物理电学知识点高中
物理会考基本知识点
第一章力学
一、力:力士物体间的相互作用;
1、力的国际单位是牛顿,用N表示;
2、力的图示:用一条带箭头的有向线段表示力的大小、方向、作用点;
3、力的示意图:用一个带箭头的线段表示力的方向;
4、力按照性质可分为:重力、弹力、摩擦力、分子力、电场力、磁场力、核力等等;
(1)重力:由于地球对物体的吸引而使物体受到的力;
(A)重力不是万有引力而是万有引力的一个分力;
(B)重力的方向总是竖直向下的(垂直于水平面向下)
(C)测量重力的仪器是弹簧秤;
(D)重心是物体各部分受到重力的等效作用点,只有具有规则几何外形、质量分布均匀的物体其重心才是其几何中心;
(2)弹力:发生形变的物体为了恢复形变而对跟它接触的物体产生的作用力;
(A)产生弹力的条件:二物体接触、且有形变;施力物体发生形变产生弹力;
(B)弹力包括:支持力、压力、推力、拉力等等;
(C)支持力(压力)的方向总是垂直于接触面并指向被支持或被压的物体;拉力的方向总是沿着绳子的收缩方向;
(D)在弹性限度内弹力跟形变量成正比;F=Kx
(3)摩擦力:两个相互接触的物体发生相对运动或相对运动趋势时,受到阻碍物体相对运动的力,叫摩擦力;
(A)产生磨擦力的条件:物体接触、表面粗糙、有挤压、有相对运动或相对运动趋势;有弹力不一定有摩擦力,但有摩擦力二物间就一定有弹力;
(B)摩擦力的方向和物体相对运动(或相对运动趋势)方向相反;
(C)滑动摩擦力的大小F滑=μFN压力的大小不一定等于物体的重力;
(D)静摩擦力的大小等于使物体发生相对运动趋势的外力;
(4)合力、分力:如果物体受到几个力的作用效果和一个力的作用效果相同,则这个力叫那几个力的合力,那几个力叫这个力的分力;
(A)合力与分力的作用效果相同;
(B)合力与分力之间遵守平行四边形定则:用两条表示力的线段为临边作平行四边形,则
这两边所夹的对角线就表示二力的合力;
(C)合力大于或等于二分力之差,小于或等于二分力之和;
(D)分解力时,通常把力按其作用效果进行分解;或把力沿物体运动(或运动趋势)方向、及其垂直方向进行分解;(力的正交分解法);
二、、既有大小又有方向的物理量叫矢量,(如:力、位移、速度、加速度、动量、冲量)标量:只有大小没有方向的物力量(如:时间、速率、功、功率、路程、电流、磁通量、能量)
三、物体处于平衡状态(静止、匀速直线运动状态)的条件:物体所受合外力等于零;
(1)在三个共点力作用下的物体处于平衡状态者任意两个力的合力与第三个力等大反向;
(2)在N个共点力作用下物体处于平衡状态,则任意第N个力与(N-1)个力的合力等大反向;
(3)处于平衡状态的物体在任意两个相互垂直方向的合力为零;
第二章直线运动
一、机械运动:一物体相对其它物体的位置变化,叫机械运动;
1、参考系:为研究物体运动假定不动的物体;又名参照物(参照物不一定静止);
2、质点:只考虑物体的质量、不考虑其大小、形状的物体;
(1)质点是一理想化模型;
(2)把物体视为质点的条件:物体的形状、大小相对所研究对象小的可忽略不计时;
如:研究地球绕太阳运动,火车从北京到上海;
3、时刻、时间间隔:在表示时间的数轴上,时刻是一点、时间间隔是一线段;
例:5点正、9点、7点30是时刻,45分钟、3小时是时间间隔;
4、位移:从起点到终点的有相线段,位移是矢量,用有相线段表示;路程:描述质点运动轨迹的曲线;
(1)位移为零、路程不一定为零;路程为零,位移一定为零;
(2)只有当质点作单向直线运动时,质点的位移才等于路程;
(3)位移的国际单位是米,用示
5、位移时间图象:建立一直角坐标系,横轴表示时间,纵轴表示位移;
(1)匀速直线运动的位移图像是一条与横轴平行的直线;
(2)匀变速直线运动的位移图像是一条倾斜直线;
(3)位移图像与横轴夹角的正切值表示速度;夹角越大,速度越大;
6、速度是表示质点运动快慢的物理量;
(1)物体在某一瞬间的速度较瞬时速度;物体在某一段时间的速度叫平均速度;
(2)速率只表示速度的大小,是标量;
7、加速度:是描述物体速度变化快慢的物理量;
(1)加速度的定义式:a=vt-v0/t
(2)加速度的大小与物体速度大小无关;
(3)速度大加速度不一定大;速度为零加速度不一定为零;加速度为零速度不一定为零;
(4)速度改变等于末速减初速。加速度等于速度改变与所用时间的比值(速度的变化率)加速度大小与速度改变量的大小无关;
(5)加速度是矢量,加速度的方向和速度变化方向相同;
(6)加速度的国际单位是
二、匀变速直线运动的规律:
1、速度:匀变速直线运动中速度和时间的关系:vt=v0+at
注:一般我们以初速度的方向为正方向,则物体作加速运动时,a取正值,物体作减速运动时,a取负值;
(1)作匀变速直线运动的物体中间时刻的瞬时速度等于初速度和末速度的平均;
(2)作匀变速运动的物体中间时刻的瞬时速度等于平均速度,等于初速度和末速度的平均;
2、位移:匀变速直线运动位移和时间的关系:s=v0t+1/2at2
