电场知识结构图
电场
同 种 正 电 荷
等量异种电荷的等势面
连线上从正电荷向负电荷 电势降低
等量同种电荷的等势面 连线上电势先降低后升高， 中点最低 中垂线上由中点向两边降 低，中点最高
中垂线为等势面且电势为零
（4）、等势面的特点 ①同一等势面上的任意两点间移动电荷电场力不做功 ②等势面一定跟电场线垂直 ③电场线总是从电势较高的等势面指向电势较低的等势面 ④等势面密的地方电场强
x
例6、如图所示，AC、BD为圆的两条互相垂直的直径，圆心 为O，半径为R，将等电量的正、负点电荷放在圆周上，它们 的位置关于AC对称，+q与O点的连线和OC间夹角为30°，下 列说法正确的是 A．A、C两点的电势关系是ΦA=ΦC B．B、D两点的电势关系是ΦB=ΦD C．O点的场强大小为Kq/r2 D. O点的场强大小为31/2Kq/r2
带电粒子在电场中运动 平衡 直线加速 偏转
电场中的导体 静电感应 静电平衡 电容器 电容：C=Q/U
一：电荷 库仑定律
一、电荷
1、两种电荷 丝绸摩擦玻璃棒 2、元电荷 玻璃棒 正电 丝绸 负电 毛皮摩擦橡胶棒 橡胶棒 负电 毛皮 正电
最早由密立根用实验测得
带电体所带电荷量为元电荷的整数倍 带电体所带电荷量与其质量之比 q/m ① 摩擦起电 ② 感应起电 ③ 接触起电(电荷中和) 电子的转移
d.电场线和带电粒子的运动轨迹是两回事.
（3）几种常见的电场中电场线的分布及特点
匀强电场
等量异种点电荷的电场
等量同种点电荷的电场
二、等势面
形象描述电场中各点电势的情况
（1）、概念： 电场中电势相等的点构成的面
（2）、意义：等势面来表示电势的高低 （3）、典型电场的等势面
新高中物理知识体系结构图及详解
欢迎阅读
高中物理学知识的结构体系
高中物理包括必修1、2共7章；选修3-1、2、3、4、5共19章内容。
归纳起来，整个高中物理的知识体系可以分为力学、热学、光学、电磁学（电学和磁学）、原子物理学五大学科部分。
必修1和2属于力学部分；选修3-1、3-2属于电磁学内容；选修3-4主要为光学；选修3-5主要为原子物理学，有3章（机械振动和机械波、动量守恒定律）为力学内容。
除了热学部分是初中物理（选修3-3未学）的主讲内容外，其他都在高中期间得到学习和深化。
力学知识结构体系力学部分包括静力学、运动学和动力学
PART I 静力学
PART II 运动力学
PART III 动力学
热学知识结构体系
热学包括：研究宏观热现象的热力学、研究微观理论的统计物理学，分子动理论是热现象微观理论的基础
电磁学知识结构体系
电磁学包括：电学和磁学两大部分。
包括电性和磁性交互关系，主要研究电磁波、电磁场以及有关电荷、带电物体的动力学，二者很难清晰分割。
电磁场和电磁波
光学知识结构体系
原子物理学知识结构体系
第一章力
直线运动
牛顿运动定律
物体的平衡
.
