(人教版)高中物理选修3-1全书知识点大总结
人教版物理选修3-1全书知识点总结
第一章：静电场
【要点梳理】
要点一、与电场有关的平衡问题
1．同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引．库仑力实质上就是电场力，与重力、弹力一样，它也是一种基本力．注意力学规律的应用及受力分析．
2．明确带电粒子在电场中的平衡问题，实际上属于力学平衡问题，其中仅多了一个电场力而已．
3．求解这类问题时，需应用有关力的平衡知识，在正确的受力分析的基础上，运用平行四边形定则、三角形定则或建立平面直角坐标系，应用共点力作用下物体的平衡条件、灵活方法（如合成分解法，矢量图示法、相似三角形法、整体法等）去解决．
要点诠释：
（1）受力分析时只分析性质力，不分析效果力；只分析外力，不分析内力．
（2）平衡条件的灵活应用．
要点二、与电场有关的力和运动问题
带电的物体在电场中受到电场力作用，还可能受到其他力的作用，如重力、弹力、摩擦力等，在诸多力的作用下物体可能处于平衡状态（合力为零），即静止或匀速直线运动状态；物体也可能所受合力不为零，做匀变速运动或变加速运动．处理这类问题，就像处理力学问题一样，首先对物体进行受力分析（包括电场力），再根据合力确定其运动状态，然后应用牛顿运动定律和匀变速运动的规律列等式求解．
要点三、与电场有关的功和能问题
带电的物体在电场中具有一定的电势能，同时还可能具有动能和重力势能等．因此涉及与电场有关的功和能的问题可用以下两种功和能的方法来快速简捷的处理，因为功与能的关系法既适用于匀强电场，又适用于非匀强电场，且使同时不须考虑中间过程；而力与运动的关系法不仅只适用于匀强电场，而且还须分析其中间过程的受力情况运动特点等．
1．用动能定理处理，应注意：
（1）明确研究对象、研究过程．
（2）分析物体在所研究过程中的受力情况，弄清哪些力做功，做正功还是负功．
（3）弄清所研究过程的初、末状态．
2．应用能量守恒定律时，应注意：
（1）明确研究对象和研究过程及有哪几种形式的能参与了转化．
（2）弄清所研究过程的初、末状态．
（3）应用守恒或转化列式求解．
要点诠释：
（1）电场力做功的特点是只与初末位置有关。与经过的路径无关．
（2）电场力做功和电势能变化的关系：电场力做正功．电势能减小，电场力做负功，电势能增加，且电场力所做的功等于电势能的变化（对比重力做功与重力势能的变化关系）．（3）如果只有电场力做功，则电势能和动能相互转化，且两能量之和保持不变．这一规律虽然没有作为专门的物理定律给出，但完全可以直接用于解答有关问题．
要点四、巧用运动合成与分解的思想分析带电体在复合场中的运动问题
带电体在电场和重力场的复合场中，若其运动既非类平抛运动，又非圆周运动，而是一般的曲线运动，在处理这类较复杂的问题时，既涉及力学中物体的受力分析、力和运动的关系、运动的合成与分解、功能关系等概念和规律，又涉及电场力、电场力做功、电势差及电势能等知识内容，问题综合性强，思维能力要求高，很多学生感到较难，不能很好地分析解答。其实，处理这类问题若能巧妙运用的分解思想，研究其两个分运动，就可使问题得到快捷的解决．
第二章：恒定电流
【要点梳理】
一、电路涉及的物理概念
电流：定义式
q
I t =
，微观表达式I nqSv =
电压：定义式
W
U q =
，导体两端电压U IR =，是产生电流的必要条件之一。
电阻：定义式
U R I =
，
决定式
L
R S ρ
=（电阻定律） 电动势：
W E q =
非
，维持电路两端的电压→
电功：W UIt =?纯电阻电路中2
2
U W I R t t
R ==
意义：反映电源把其它形式的能转化为电能的本领 量值：电源开路时的路端电压 单位：伏（V ）
电功率：W P UI t ==?