注意:当物体作加速运动时a取正值,当物体作减速运动时a取负值;
3、推论:2as=vt2-v02
4、作匀变速直线运动的物体在两个连续相等时间间隔内位移之差等于定植;s2-s1=aT2
5、初速度为零的匀加速直线运动:前1秒,前2秒,……位移和时间的关系是:位移之比等于时间的平方比;第1秒、第2秒……的位移与时间的关系是:位移之比等于奇数比;
三、自由落体运动:只在重力作用下从高处静止下落的物体所作的运动;
1、位移公式:h=1/2gt2
2、速度公式:vt=gt
3、推论:2gh=vt2
第三章牛顿定律
一、牛顿第一定律(惯性定律):一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,直到有外力迫使它改变这种做状态为止。
1、只有当物体所受合外力为零时,物体才能处于静止或匀速直线运动状态;
2、力是该变物体速度的原因;
3、力是改变物体运动状态的原因(物体的速度不变,其运动状态就不变)
4、力是产生加速度的原因;
二、惯性:物体保持匀速直线运动或静止状态的性质叫惯性。
1、一切物体都有惯性;
2、惯性的大小由物体的质量唯一决定;
3、惯性是描述物体运动状态改变难易的物理量;
三、牛顿第二定律:物体的加速度跟所受的合外力成正比,跟物体的质量成反比,加速度的方向跟物体所受合外力的方向相同。
1、数学表达式:a=F合/
2、加速度随力的产生而产生、变化而变化、消失而消失;
3、当物体所受力的方向和运动方向一致时,物体加速;当物体所受力的方向和运动方向相反时,物体减速。
4、力的单位牛顿的定义:使质量为1kg的物体产生1加速度的力,叫1N;
四、牛顿第三定律:物体间的作用力和反作用总是等大、反向、作用在同一条直线上的;
1、作用力和反作用力同时产生、同时变化、同时消失;
2、作用力和反作用力与平衡力的根本区别是作用力和反作用力作用在两个相互作用的物体上,平衡力作用在同一物体上;
第四章曲线运动万有引力定律
一、曲线运动:质点的运动轨迹是曲线的运动;
1、曲线运动中速度的方向在时刻改变,质点在某一点(或某一时刻)的速度方向是曲线在这一点的切线方向
2、质点作曲线运动的条件:质点所受合外力的方向与其运动方向不在同一条直线上;且轨迹向其受力方向偏折;
3、曲线运动的特点:
4、曲线运动一定是变速运动;
5、曲线运动的加速度(合外力)与其速度方向不在同一条直线上;
6、力的作用:
(1)力的方向与运动方向一致时,力改变速度的大小;
(2)、力的方向与运动方向垂直时,力改变速度的方向;
(3)、力的方向与速度方向既不垂直,又不平行时,力既搞变速度大小又改变速度的方向;
二、运动的合成和分解:
1、判断和运动的方法:物体实际所作的运动是合运动
2、合运动与分运动的等时性:合运动与各分运动所用时间始终相等;
3、合位移和分位移,合速度和分速度,和加速度与分加速度均遵守平行四边形定则;
三、平抛运动:被水平抛出的物体在在重力作用下所作的运动叫平抛运动;
1、平抛运动的实质:物体在水平方向上作匀速直线运动,在竖直方向上作自由落体运动的合运动;
2、水平方向上的匀速直线运动和竖直方向上的自由落体运动具有等时性;
3、求解方法:分别研究水平方向和竖直方向上的二分运动,在用平行四边形定则求和运动;
三、匀速圆周运动:质点沿圆周运动,如果在任何相等的时间里通过的圆弧相等,这种运动就叫做匀速圆周运动;
1、线速度的大小等于弧长除以时间:v=s/t,线速度方向就是该点的切线方向;
2、角速度的大小等于质点转过的角度除以所用时间:ω=Φ/t
3、角速度、线速度、周期、频率间的关系:
(1)v=2πr/T;(2)ω=2π/T;(3)V=ωr;(4)、f=1/T;
4、向心力:
⑴定义:做匀速圆周运动的物体受到的沿半径指向圆心的力,这个力叫向心力。
(2)方向:总是指向圆心,与速度方向垂直。
⑶特点:①只改变速度方向,不改变速度大小
②是根据作用效果命名的。
(4)计算公式:F向=ω2r
5、向心加速度:a向=v2/r=ω2r
四、开普勒的三大定律:
1、开普勒第一定律:所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳处在所有椭圆的一个焦点上;
说明:在中学间段,若无特殊说明,一般都把行星的运动轨迹认为是圆;
2、开普勒第三定律:所有行星与太阳的连线在相同的时间内扫过的面积相等;
3、开普勒第三定律:所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等;
公式:R3/T2=K;
说明:(1)、R表示轨道的半长轴,T表示公转周期,K是常数,其大小之与太阳有关;
(2)、当把行星的轨迹视为圆时,R表示愿的半径;
(3)、该公式亦适用与其它天体,如绕地球运动的卫星;
四、万有引力定律:自然界中任何两个物体都是互相吸引的,引力的大小跟这两个物体的质量成正比,跟它们的距离的二次方成反比.
