理。

沿初速度方向做匀速运动：v_x=v₀，x=v₀t

沿电场方向做匀加速运动：v_y=at，y=at²/2

两个分运动的联系桥梁：时间t相等

若偏转电场的电压为U、距离为d，则带电粒子的加速度为a=qU/md，任意时刻的速度为侧移量。偏转角θ的正切为。

●处理带电粒子运动问题的三条途径：

①匀变速直线运动公式和牛顿运动定律。

②运动定理或能量守恒定律。

③运动定理和动量守恒定律。

●带电粒子所受重力是否可以忽略

①基本粒子：如电子、质子、α粒子、离子等，除有说明或明确的暗示以外一般都可忽略不计。

②带电颗粒：如液滴、尘埃、小球一般都不能忽略。

七、电场线与等势面的比较：

●电场线：用来形象描述电场的假想曲线，是由法拉第引入的。

理解：①起始于正电荷（无穷远处），终止于负电荷（无穷远处），不是闭合曲线，不相交。

②电场线上一点的切线方向为该点场强方向。

③电场线的疏密程度反映了场强的大小。

④匀强电场的电场线是平行等距的直线。

⑤沿电场线方向电势逐点降低，是电势最低最快的方向。

⑦电场线并非电荷运动的轨迹。

●  等势面：电势相等的点构成的面有以下特征

①  在同一等势面上移动电荷电场力不做功。

②  等势面与电场力垂直。

③  电场中任何两个等势面不相交。

④  电场线由高等势面指向低等势面。

⑤  规定：相邻等势面间的电势差相差，所以等势面的疏密反映了场强的大小（匀强点电荷电场等势面的特点）。

⑥  几种等势面的性质。

Ⅰ、等量同种电荷连线和中线上：

连线上：中点电势最小。

中线上：由中点到无穷远电势逐渐减小，无穷远电势为零。

Ⅱ、等量异种电荷连线上和中线上：

连线上：由正电荷到负电荷电势逐渐减小。

中线上：各点电势相等且都等于零。

●  电场力做功与电势能的关系：

①通过电场力做功说明：电场力做正功，电势能减小。电场力做负功，电势能增大。

②正电荷：顺着电场线移动时，电势能减小。

逆着电场线移动时，电势能增加。

负电荷：顺着电场线移动时，电势能增加。

逆着电场线移动时，电势能减小。

③求电荷在电场中A、B两点具有的电势能高低

将电荷由A点移到B点根据电场力做功情况判断，电场力做正功，电势能减小，电荷在A点电势能大于在B点的电势能，反之电场力做负功，电势能增加，电荷在B点的电势能小于在B点的电势能

④、在正电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电势能都为正，负电荷在任一点具有的电势能都为负。

在负电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电势能都为负，负电荷在任意一点具有的电势能都为正。

八、电势与电势差的比较：

●电势差是电场中两点间的电势的差值，。

●电场中某一点的电势的大小，与选取的参考点有关；电势差的大小，与选取的参考点无关。

●电势和电势差都是标量，单位都是伏特，都有正负值。

●电势的正负表示该点比参考点的电势大或小。

●电势差的正负表示两点的电势的高低。

●扩展阅读：

优秀考生的成功经验

学习物理要重视对实际问题的分析，要注意几种能力的培养：

一、实验动手能力，物理是一门实验科学，实验是物理学的基本研究手段，况且，实验题为历届高考必考之项，复习实验时一定要亲自动手去做，做完后要跟初学时一样写实验报告，作数据分析，这其中一个难点是对系统误差的分析。

二、空间想象能力，分析一种运动，需要在头脑中建立起物理图景，将所有的条件都加到图景之中，让物体“动”起来，培养空间想象能力，首先应从立体几何开始，首先考虑角度变换，再逐步发展为图形的运动，这时候想象力还是能发挥作用的。

三、按步骤行事援建立起物理图景后，对物理过程要进行分析，对一个相对复杂系统，如果不按顺序，或者思想混乱，进一步分析将会受到阻滞，这时，从平日学习中提炼一个分析步骤，并将它应用于新问题，成为迫切需要的一种能力，步骤明确，则思想清晰，解答顺畅，这个步骤并不要求很详细，很具体，而要求很普遍，对具体问题分析时能够因题而异，做些变化。