曲线运动
万有引力定律
机械能
第九章机械振动
机械波。
静电场中的能量+大单元整体学习课件-2023-2024学年高一下学期物理人教版(2019)必修第三册
二、单元整体概述-单元情境&学习任务
单元情境 古代，人们用弩来加速弓箭，箭的速度能达到10m/s数量级； 后来，人们又在枪膛中用火药加速子弹，子弹的速度能达到 100m/s数量级；而现代，人们需要用高速的微观粒子来进行 科学研究，其速度的数量级达到10000000m/s，那是怎样加速 的呢？
指导学生回扣教材， 结合电场强度和电 场线来描述电场， 学会用电势和等势 面来描述电场；结 合271BAY视频资源， 知道什么是电容器， 电容什么？怎样定义电容？
学习活动三、构建“静电场中的能量”内容结构体系
三、四个阶段及学习活动——探究建构
学习目标 1.探究描述静电场的能的性质的物理量，推导电势差及与电场强度的关系，会判断电场中电 势能、电势的高低。 2.通过实验，观察电容器在充放电过程中电流与电压的变化，分析电荷量变化及能量转化情 况，说明电容是如何定义的及由哪些因素决定。 3.能够从运动和力的关系、功和能量变化的关系的角度分析带电粒子在静电场中的运动问题 。【情境任务】
思考：精确的实验表明，一个电容器所带的电荷量Q与两极板之间的电势差U之比是不变的。 怎样描述一个电容器储存电荷的能力？类比水容器。
2.探究影响平行板电容器电容的因素 按图中所示组装实验器材，并给平行板电容器带上电，依次改变电容器极板的正对面积S、极 板间的距离d、在极板间插入电解质，观察实验现象并记录，分析影响平行板电容器电容的因
电子被加速器加速后轰击重金属靶时，会产生射线，可用于放射治疗。图中展示了一台医用电子直线 加速器。电子在加速器中是受到什么力的作用而加速的呢？电子最后的速度与什么因素有关？
学习活动四、探究描述电场的能的性质的物理量
电磁学知识结构图
多个点电荷平衡 定义：E=
F ,E 与 F、q、无关。 q
点电荷场强 E=k
库仑定律
力 的 特 性 电 场 能 的 特 性
公式
F=k
q1q 2 r2
适用于真空中的点 电荷之间
电 场 强 度
矢量性：方向规定为正检验电 荷受力的方向。 单位：牛顿/库仑或伏/米。
Q r2
电荷的 电势能
电势 U= q
永磁体磁场 磁场的 产 生 电流磁场 磁感强度 磁场的 性 质 磁通量
单位:特(牛/安·米)或韦伯/米 2 矢量性：B 的方向即磁场方向， B、F、L 的方向关系由左手定 则确定。 磁感线 意义： ①磁感线的疏密表示磁场 强弱； ②磁感线的方向表示磁场 方向。 大小：ε =BLV 方向：右手定则 大小：ε =n
ε =U+U′
功率形式 Iε =IU+I2r
电 路
1 1 1 R R1 R2
电功 W=IUt 带电粒子在电磁 复合场中的运动
电 阻
欧姆定律
I=
U R
电功率 P=IU 电热 Q=I2Rt
电阻定律
R=ρ
L S
定义 直线电流磁场 通电螺线管磁场
B=
F IL
安培力 F=BIL 方向：左手定则 洛仑兹力 f=BqV 方向：左手定则
t
方向：楞次定律 交变电流 自感与 互 感 自感现象 互感现象 变压器 即时值 U=Umsinω t U= I=Imsinω t
U1 n1 = U 2 n2
有效值f
P 出=P 入(理想变压器)
周期、频率、角频率 T=
单位：伏(焦/库)
电场线 意义：①电场线疏密表示强度 大小；②电场线方向表示正检 验电荷受力方向；③电场线方 向是电势降落最快的方向； ④电场线与等势面处处垂直。
【静电场结构图】
物理选修3-1（基础知识-静电场-v1.0版）摩擦起电：等量异种电荷试探电荷：点电荷电场强度的叠加：矢量和场源电荷：电荷Q的电场匀强电场：平行+等距+同向+大小一致物体带电的三种方式感应起电：远异进同（静电感应现象）电场强度E=F/Q N/C（注：E与F/Q无关联）电场线：其上的某点切线为场强的方向静电平衡状态正电荷电场力受力方向相同接触起电：同种电荷方向负电荷电场力受力方向相反总是正电荷-指向-负电荷内部合场强处处=0 (中和)两者电量为Q1 + Q2 越密集外表面任一点场强方向⊥表面 2 点电荷的场强E=KQ/r2 场强越大表面为等势面（注：E与KQ/r2关有联）Q=1.76x1011 