1、计算公式:
2、解决天体运动问题的思路:
(1)、应用万有引力等于向心力;应用匀速圆周运动的线速度、周期公式;
(2)、应用在地球表面的物体万有引力等于重力;
(3)、如果要求密度,则用:ρV,V=4πR3/3
第五章机械能
一、功:功等于力和物体沿力的方向的位移的乘积;
1、计算公式:;
2、推论:θ,θ为力和位移间的夹角;
3、功是标量,但有正、负之分,力和位移间的夹角为锐角时,力作正功,力与位移间的夹角是钝角时,力作负功;
二、功率:是表示物体做功快慢的物理量;
1、求平均功率:P=W/t;
2、求瞬时功率:p=Fv,当v是平均速度时,可求平均功率;
3、功、功率是标量;
三、功和能间的关系:功是能的转换量度;做功的过程就是能量转换的过程,做了多少功,就有多少能发生了转化;
四、动能定理:合外力做的功等于物体动能的变化。
1、数学表达式:-
2、适用范围:既可求恒力的功亦可求变力的功;
3、应用动能定理解题的优点:只考虑物体的初、末态,不管其中间的运动过程;
4、应用动能定理解题的步骤:
(1)、对物体进行正确的受力分析,求出合外力及其做的功;
(2)、确定物体的初态和末态,表示出初、末态的动能;
(3)、应用动能定理建立方程、求解
五、重力势能:物体的重力势能等于物体的重量和它的速度的乘积。
1、重力势能用EP来表示;
2、重力势能的数学表达式:EP=;
3、重力势能是标量,其国际单位是焦耳;
4、重力势能具有相对性:其大小和所选参考系有关;
5、重力做功与重力势能间的关系
(1)、物体被举高,重力做负功,重力势能增加;
(2)、物体下落,重力做正功,重力势能减小;
(3)、重力做的功只与物体初、末为置的高度有关,与物体运动的路径无关
五、机械能守恒定律:在只有重力(或弹簧弹力做功)的情形下,物体的动能和势能(重力势能、弹簧的弹性势能)发生相互转化,但机械能的总量保持不变。
1、机械能守恒定律的适用条件:只有重力或弹簧弹力做功;例:
2、机械能守恒定律的数学表达式:
3、在只有重力或弹簧弹力做功时,物体的机械能处处相等;例:
4、应用机械能守恒定律的解题思路
(1)、确定研究对象,和研究过程;
(2)、分析研究对象在研究过程中的受力,判断是否遵受机械能守恒定律;
(3)、恰当选择参考平面,表示出初、末状态的机械能;
(4)、应用机械能守恒定律,立方程、求解;
第八章电场
一、三种产生电荷的方式:
1、摩擦起电:
(1)正点荷:用绸子摩擦过的玻璃棒所带电荷;
(2)负电荷:用毛皮摩擦过的橡胶棒所带电荷;
(3)实质:电子从一物体转移到另一物体;
2、接触起电:
(1)实质:电荷从一物体移到另一物体;
(2)两个完全相同的物体相互接触后电荷平分;
(3)、电荷的中和:等量的异种电荷相互接触,电荷相合抵消而对外不显电性,这种现象叫电荷的中和;
3、感应起电:把电荷移近不带电的导体,可以使导体带电;
(1)电荷的基本性质:同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引;
(2)实质:使导体的电荷从一部分移到另一部分;
(3)感应起电时,导体离电荷近的一端带异种电荷,远端带同种电荷;
4、电荷的基本性质:能吸引轻小物体;
二、电荷守恒定律:电荷既不能被创生,亦不能被消失,它只能从一个物体转移到另一物体,或者从物体的一部分转移到另一部分;在转移过程中,电荷的总量不变。
三、元电荷:一个电子所带的电荷叫元电荷,用e表示。
1、e=1.6×10-19c;
2、一个质子所带电荷亦等于元电荷;
3、任何带电物体所带电荷都是元电荷的整数倍;
四、库仑定律:真空中两个静止点电荷间的相互作用力,跟它们所带电荷量的乘积成正比,跟它们之间距离的二次方成反比,作用力的方向在它们的连线上。电荷间的这种力叫库仑力,
1、计算公式:F=kQ1Q2/r2(k=9.0×109N.)