纯电阻电路中
22
U W I R R == 电热：由焦耳定律计算
2
Q I R t =，在纯电阻电路中电热等于电功：Q W =
二、电路的特点
三、基本规律
电源的总功率：P EI =总
电源的输出功率：2
2
2
()E P UI P I R R R r =???→==
+出出纯电阻
电源的消耗功率：2
P I r =内
关系：P P P =+总出内 效率：P U R
P E R r
ηη=
=
???→=
+出总
纯电阻 闭合电路中的功率
焦耳定律：
2
Q I Rt =,适用于电流通过任何用电器发热的计算。
四、电路实验
描绘灯泡的伏安特性曲线 测定金属的电阻率
测定电源的电动势和内阻
多用电表的使用
五、需要注意的问题
1．电流的计算
其难点在于对于任取的一个截面计算在一段时间t 内通过该截面的电量Q ，其技巧在于一段时间t 的选取。如一个做匀速圆周运动的电荷对应的等效环形电流的计算，取t T =最好确定通过某截面的电量。
2．对闭合电路中能量转化所涉及的诸多概念的理解 例如电源非静电力做的功
=W qE EIt
=非，表示时间t 内其它形式的能转化为电能的多少。
W P EI
t
=
=非总
是电源的总功率，表示在一个具体电路中电源将其它形式的能转化为电
能的快慢。
P UI =则表示电场力做功将电能转化为其它形式能的快慢。 3．在焦耳热的计算中不能随意地用Q W =
在焦耳热的计算中不能随意地用Q W =，只有保证焦耳定律的形式
2
Q I Rt =不变，才能用于任何电路中电热的计算。如果将Q 写成
2
U Q UIt t R ==，只能用于纯电阻电路电热的计算。
4．闭合电路欧姆定律与其它关系的区别必须引起注意
例如
E
I R r =
+仅适用于纯电阻电路，而E U U =+内则适用于任何电路。E U U =+内是
能的转化和守恒定律在电路中的必然结果，所以它具有更广泛的适用性。 5．电路的简化是电路计算的关键环节
除了电路整形，等势点合并分离外，电表的理想化、电表的等效、电容电路的处理必须理解和掌握。
6．对电路进行动态分析是电路知识的综合运用
必须熟练地掌握动态分析的顺序，理解各电路量变化的原因。 7．电源的输出功率存在极值
当R r =时
2
max 2
4E P r =，可以将r 视为等效电源内阻以便解决更广泛一些的问题。应当明确，电源输出的功率最大，并非电源功率最大，也并非电源的效率最高。 8．伏安法测电阻时电流表内外接法的判断不可片面 要在比较
x
R 与
A
R 、
V
R 的关系后得出结论，不可只做
x
R 与
A
R 的比较后就决定电流表
的接法。
9．滑动变阻器的限流式和分压式接法各有妙用 弄清它们各自接法的特点和区别选择使用。 10．测定电源电动势和内阻的多种方法
V
r U =
12U U ++
（1）偶然误差：主要来源于电压表和电流表的读数以及作U I -图象时描点不很准确。 （2）系统误差：来源于电压表的分流作用。导致电流表示数比干路电流略小。 U E Ir =-中I 是通过电源的电流，而本实验用图甲所示的电路是存在系统误差的，这是由于电压表分流
V
I ，使电流表示数
I 测
小于电池的输出电流
I 真
。
因为
V
I I I =+真测，而
V V
U
I R =
，U 越大，
V
I 越大：U 趋于零时，
V
I 也趋于零。所以
它们的关系可用图乙表示，测量图线为AB ，真实图线为'
A B ．
由图线可看出r 和E 的测量值都小于真实值。
r r 真
＜测，
E E 真
＜测.