电场线为直线上的电荷AB电荷量=e整数倍：Q-q 库伦/C +Q电场：远离箭头场强大导体电荷分布元电荷/电子/点电荷/e=1.6x10-19C 方向：以电荷Q位置为圆心画圆匀强场：相等+Q：E沿半径向外 -Q电场:远离箭头场强小静电场净电荷只分布在外表面比荷/正数=电荷量/质量正数 -Q：E沿半径向内[尖端放电现象]外表面越尖锐净电荷密度越大元电荷/电子=e/em=1.76x1011 简记：内附等量点电荷的场强分布特点（资料上）凹陷位置几乎无净电荷电子数=电荷量/元电荷e 条件:真空+静止点电荷UAB=Ed d电场线上的投影静电屏蔽现象 Or表面电荷均匀分布场强方向为电势变化快的方向1.空腔导体（壳子/罩子）库仑定律：静电力F = KQ1Q2外不影响内，而内影响外（电场力） r2 方向：同斥异吸 WAB与qUAB无关联推论：匀强电场中，平行且相等2.接地导体WAB=qU AB=q(αA-αB ) 的线段两端点电势差相等。
内部影响外部K=9x109N〃m2/C2 特性：力的一切性质场强越大沿着电场线方向电势变化越快UAB=WAB/q三点电荷平衡的规律：同性两边异性中间重点：两点电荷的静电力定性分析：相等两段，密的UAB＞疏的UBC 公式整理中间电量最小，两边越远越大不受其他电荷/外力的影响条件：任何静电场√[Q1Q3]=√[Q1Q2]+√[Q2Q3 ]等量电荷电场的电势分布特点（资料上）场源法：试探电荷离同性场源电荷越近，电势能就越大电势差/伏特V--- UAB=αA-αB电场线法：正顺小而负顺达（顺：顺着电场线方向）（始末位置有关）UBA=αB-αA电势能Ep大小判断电场力做功法：无论正负电荷，正功势能减少，负功势能增大 UAB = - UBA静电力做功W=qEd 【等势面总是垂直电场线、同一等势面上移动电荷不做功、越密集场强越大】投影d=Lcosβ 等势面：电势相等的面电场线法：电势总是高-指向-低静电力正功 UAB＞0 只与初末位置有关：WAB=EPA-EPB=-△Ep（场强）电势：α=Ep/q 伏特 V=1J/C 场源法：离正电场越近就越大静电力负功 UAB＜0（注：不能取绝对值）电势高低判断：W静电力 + W其他力 = 动能Ek 关系：正电荷：电势越大，电势能也越大：负电荷：电势越大，电势能越小物理选修3-1（基础知识-静电场-v1.0版）沿电场线平行的方向进入匀强电场加速状态分析受到的电场力在运动方向的直线上所以匀变速直线运动电介质分类：云母/陶瓷/纸质/电解电容器种类条件：彼此绝缘（电介质）相距很近静电场动力学模式：匀强电场，电场力恒力电容分类：带电粒子在电场中的运动固定电容器电容器的带电量：一个板极带电量绝对值a=F/m=Eq/m=Uq/md 带正电荷粒子静止出发可变电容器求速度的两种模式2as=vt2-v02电容器的电容击穿电压两极电荷量相等电性相反v2=2ad=2uq/m额定电压充电/放电特点（资料中）充电：从电源中获取电场能粒子很小，忽略重力功能模式：可以匀强也可以非匀强电容器电荷量放电：电场能转化其他能（无特殊说明）C=Q/U （注意：C与QU无关联）如果只受电场力作用W= mv2 - 0静电场重要推论：Q1 Q2 Q2 – Q1 △Q 2εr 常数电势差 C = U1 = U2 = U2 –U1 = △U动能 qU= Ek2 - Ek1 平行板电容器的电容C=εr S 单位：F 法拉/法重点使用任何电场4πkd电介质：非真空真空时没有εr极板电荷密度越大，电场线越密集，场强就越大初速度v0的正电荷沿场强方向在电场力作用下从正极板到负极板的匀加速直线到达负极板的速度平行板间的场强特点电荷量Q不变时，两极板的正对面积S不变时，两极板的距离改变不导致场强改变v2=v O2 + 2uq/m电荷量Q不变时，两极板的正对面积S变大时，电荷变疏场强减弱，反之增大。
导行波的概念
(1) 导行波的概念：由传输线所引导的，能沿一定方向传播的电磁波称为“导行波”。
导行波的电场E 或磁场H 都是x、y、z 三个方向的函数。
导行波可分成以下三种类型：(A) 横电磁波（TEM 波）：TEM 波的特征是：电场E 和磁场H 均无纵向分量，亦即：0 , 0 zzHE。
电场E 和磁场H ，都是纯横向的。