2、库仑定律只适用于点电荷(电荷的体积可以忽略不计)
3、库仑力不是万有引力;
五、电场:电场是使点电荷之间产生静电力的一种物质。
1、只要有电荷存在,在电荷周围就一定存在电场;
2、电场的基本性质:电场对放入其中的电荷(静止、运动)有力的作用;这种力叫电场力;
3、电场、磁场、重力场都是一种物质
六、电场强度:放入电场中某点的电荷所受电场力F跟它的电荷量Q的比值叫该点的电场强度;
1、定义式:E=F/q;E是电场强度;F是电场力;q是试探电荷;
2、电场强度是矢量,电场中某一点的场强方向就是放在该点的正电荷所受电场力的方向(与负电荷所受电场力的方向相反)
3、该公式适用于一切电场;4、点电荷的电场强度公式:E=kQ/r2
七、电场的叠加:在空间若有几个点电荷同时存在,则空间某点的电场强度,为这几个点电荷在该点的电场强度的矢量和;解题方法:分别作出表示这几个点电荷在该点场强的有向线段,用平行四边形定则求出合场强;
八、电场线:电场线是人们为了形象的描述电场特性而人为假设的线。
1、电场线不是客观存在的线;
2、电场线的形状:电场线起于正电荷终于负电荷;G:用锯木屑观测电场线.DAT
(1)只有一个正电荷:电场线起于正电荷终于无穷远;
(2)只有一个负电荷:起于无穷远,终于负电荷;
(3)既有正电荷又有负电荷:起于正电荷终于负电荷;
3、电场线的作用:
1、表示电场的强弱:电场线密则电场强(电场强度大);电场线疏则电场弱电场强度小);
2、表示电场强度的方向:电场线上某点的切线方向就是该点的场强方向;
4、电场线的特点:
1、电场线不是封闭曲线;2、同一电场中的电场线不向交;
九、匀强电场:电场强度的大小、方向处处相同的电场;匀强电场的电场线平行、且分布均匀;
1、匀强电场的电场线是一簇等间距的平行线;2、平行板电容器间的电是匀强电场;场
十、电势差:电荷在电场中由一点移到另一点时,电场力所作的功WAB与电荷量q的比值叫电势差,又名电压。
1、定义式:UAB=WAB/q;2、电场力作的功与路径无关;
3、电势差又命电压,国际单位是伏特;
十一、电场中某点的电势,等于单位正电荷由该点移到参考点(零势点)时电场力作的功;
1、电势具有相对性,和零势面的选择有关;2、电势是标量,单位是伏特V;
3、电势差和电势间的关系:UAB=φA-φB;4、电势沿电场线的方向降低;
时,电场力要作功,则两点电势差不为零,就不是等势面;
4、相同电荷在同一等势面的任意位置,电势能相同;
原因:电荷从一电移到另一点时,电场力不作功,所以电势能不变;
5、电场线总是由电势高的地方指向电势低的地方;
6、等势面的画法:相另等势面间的距离相等;
十二、电场强度和电势差间的关系:在匀强电场中,沿场强方向的两点间的电势差等于场强与这两点的距离的乘积。
1、数学表达式:U=Ed;
2、该公式的使适用条件是,仅仅适用于匀强电场;
3、d是两等势面间的垂直距离;
十三、电容器:储存电荷(电场能)的装置。
1、结构:由两个彼此绝缘的金属导体组成;
2、最常见的电容器:平行板电容器;
十四、电容:电容器所带电荷量Q与两电容器量极板间电势差U的比值;用“C”来表示。
1、定义式:C=Q/U;
2、电容是表示电容器储存电荷本领强弱的物理量;
3、国际单位:法拉简称:法,用F表示
4、电容器的电容是电容器的属性,与Q、U无关;
十五、平行板电容器的决定式:C=εs/4πkd;(其中d为两极板间的垂直距离,又称板间距;k是静电力常数,k=9.0×109N.;ε是电介质的介电常数,空气的介电常数最小;s表示两极板间的正对面积;)
1、电容器的两极板与电源相连时,两板间的电势差不变,等于电源的电压;
2、当电容器未与电路相连通时电容器两板所带电荷量不变;
十六、带电粒子的加速:
1、条件:带电粒子运动方向和场强方向垂直,忽略重力;
2、原理:动能定理:电场力做的功等于动能的变化:W=Uq=1/2-1/2;
3、推论:当初速度为零时,Uq=1/2;
4、使带电粒子速度变大的电场又名加速电场;
第九章恒定电流
一、电流:电荷的定向移动行成电流。
1、产生电流的条件:
(1)自由电荷;(2)电场;
2、电流是标量,但有方向:我们规定:正电荷定向移动的方向是电流的方向;
注:在电源外部,电流从电源的正极流向负极;在电源的内部,电流从负极流向正极;
3、电流的大小:通过导体横截面的电荷量Q跟通过这些电量所用时间t的比值叫电流I表示;
(1)数学表达式:I=Q/t;(2)电流的国际单位:安培A
(3)常用单位:毫安、微安uA;(4)1A=103