 

第二篇：高中物理选修3-1知识复习提纲：第二章_恒定电流(人教版新课标)

高中物理选修3-1知识点总结：第二章恒定电流（人教版）

第二章：恒定电流

知识网络：

内容详解：

一、电源和电流

●电流产生的条件：

①导体内有大量自由电荷

②导体两端存在电势差

③导体中存在持续电流的条件：是保持导体两端的电势差。

●电流的方向：

规定：正电荷定向移动的方向为电流的方向。

①负电荷沿某一方向运动和等量的正电荷沿相反方向运动产生的效果相同。金属导体中电流的方向与自由电子定向移动方向相反。

②电流有方向但电流强度不是矢量。

③方向不随时间而改变的电流叫直流；方向和强度都不随时间改变的电流叫做恒定电流。通常所说的直流常常指的是恒定电流。

二、电动势

●电源:

①电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置。

②非静电力在电源中所起的作用：是把正电荷由负极搬运到正极，同时在该过程中非静电力做功，将其他形式的能转化为电势能。

●电动势:

①定义：在电源内部，非静电力所做的功W与被移送的电荷q的比值叫电源的电动势。

②定义式：E=W/q

③物理意义：表示电源把其它形式的能（非静电力做功）转化为电能的本领大小。电动势越大，电路中每通过1C电量时，电源将其它形式的能转化成电能的数值就越多。

●电源的参数：

①电动势：它取决于电池的正负极材料及电解液的化学性质，与电池的大小无关。

②内阻（r）:电源内部的电阻。

三、欧姆定律

●导体的电阻:

①定义：导体两端电压与通过导体电流的比值

②公式：R=U/I

●   欧姆定律:

①定律内容：导体中电流强度跟它两端电压成正比，跟它的电阻成反比。

②公式：I=U/R

●导体的伏安特性曲线:

①伏安特性曲线：用纵坐标表示电流I，横坐标表示电压U，这样画出的I-U图象叫做导体的伏安特性曲线。

②线性元件和非线性元件

线性元件：伏安特性曲线是通过原点的直线的电学元件。

非线性元件：伏安特性曲线是曲线，即电流与电压不成正比的电学元件

●导体中的电流与导体两端电压的关系:

①对同一导体，导体中的电流跟它两端的电压成正比。

②在相同电压下，U/I大的导体中电流小，U/I小的导体中电流大。所以U/I反映了导体阻碍电流的性质，叫做电阻（R）

③在相同电压下，对电阻不同的导体，导体的电流跟它的电阻成反比。

四、串联电路和并联电路

●串联电路:

①电路中各处的电流强度相等。I=I₁=I₂=I₃=…

②电路两端的总电压等于各部分电路两端电压之和U=U₁+U₂+U₃+…

③串联电路的总电阻，等于各个电阻之和。R=R₁+R₂+R₃+…

④电压分配：U₁/R₁=U₂/R₂U₁/R₁=U/R

⑤n个相同电池（E、r）串联：E_n=nEr_n=nr

⑥串联电路的功率分配：P=I²R

P1/R1=P2/R2=P3/R3=…=Pn/Rn

●并联电路:

①  并联电路中各支路两端的电压相等。U=U₁=U₂=U₃=…

②  电路中的总电流强度等于各支路电流强度之和。I=I₁+I₂+I₃+…

③  并联电路总电阻的倒数，等于各个电阻的倒数之和。

1/R=1/R₁+1/R₂+1/R₃+对两个电阻并联有：R=R₁R₂/（R₁+R₂）

④  电流分配：I₁/I₂=R₁/R₂I₁/I=R₁/R

⑤n个相同电池（E、r）并联：E_n=Er_n=r/n

⑤  联电路的功率分配：

P1R1=P2R2=P3R3=…=PnRn=U²

●   几点总结：

①几个相同的电阻并联，总电阻为一个电阻的几分之一；

②若不同的电阻并联，总电阻小于其中最小的电阻；

③若某一支路的电阻增大，则总电阻也随之增大；

④若并联的支路增多时，总电阻将减小；

⑤当一个大电阻与一个小电阻并联时，总电阻接近小电阻。

●分压作用改装电流表为电压表:

如果给电流表串联一个分压电阻,分担一部分电压,就可以用来测量较大的电压了.加了分压电阻并在刻度板上标出电压值,就把电流表改装成了电压表.