TEM 波沿传输方向的分量为零。
所以，这种波是无法在波导中传播的。
(B) 横电波（TE 波）：TE 波即是横电波或称为“磁波”（H 波），其特征是0 zE ,而0 zH。
亦即：电场E是纯横向的，而磁场H 则具有纵向分量。
(C) 横磁波（TM 波）：TM 波即是横磁波或称为“电波”(E 波)，其特征是0 zH ，而0 zE 。
亦即：磁场H是纯横向的，而电场E 则具有纵向分量。
TE 波和TM 波均为“色散波”。
矩形波导中，既能传输mnTE波，又能传输mnTM波（其中m代表电场或磁场在x 方向半周变化的次数，n 代表电场或磁场在y 方向半周变化的次数)。
(2) 色散波的特点：由于TE 波及TM 波与TEM 波的性质不同。
色散波就有其自身的特点： (a) 临界波长c：矩形波导中传播的色散波，都有一定的“临界波长”。
只有当自由空间的波长 小于临界波长c时，电磁波才能在矩形波导中得到传播。
mnTE波或mnTM波的临界波长公式为：222b n a m c(6-2-1)(b)波导波长g和相速V 、群速Vc ：色散波在波导中的波长用g表示。
波导内由入射波与反射波叠加而成的合成波，其相平面传播的速度称为相速V 。
群速cV 是表示能量沿波导纵向传播的速度，其关系为2c V Vc。
因为，波导中电磁波是成“之”字形并以光速传播的。
所以，波导波长g将大于自由空间的波长 。
同时，相速V也大于光速C 。
它们之间的相互关系为：21c g(6-2-2)21c gcf V (6-2-3)图6-2-1示出了电磁波在波导中传播的方向。
广东 广州初高中 中学物理 考纲 知识点 重难点 结构图
中学物理知识点重难点结构图（一）高中物理基本知识考点重难点分析：
同程度上也考查了与之相关的能力。
同时，在应用某种能力处理或解决具体问题的过程种也伴随着发现问题、提出问题的过程。
因而高考对考生发现问题和提出问题能力的考查渗透在以上各种能力的考查中。
物理考试范围包括力学、热学、电磁学、原子物理内容。
对各部分知识内容要求掌握的程度，在表1用字母Ⅰ、Ⅱ标出。
Ⅰ、Ⅱ的含义如下：
Ⅰ．对所列知识要知道其内容及含义，并能在有关问题中识别和直接使用，与课程标准中“了解”和“认识”相当。
Ⅱ．对所列知识要理解其确切含义及与其他知识的联系，能够进行叙述和解释，并能在实际问题的分析、综合、推理和判断等过程中运用，与课程标准中“理解”和“应用”相当。
（二）初中物理基本知识考点重难点分析
考查学生的对相关的物理概念认知，理解，科学探究能力、应用知识能力，和分析、概括能力以及创新意识、自学能力、信息收集和处理能力。
静电场知识结构图
静电场知识结构图一、静电场的的基本原理和规律： １．电荷守恒定律：(1)两种电荷： 用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电；用毛皮摩擦过的硬橡胶棒带负电 (2)电荷守恒定律：电荷不能创造也不能消灭，只能从一个物体转移到另一个物体上，或从物体部分转到另一部分。
2.库仑定律： (1)内容：在真空或空气中两个点电荷间的相互作用力跟它们所带电量的乘积成正比，跟它们距离的平方成反比，作用力的方向在它们的连线上。
(2)表达式： 221rq q kF (K=9×109N.m 2/c 2) (1)理解说明：A ．条件： 真空或空气中；点电荷 B ．两个小球相互接触先中和电荷再等分电量.C ．库仑不是基本单位；满足牛三律.D ．K 叫静电引力恒量，是通过库仑扭秤测出来的２．场的叠加原理：(1)场强的叠加： 多电荷共同激发的电场某点的场强等于每个电荷各在该点激发电场场强的矢量和．(2)电势的叠加： 多电荷共同激发的电场某点的电势等于每个电荷各在该点激发电场电势的代数和．二、描述静电场的物理量： 1.场强：(1)定义：场中某点场强的大小定义为检验电荷q 在该点所受的电场力F 与电量q 的比值；电场强度的方向与正电荷的受力方向相同.E=F/q(2)理解说明： E 是描述电场强弱和方向的物理量，它的大小和方向只由场本身的性质所决定，与检验电荷的性质及是否存在无关； 电荷所受电场力的性质由场的性质与电荷的性质共同决定． F=Eq(３).电场强度的计算公式：(a)定义式： E=F/q (适用于任何电场) (b) 点电荷场强公式：E=2r Qk(Q 是场源电荷的电量；r 是场点到源点间的距离.) (c) 匀强电场的场强公式： E=U/d (d 是两点的连线在电场线方向的投影) 2.电势：(1)场力做功的特点： 重力、 分子力 、电场力做功与路径无关； 由功是能量转化的量度可知力做了多少正功，物体的势能就减少多少； 场力做了多少负功，物体的势能就增加多少。