二、欧姆定律:导体中的电流跟导体两端的电压U成正比,跟导体的电阻R成反比;
1、定义式:I=U/R;2、推论:R=U/I;3、电阻的国际单位时欧姆,用Ω表示;
1kΩ=103Ω,1MΩ=106Ω;4、伏安特性曲线:
三、闭合电路:由电源、导线、用电器、电键组成;
1、电动势:电源的电动势等于电源没接入电路时两极间的电压;用E表示;
2、外电路:电源外部的电路叫外电路;外电路的电阻叫外电阻;用R表示;其两端电压叫外电压;
3、内电路:电源内部的电路叫内电阻,内点路的电阻叫内电阻;用r表示;其两端电压叫内电压;如:发电机的线圈、干电池内的溶液是内电路,其电阻是内电阻;
4、电源的电动势等于内、外电压之和;
E=U内+U外;U外=RI;E=(R+r)I
四、闭合电路的欧姆定律:闭合电路里的电流跟电源的电动势成正比,跟内、外电路的电阻之和成反比;
1、数学表达式:I=E/(R+r)
2、当外电路断开时,外电阻无穷大,电源电动势等于路端电压;就是电源电动势的定义;
3、当外电阻为零(短路)时,因内阻很小,电流很大,会烧坏电路;
五、半导体:导电能力在导体和绝缘体之间;半导体的电阻随温升越高而减小;
六:导体的电阻随温度的升高而升高,当温度降低到某一值时电阻消失,成为超导;
物理必修一最易混淆的电学概念
1、电子与电荷,电子是物质中的一种基本粒子,它带负电。电荷是人们对电的一种传统的认识。在古代,因人们对电的本质缺乏认识,认为电是附着在物体表面上的,因而把电称为电荷。物体“带电”和“带了电荷”是同一个意思。现在大家所说的电荷,一般是指带电的物质微粒,如带电的原子核、质子、电子及正、负离子等。显然电荷这一概念的范围要比电子大。
2、自由电子与自由电荷,自由电子是指脱离了原子核束缚的电子,而自由电荷既可以是自由电子,也可以是正、负离子。金属导体中的自由电荷是自由电子,酸、碱、盐的水溶液中的自由电荷则主要是正、负离子。
3、带电与导电,带电是指物体失去电子或得到多余的电子,从而使物体对外显电性。导电则是指导体中有电流,其实质是导体中有大量的自由电荷作定向移动。
4、导体与绝缘体容易导电的物体叫做导体。不容易导电的物体叫做绝缘体。导体容易导电是因为导体内部有大量可以自由移动的电荷,而绝缘体不容易导电是因为绝缘体内几乎没有自由电荷。导体和绝缘体之间并没有绝对的界限,在一定条件下两者可相互转化。如在常温下玻璃是一种非常好的绝缘体,但在加热到红炽状态时,它就变成了导体。
5、导体与导线导体是指容易导电的物体。而导线则是指用导电性能较好的金属制成的电线,它一般用来连接电路元件使之组成电路,一般导线的电阻很小,常常可以忽略不计。
6、电中性与电中和电中性是指一种状态,即原子核所带的正电与核外电子总共带的负电电量相等,整个原子对外不显电性。电中和是指一种过程,当两个带等量异种电荷的物体相互接触时,带负电的物体上多余的电子转移到带正电的物体上,从而使两个物体都恢复成不带电的状态。
7、电源与电压电源是指能够提供持续电流的装置,或定义为是把其他形式的能量转化为电能的装置。电源的作用是在电源的内部不断地使正极聚集正电荷,负极聚集负电荷,以持续为电路两端提供电压。电压是使电荷发生定向移动形成电流的原因。因为电路两端的电压是由电源提供的,所以电路中必须有电源才能有电压,然后才能得到持续存在的电流。
8、电量与电流电荷的多少叫做电量,电量的单位是库仑。一个电子所带的电量为1.6×10-19库仑,人们把它称为元电荷。电荷的定向移动形成电流,电流的大小可用一秒钟内通过导体横截面的电量的多少来表示。
物理电学总结
一、电场基本规律
1、库仑定律
(1)定律内容: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,与它们的距离的平方成反比,作用力的方向在它们的连线上。
(2)表达式:k=9.0×109N?——静电力常量
(3)适用条件:真空中静止的点电荷。
2、电荷守恒定律:电荷既不会创生,也不会消灭,它只能从一个物体转移到另一个物体,或者从物体的一部分转移到另一部分,在转移过程中,电荷的总量保持不变。(1)三种带电方式:摩擦起电,感应起电,接触起电。
(2)元电荷:最小的带电单元,任何带电体的带电量都是元电荷的整数倍,e=1.6×10-19C——密立根测得e的值。
二、电场能的性质
1、电场能的基本性质:电荷在电场中移动,电场力要对电荷做功。
2、电势φ
(1)定义:电荷在电场中某一点的电势能Ep与电荷量的比值。
(2)定义式:φ——单位:伏(V)——带正负号计算
(3)特点:
