电场部分是高中生在物理学习中遇到的第一个难点部分,因为需要接触一种新的性质力,并理解由这种力导出的电场强度、电势、电势差、电势能、等势面等概念以及相应的公式和定理。理解好这些内容当然很重要,但物理真正的难点在于应用。除了基本概念判断、公式应用外,电场计算题是这部分的重点和难点。
电场计算题型较多高中物理电场计算题,但一般涉及运动、受力分析、多过程分析、动能定理、动量守恒定律等内容。可以说电场计算题是综合题型,考查的知识点较多。要想做好这类题型,除了掌握电场的知识外,还必须熟练掌握受力分析、运动分析和函数关系应用技能。从电场的角度看,这类题型可分为均匀电场和非均匀电场两大类。均匀电场往往包括大范围均匀电场和区域均匀电场,区域均匀电场包括单个区域或交替出现的多个区域。非均匀电场一般是点电荷形成的电场或电场强度随时间均匀变化的电场。与电场有关的解法无非就是求电场强度、电场力、电势、电势差、电势能或两点间距离等物理量的值。 求解电场强度时,需要分析电场类型,通式为电场强度定义公式E=F/q,对于均匀电场,也可采用E=U/d,对于点电荷形成的电场,采用E=KQ1Q2/r2。电场强度的变化也可以由电位随距离变化的曲线计算出来。电场力可用上述电场公式求解,也可用力分析中的力平衡、牛顿第二定律求解。电势、电位差、电势能一般可用公式UAB=WAB/q和动能定理联合求解。对于这三个物理量,要注意它们的正负性,计算时代入正负号网校头条,不要省略。一般与电场计算问题有关的物体运动有匀速直线运动、匀速加速直线运动、圆周运动、准抛物运动、周期运动和往复运动等。 对于匀速直线运动和匀速加速直线运动,可利用有关运动学公式求解。对于圆周运动,一般考察向心力公式、过最高点条件、不脱轨条件。准抛射运动一般为准水平投影,也有准斜投影的。电场力与重力的合力可看作“等效重力”,再用运动分解法求解。周期运动一般可类比简谐振动定律求解,一般通过求时间、离平衡点最远的电场强度、电势等求得。往复运动一般需判断物体的最终状态,一般为静止或匀速状态。 此时需要求解物体最终的静止位置、之前行进的总距离或开始匀速运动的临界状态下的电场强度等。对于有区域分布的电场高中物理电场计算题,一般需要分类讨论,讨论物体的最终状态和有关条件。
总的来说,解决电场计算问题的步骤离不开题面回顾、电场判断、受力分析、运动分析、过程分析、分类讨论、隐式临界条件分析等,应用到的公式和定律有E=F/q、E=U/d、E=KQ1Q2/r2、UAB=WAB/q、向心力公式、动能定理等。