●分流作用和改装电压表为电流表:

并联电阻可以分担一部分电流,并联电阻的这种作用叫做分流作用,作这种用途的电阻又叫做分流电阻.为了使电流表能够测量几个安培甚至更大的电流,可能给它并联个分流电阻,分掉一部分电流,这样在测量大电流时,通过电流表的电流也不致超过满偏电流Ig.

五、焦耳定律

●电功:

定义：电路中电场力对定向移动的电荷所做的功，简称电功，通常也说成是电流的功。用W表示。

实质：是能量守恒定律在电路中的体现。即电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程，在转化过程中，能量守恒，即有多少电能减少，就有多少其他形式的能增加。

①表达式的物理意义：电流在一段电路上的功，跟这段电路两端电压、电路中电流强度和通电时间成正比。

②适用条件：I、U不随时间变化——恒定电流

●   电功率:

①定义：单位时间内电流所做的功

②表达式：P=W/t=UI

③额定功率和实际功率

额定功率：用电器正常工作时所需电压叫额定电压，在这个电压下消耗的功率称额定功率。

实际功率：用电器在实际电压下的功率。实际功率P_实=IU，U、I分别为用电器两端实际电压和通过用电器的实际电流。

●焦耳定律：电流通过导体产生的热量，跟电流的二次方，导体的电阻和通电时间成正比公式：Q=I²Rt

●电功和电热的关系:

①纯电阻电路.

如图所示,电阻R,电路两端电压U,通过的电流强度I.

电功即电流所做的功:W=UIt.

电热即电流通过电阻所产生的热量:Q=I²Rt

由部分电路欧姆定律:U=IR

W=UIt=I²Rt=Q

表明:在纯电阻电路中,电功等于电热.也就是说电流做功将电能全部转化为电路的内能

电功表达式:W=UIt=I²Rt=(U²/R)/t

电功率的表达式:P=UI=I²R=U²/R

②非纯电阻电路.

如图所示,电灯L和电动机M的串联电路中,电能各转化成什么能?

电流通过电灯L时,电能转化为内能再转化为光能,电流通过电动机时,电能转化为机械能和内能。

电流通过电动机M时

电功即电流所做的功(电动消耗的电能):W=UIt

电热即电流通过电动机电阻时所产生的热量:Q=I²Rt

W(=UIt)=机械能+Q(=I²Rt)

表明:在包含有电动机,电解槽等非纯电阻电路中,电功仍等于UIt,

电热仍等于I²Rt.但电功不再等于电热而是大于电热了.UIt＞I²Rt

电功表达式:W=UIt≠Q=I²Rt

电功率表达式:P=UI≠I²R

发热功率表达式:P=I²R≠UI

五、电阻定律

●电阻定律R=ΡL/S

●电阻率是反映材料导电性能的物理量.材料的电阻率随温度的变化而改变。

某些材料的电阻率会随温度的升高而变大（如金属材料）。

某些材料的电阻率会随温度的升高而减小（如半导体材料、绝缘体等）。

某些材料的电阻率随温度变化极小（如康铜合金材料）。

●式中ρ是比例常数，它与导体的材料有关，是一个反映材料导电性能的物理量，称为材料的电阻率。

●纯金属的电阻率小,合金的电阻率较大,橡胶的电阻率最大。

改变电阻可以通过改变导体的长度，改变导体横截面积或是更换导体材料等途径。

六、闭合电路的欧姆定律

●闭合电路欧姆定律：

ε=U+U′，I=或ε=IR+Ir，都称为闭合电路欧姆定律。

应注意：ε=U+U′和ε=IR+Ir，两式表示电源使电势升高等于内外电路上的电势降落总和，ε理解为电源消耗其它形式能使电荷电势升高。IR、Ir理解为在内外电路上电势降落。