○1电势具有相对性,相对参考点而言。但电势之差与参考点的选择无关。
○2电势一个标量,但是它有正负,正负只表示该点电势比参考点电势高,还是低。
○3电势的大小由电场本身决定,与Ep和q无关。
○4电势在数值上等于单位正电荷由该点移动到零势点时电场力所做的功。
(4)电势高低的判断方法
○1根据电场线判断:沿着电场线电势降低。φAφB
○2根据电势能判断:
正电荷:电势能大,电势高;电势能小,电势低。
负电荷:电势能大,电势低;电势能小,电势高。
结论:只在电场力作用下,静止的电荷从电势能高的地方向电势能低的地方运动。
3、电势能Ep
(1)定义:电荷在电场中,由于电场和电荷间的相互作用,由位置决定的能量。电荷在某点的电势能等于电场力把电荷从该点移动到零势能位置时所做的功。
(2)定义式:——带正负号计算
(3)特点:
○1电势能具有相对性,相对零势能面而言,通常选大地或无穷远处为零势能面。
○2电势能的变化量△Ep与零势能面的选择无关。
4、电势差UAB
(1)定义:电场中两点间的电势之差。也叫电压。
(2)定义式:UAB=φA-φB
(3)特点:
○1电势差是标量,但是却有正负,正负只表示起点和终点的电势谁高谁低。若UAB0,则UBA0。
○2单位:伏
○3电场中两点的电势差是确定的,与零势面的选择无关
○4U=Ed匀强电场中两点间的电势差计算公式。——电势差与电场强度之间的关系。
5、静电平衡状态
(1)定义:导体内不再有电荷定向移动的稳定状态
(2)特点
○1处于静电平衡状态的导体,内部场强处处为零。
○2感应电荷在导体内任何位置产生的电场都等于外电场在该处场强的大小相等,方向相反。
○3处于静电平衡状态的整个导体是个等势体,导体表面是个等势面。
○4电荷只分布在导体的外表面,在导体表面的分布与导体表面的弯曲程度有关,越弯曲,电荷分布越多。
6、电场力做功WAB
(1)电场力做功的特点:电场力做功与路径无关,只与初末位置有关,即与初末位置的电势差有关。
(2)表达式:WAB=UABq—带正负号计算(适用于任何电场)
WAB=Eqd—d沿电场方向的距离。——匀强电场
(3)电场力做功与电势能的关系
WAB=-△Ep=EpA-EPB
结论:电场力做正功,电势能减少
电场力做负功,电势能增加
7、等势面:
(1)定义:电势相等的点构成的面。
(2)特点:
○1等势面上各点电势相等,在等势面上移动电荷,电场力不做功。
○2等势面与电场线垂直
○3两等势面不相交
○4等势面的密集程度表示场强的大小:疏弱密强。
○5画等势面时,相邻等势面间的电势差相等。
(3)判断电场线上两点间的电势差的大小:靠近场源(场强大)的两间的电势差大于远离场源(场强小)相等距离两点间的电势差。
三、电场力的性质
1、电场的基本性质:电场对放入其中电荷有力的作用。
2、电场强度E
(1)定义:电荷在电场中某点受到的电场力F与电荷的带电量q的比值,就叫做该点的电场强度。
(2)定义式:E与F、q无关,只由电场本身决定。
(3)电场强度是矢量:大小:单位电荷受到的电场力。
方向:规定正电荷受力方向,负电荷受力与E的方向相反。
(4)单位:N/C,V/
(5)其他的电场强度公式
○1点电荷的场强公式:——Q场源电荷
○2匀强电场场强公式:——d沿电场方向两点间距离
(6)场强的叠加:遵循平行四边形法则
3、电场线
(1)意义:形象直观描述电场强弱和方向理性模型,实际上是不存在的
(2)电场线的特点:
○1电场线起于正(无穷远),止于(无穷远)负电荷
○2不封闭,不相交,不相切
○3沿电场线电势降低,且电势降低最快。一条电场线无法判断场强大小,可以判断电势高低。
○4电场线垂直于等势面,静电平衡导体,电场线垂直于导体表面
(3)几种特殊电场的电场线
四、应用——带电粒子在电场中的运动
(平衡问题,加速问题,偏转问题)
1、基本粒子不计重力,但不是不计质量,如质子,电子,α粒子,氕,氘,氚
带电微粒、带电油滴、带电小球一般情况下都要计算重力。
2、平衡问题:电场力与重力的平衡问题。
3、加速问题
(1)由牛顿第二定律解释,带电粒子在电场中加速运动(不计重力),只受电场力Eq,粒子的加速度为a=Eq/若两板间距离为d,则
(2)由动能定理解释,
可见加速的末速度与两板间的距离d无关,只与两板间的电压有关,但是粒子在电场中运动的时间不一样,d越大,飞行时间越长。
3、偏转问题——类平抛运动
在垂直电场线的方向:粒子做速度为v0匀速直线运动。
在平行电场线的方向:粒子做初速度为0、加速度为a的匀加速直线运动
带电粒子若不计重力,则在竖直方向粒子的加速度