电介质物理学
电介质物理学绪论电介质(dielectric)是在电场作用下具有极化能力并能在其中长期存在电场的一种物质。
电介质具有极化能力和其中能够长期存在电场这种性质是电介质的基本属性．也是电介质多种实际应用(如储存静电能)的基础。
静电场中电介质内部能够存在电场这一事实，已在静电学中应用高斯定理得到了证明，电介质的这一特性有别于金属导体材料，因为在静电平衡态导体内部的电场是等于零的。
如果运用现代固体物理的能带理论来定义电介质，则可将电介质定义为这样一种物质：它的能级图中基态被占满．基态与第一激发态之间被比较宽的禁带隔开，以致电子从正常态激发到相对于导带所必须的能量，大到可使电介质变到破坏。
电介质的能带结构可以用图一示意，为了便于将电介质的能带结构和半导体、导体的能带结构相比较，图中分别画出了它们的能带结构示意图．电介质对电场的响应特性不同于金属导体。
金属的特点是电子的共有化，体内有自由载流子，从而决定了金属具有良好的导电件，它们以传导方式来传递电的作用和影响。
然而，在电介质体内，一股情况下只具有被束缚着的电荷。
在电场的作用下，将不能以传导方式而只能以感应的方式，即以正、负电荷受电场驱使形成正、负电荷中心不相重合的电极化方式来传递和记录电的影响。
尽管对不同种类的电介质，电极化的机制各不相同，然而，以电极化方式响应电场的作用，却是共同的。
正因为如此研究电介质在电场作用下发生极化的物理过程并导出相应的规律，是电介质物理的一个重要课题。
由上所述，电介质体内一般没有自由电荷，具有良好的绝缘性能。
在工程应用上，常在需要将电路中具有不同电势的导体彼此隔开的地方使用电介质材料，就是利用介质的绝缘特性，从这个意义上讲，电介质又可称为绝缘材料(Insulating material)或绝缘体(insulator)。
与理想电介质不同，工程上实际电介质在电场作用下存在泄漏电流相电能的耗散以及在强电场下还可能导致电介质的破坏。
因此，如果将电介质物理看成是一种技术物理，那么除要研究极化外，还要研究有关电介质的电导、损耗以及击穿特性，这些就是电介质物理需要研究的主要问题。
力、电、光、热、原子物理学知识总结
带电粒子在电磁 复合场中的运动
电 阻
欧姆定律
I=
U R
电功率 P=IU 电热 Q=I2Rt
电阻定律
R=ρ
L S
定义 永磁体磁场 磁场的 产 生 电流磁场 通电螺线管磁场 磁感强度 磁场的 性 质 磁通量 直线电流磁场
B=
F IL
安培力 F=BIL 方向：左手定则 洛仑兹力 f=BqV 方向：左手定则
电磁波谱 无线电波、红外线、可见光、 紫外线、伦琴射线、r 射线，由低频到高 频，构成了范围非常广阔的电磁波谱。
它的运算符合平行四边形定则。 体的运动状态两个方面。
重力
由地球对物体的吸引而产生。方向：总是竖直向下。大小 G＝mg。g 为重力加速度，由于物体到地心的距离变化和地球自转的影
响，地球周围各地 g 值不同。在地球表面，南极与北极 g 值较大，赤道 g 值较小；通常取 g=9.8 米／秒 2。 重心的位置与物体的几何形状、质量分布有关。 任何两个物体之间的吸引力叫万有引力， F
G
三 种 常 见 的 力
Mm R2
。通常取引力常量 G＝6.67×10-11 牛·米 2／千克 2。物体的重力可以认为是
地球对物体的万有引力。
弹力
弹力产生在直接接触并且发生了形变的物体之间。支持面上作用的弹力垂直于支持面；绳上作用的弹力沿着绳的收缩方向。
胡克定律 F=kx，k 称弹簧劲度系数。
滑动摩擦力 摩 擦 力
单位:韦伯/米 2（特）
mv 2m ,T= Bq Bq
磁 学
产生 条件 导体切割磁感线运动 法拉第电磁感应定律㈠
大小：ε =BLV 方向：右手定则 大小：ε =n 法拉第电磁感应定律㈡