●   讨论路端电压，电路总电流随外电路电阻变化而变化的规律。

根据：ε=U+U′、U′=Ir、I=，ε、r不变

R↑→I↓，U↑、U′↓，当R→∞时，I=0、U=ε、U′=0

R↓→I↑，U↓、U′↑，当R=0时，I=_E/r（短路电流强度）U=0、U′=ε

●   在闭合电路中的能量转化关系从功率角度讨论能量转化更有实际价值。

电源消耗功率（有时也称为电路消耗总功率）：P_总=εI

外电路消耗功率（有时也称为电源输出功率）：P_出=UI

内电路消耗功率（一定是发热功率）：P_内=I²r

εI=UI+I²r

●电源输出功率随外电路电阻变化关系：

ε、r为定值，R为自变量，P_出为因变量。

P_出=UI=·R·=·R，讨论该函数极值可知，R=r时，输出功率有极大值；

P_出=

七、多用电表

●多用电表使用注意事项：

①多用电表在使用前，一定要观察指针是否指向电流的零刻度。若有偏差，应调整机械零点；

②合理选择电流、电压挡的量程，使指针尽可能指在表盘中央附近；

③测电阻时，待测电阻要与别的元件断开，切不要用手接触表笔；

④合理选择欧姆挡的量程，使指针尽可能指在表盘中央附近；

⑥  换用欧姆档的量程时，一定要重新调整欧姆零点；

⑦  要用欧姆档读数时，注意乘以选择开关所指的倍数；

⑦实验完毕，将表笔从插孔中拔出，并将选择开关置于“OFF”挡或交流电压最高挡。

●欧姆表测量电阻：

①欧姆表构造如图所示，G是内阻为R、满偏电流为I_g的微安表或毫

安表R₀是调零电阻，电池的电动势为E，内阻为r，黑表笔接电池正极，红表笔接电池负极．

②欧姆表原理欧姆表是根据闭合电路欧姆定律制成的．当红、黑表笔间接入待测电阻R_x时，此时通过G表的电流为I，则：

应当注意，欧姆表刻度是不均匀的．

八、测电池的电动势和内阻

●原理：根据闭合电路欧姆定律的不同表达形式，可以采用下面几种不同的方法测E和r

①由E=U+Ir知，只要测出U、I的两组数据，就可以列出两个关于正、r的方程，从而解出E、r，电路图如图所示．

②由E＝IR+Ir知，测出I、R的两组数据，列出方程解出E、r，电路图如图所示．

③由正＝U+Ur/R,，测出U、R两组数据，列出关于E、r的两个方程，电路图如图所示．

●   误差分析：用电流表和电压表测电源的电动势和内电阻时：

若采用下图电路时，可得：

若采用下图所示的电路可得：。

九、电池组

●串联电池组：

开路时路端电压等于电源电动势，故可用电压表测出串联电池组的电动势ε_串﹦nε

串联电池组的内电阻：

由于电池是串联的，电池的内电阻也是串联的，故串联电池组的内电阻r_串=nr

●并联电池组：

特点：设并联电池组是由n个电动势都是ε，内电阻都是r的电池组成的

并联电池组的电动势：ε_并=ε

并联电池组的内电阻：r_并=r/n

十、电路动态分析

●解决这类问题的常见方法如下：

①   先搞清电路连接情况；②弄清各电表测量哪段电路的哪个物理量；③考察电路的变化而引起的电路电阻如何变化；④判断电路总电流I及电路路端电压U如何变化；⑤再根据串并联电路的特点、欧姆定律、电功率等公式判断所求物理量的变化。

●   拓展阅读：

物理思维能力的培养五法：物理学是一门实验性很强的学科，因此，物理学习必须重视实验操作能力的培养，它又是有严密理论体系的学科，能促进学生思维能力的发展，因此，重视思维能力的培养也是重要目标之一。

（一）阅读法，研究课文的思想体系，列出提纲，总结课文的内容及重点。

（二）思考问题法：首先提出思考题，学生带着问题阅读课文，探索解题的方法。

（三）习题归纳法：复习课中要认真阅读课文，抓住课

文的重点知识，按照知识结构，列出复习提纲。

（四）科学探索法：以已掌握的知识和研究方法为基础，进行创造性的探索。

（五）提出问题法：在阅读过程中，鼓励学生发现问题，提出问题。