带电粒子做类平抛的水平距离,若能飞出电场水平距离为L,若不能飞出电场则水平距离为x
带电粒子飞行的时间:t=x/v0=L/v0——————○1
粒子要能飞出电场则:y≤d/2————————○2
粒子在竖直方向做匀加速运动:———○3
粒子在竖直方向的分速度:——————○4
粒子出电场的速度偏角:——————○5
由○1○2○3○4○5可得:
飞行时间:t=L/vO竖直分速度:
侧向偏移量:偏向角:
飞行时间:t=L/vO
侧向偏移量:y’=
偏向角:
在这种情况下,一束粒子中各种不同的粒子的运动轨迹相同。即不同粒子的侧移量,偏向角都相同,但它们飞越偏转电场的时间不同,此时间与加速电压、粒子电量、质量有关。
如果在上述例子中粒子的重力不能忽略时,只要将加速度a重新求出即可,具体计算过程相同
五、电容器及其应用
1、电容器充放电过程:(电源给电容器充电)
充电过程S-A:电源的电能转化为电容器的电场能
放电过程S-B:电容器的电场能转化为其他形式的能
2、电容
(1)物理意义:表示电容器容纳电荷本领的物理量。
(2)定义:电容器所带电量Q与电容器两极板间电压U的比值就叫做电容器的电容。
(3)定义式:——是定义式不是决定式
——是电容的决定式(平行板电容器)
(4)单位:法拉F,微法μF,皮法pF
1pF=10-6μF=10-12F
(5)特点
○1电容器的带电量Q是指一个极板带电量的绝对值。
○2电容器的电容C与Q和U无关,只由电容器本身决定。
○3在有关电容器问题的讨论中,经常要用到以下三个公式和○3的结论联合使用进行判断
○4电容器始终与电源相连,则电容器的电压不变。电容器充电完毕,再与电源断开,则电容器的带电量不变。
物理电学知识点
知识要点:
1、基础知识
对于电学综合问题,状态分析往往是解题的第一步,如对带电粒子在电场、磁场中的运动和导线切割磁感线运动,应分析其受力状态和运动状态;对于直流电路的计算,应首先分析其电路的连接状态;对于电磁振荡,通常需要分析振荡过程中的一些典型状态。
2、电场知识点:
电荷在其周围空间激发电场,静止电荷激发的电场是静电场。电场对处在场中的其它电荷有力的作用;电荷在电场中移动时,一般说来电场力对电荷要做功,在静电场中,电场力对电荷所做的功与路径无关,所以在静电场中电荷具有电势能。在静电场中引入场强和电势这两个物理量,来分别描写静电场有关力的性质和能的性质。只有深入地理解场强和电势的概念,才能加深对电场这一概念的理解。
静电场是不随时间变化的场,在空间各点描写电场的物理量场强和电势,均不随时间变化。但是,在场中的不同点,场强和电势的数值一般来说是不同的,它是随着空间点的位置的变化而变化的。关于这一点在中学物理中要特别注意,因为我们经常研究匀强电场,在这一特殊的匀强电场中,各点的场强的大小和方向是相同的,而一般的电场却不是这样,必须考虑场强和电势在场中不同点的分布情况。
电力线和等势面是分别用来形象地描写场强和电势在空间中的分布的工具。对于它们的性质及描写电场的方法的理解和掌握,不仅对于深入理解电场的概念、形象的建立电场的模型和图象非常重要,而且对于解决很多电学中的问题也是非常有用的。
值得注意的是,对于电场中一些概念的学习,如:电场力对电荷的功、电势能,应对照力学中的重力对物体做的功,重力势能来学习和理解。带电粒子在电场中的平衡和运动的问题,实际上,就是力学问题。所以静电场的学习是对力学问题的一次很好的复习和提高的机会。
3、稳恒电流知识点:
这部分知识内容要注意以下几点:
(1)树立等效思想,学会画等效电路图
课本中,在讲串、并联电路的特点时,所说的串联电路的总电阻、并联电路的总电阻都是指等效电阻。在讲电池组时,所说的电池组的电动势
电池组的内阻也是分别指与所说的电池组等效的电源的电动势和内阻。所谓甲与乙等效,是指在所研究的问题上,甲与乙的效果相同。在电路计算中,经常把一个电路,用另一个与之等效的电路来代替,这就是画等效电路的问题。一个电路用一个什么样的等效电路来代替,要根据讨论的问题的性质来决定。
(2)对理想化问题的处理:
对问题进行理想化处理,采用理想化模型是物理学的重要研究方法。很多情况下可忽略电表对电路的影响,即降电流表和电压表均看成是理想电表;有时忽略电源的内阻;很多情况下,不考虑温度对电阻的影响。但在有些情况下,却不能做这样的理想化处理。在题目中如果没有明显的告诉我们是否可以对某一问题进行理想化处理时,一点要仔细分析题意,来判断是否可以做理想化处理。
(3)从能量转化和守恒的观点来分析问题
能量转化和守恒定律是自然界普遍适用的基本规律。从能量转化的观点来分析物理问题往往可以不考虑过程的细节,使问题得到简化,有关反电动势的问题比较复杂,是物理中不做要求的内容。直流电路中有关反电动势的问题,一般可避开反电动势的概念,从能量转化的观点比较容易解决。养成用能量的观点分析物理问题的习惯,掌握用能量的观点分析物理问题的方法,对物理学习是非常重要的。
(4)从函数关系的角度来讨论各物理量之间的关系:
任何一个物理公式,都是表示该公式中的各物理量之间的关系,哪些量是不变的,哪些量是变化的,哪些变量之间存在这因果关系以及在我们所研究的问题中,将哪个量当做自变量,哪个量看作是它的函数,它们之间是什么样的函数关系等等。这样研究问题,可以加深对物理规律的理解,更有效地利用物理工具来解决物理问题,防治简单的乱套公式。这样的分析方法,对解决电路计算的问题同样是非常重要的。
4、磁场知识点:
磁场中各物理量的方向之间的关系比电场中要复杂,要很好地掌握判定电流(直线电流、环形电流、螺线管)产生的磁场的方向的右手螺旋法则和磁场对电流和运动电荷的作用力的方向的左手定则,必须很好地树立空间立体观念,并能根据需要将立体图形改画成适当的剖面图,实现立体图形平面化,以利于对问题的分析和解决。
要很好地掌握洛仑兹力的特点(总与磁场方向垂直,与速度方向垂直,因而对运动电荷不做功)并能结合力学的基本规律解决带电粒子在磁场中的运动问题。掌握安培力的特点,并能结合力学的规律解决通电导线在磁场中的运动和通电线圈在磁场中的转动的问题。
在学习中要与电场对比,了解研究场的方法的共同点,但更要注意磁场与电场的不同点。
5、电磁感应知识点:
法拉第电磁感应定律是用来确定感应电动势普遍适用的规律,必须深刻的理解它的意义,熟练的掌握它的应用。对于法拉第电磁感应定律我们应注意:A、明确磁通量f、磁通量的变化量Df=f2-f1、磁通量的变化率Df/Dt,它们各自的意义,尤其是要注意它们的区别。B、它的研究对象是一闭合回路,即用它求得的是整个闭合回路的总的电动势,用它来确定某一段电路的感应电动势,一般说来是很不方便的。C、由于在中学阶段我们只会计算在一段时间内磁通量的平均变化率,因而用法拉第电磁感应定律的公式e=nDf/Dt求得的是在该段时间内的平均感应电动势。应当指出,后两条并不是法拉第电磁感应定律本身的局限性,前面已经说过,它是用来解决感应电动势的大小时普遍适用的规律。这种局限性只是由于中学阶段我们掌握的物理知识和物理知识不足造成的。
(2)对于导体在磁场中做切割磁力线时,可用公式:e=Blvsinq来计算导体上产生的感应电动势(动生电动势)。对于该公式应注意:A、公式中的B,一般说来是匀强磁场的磁感应强度,如不是匀强磁场,需要求导线所在处的各点B的大小相等;导线与磁场B的方向、与导线运动方向都垂直,如不垂直时,需将导线在磁场B的垂直方向,速度v的垂直方向投影,式中l可理解为这个投影的长度;一般说来,要求整个导线平动,即各点的速度相同,如导线在磁场中转动,导线上各点速度不相同时,应先将导线(或导线在与磁场垂直、与速度垂直方向的投影)分成很多小段,认为每一小段上各点速度相同,再求各小段速度(在空间上)的平均值,式中的v既是上述的平均值;式中的q是v与B之间的夹角。B、该公式求得的是一段导线上的感应电动势。C、公式中的v是某一时刻的即时速度,e为该时刻的即时感应电动势,若v是某段时间内的平均速度,则e为该段时间内的平均感应电动势。在中学阶段,求某段导线的感应电动势,求即时感应电动势,我们必须用公式e=Blvsinq。
(4)能量转化和守恒定律是物理学中最重要的基本定律之一。用能量及其转化的观点来分析问题的方法是物理学中最重要的方法之一。在电磁感应现象的问题中,要特别注意用能量及其转化的观点和方法来分析和处理问题。A、从能量转化和守恒的观点加深对楞次定律的理解。楞次定律是符合能量转化和守恒定律的。或者说,它是能量转化和守恒定律的必然结果。可以将楞次定律理解为:感应电流总是反抗产生它的原因。如反抗原磁通的变化、反抗导体与磁场之间的相对运动、反抗原来电流的变化(自感),其实质都是要求产生感应电流的外界因素做功,从而将其它形式的能量转化为(感应电流的)电能。B、在解决有关电磁感应现象的问题中,注意从能量转化的观点来分析问题,即可使问题得到较简化的解决,又可加深对物理问题的理解。
6、交流电知识点:
关于交流电的初步知识,主要有交流电的产生、变化规律和表征交流电的物理量,变压器的原理及电能的输送。交流电的问题实质是电磁感应和电路知识的实际应用。因此,分析交流电问题,应运用电磁感应的规律和电路分析知识。