要点诠释：
○1外电路短路时，电流表的示数I 测
等于干路电流的真实值，所以图乙中AB 、'
A B 两
图线交于短路电流处。 ○2当路端电压为
1
U 时，由于电流表示数
I 测
小于干路电流
I 真
，所以AB 、'
A B 两图线
出现了图示的差异。
（3）伏安法测E 、r 还可接成如图所示实验线路。 由于电流表的分压作用，因为
'A A
U U U U IR =+=+真测测，
A
R 为电流表的内阻，这样
在U I -图线上对应每一个I 应加上一修正值
A
U I R ?=?，由于
A
R 很小，所以在I 很小时，
U ?趋于零，I 增大，U ?也增大，理论与测量值的差异如图丁所示。
由图可知：
E E =真
测，
r r 真
＞测（内阻测量误差非常大）。
要点诠释：
一般电源的内阻都较小，与电流表的内阻相差不大，而电压表的内阻远大于内阻，也远大于测量电路中的外电阻，所以为减小误差，我们采用如图甲所示的电路，而不采用如图丙所示的电路。
12．伏安法测电阻的两种接法的选择
为减小伏安法测电阻的系统误差，应对电流表外接法和内接法作出选择，其方法是： （1）阻值比较法：先将待测电阻的粗略值和电压表、电流表内阻进行比较，若x V
R R ”，
宜采用电流表外接法；若
x A
R R ，宜采用电流表内接法。
（2）临界值计
算法：当内外接法相对误差相等时，有x
A x V R R R R =
，所以
()x A V A V R R R R R =为临界值。当
x A V R R R ＞（即
x
R 为大电阻）用内接法；当
x A V
R R R ＜（即
x
R 为小电阻）用外接法；
x A V
R R R =，内、外接法均可。
如A
R 与
V
R 间不是
V A
R R 关系，则可用：当
V x x A
R R
R R ＞时，用电流表外接法；当
V x x A
R R R R ＜时，用电流表内接法。
（3）实验试探法：按图接好电路，让电压表一根接线P 先后与a b 、处接触一下，如果电压表的示数有较大的变化（电流表的分压作用明显），而电流表的示数变化不大（电压表分流作用不大），则可采用电流表外接法；如果电流表的示数有较大的变化，而电压表的示数变化不大，则可采用电流表的内接法。
第三章：磁场
【要点梳理】
要点一、几种常见磁场及磁感线的画法
1．几种常见磁场
（1）如图甲所示为条形磁铁和蹄形磁铁的磁感线。
条形：磁体外部为非匀强磁场，磁极处最强；蹄形：蹄口内为匀强磁场。
（2）如图乙所示为直线电流形成的磁场的磁感线，其形态为围绕直导线的一族同心圆，是非匀强磁场，离导线越近，磁场越强。
说明：图中的“×”号表示磁场方向垂直进入纸面，“·”号表示磁场方向垂直离开纸面。
（3）如图丙所示为环形电流形成磁场的磁感线，环内的磁场比环外的磁场强。
（4）通电螺线管的磁场：两端分别是N极和S极；管内是匀强磁场，磁感线方向由S极指向N极，管外为非匀强磁场，磁感线由N极指向S极，画法如图丁所示。
（5）直线电流的磁场、环形电流的磁场、通电螺线管的磁场都可通过安培定则判断。若知道了电流磁场的方向，也可以反过来判断电流的方向，若是自由电荷做定向移动时形成“等效电流”，也可用来判断“等效电流”的磁场。
2．对磁感线的理解
（1）磁感线的特点：
①磁感线上任一点的切线方向表示该点的磁场方向，即小磁针北极受力方向或小磁针静止时北极指向。
②磁感线疏密表示磁场强弱，即磁感应强度大小。
（2）直流电流、通电螺线管、环形电流的磁场方向可用安培定则判断。
（3）磁感线虽然能用实验模拟其形状，但实际不存。在条形磁铁外部，磁感线由N极出发，进入到S极，内部由S极回到N极，形成闭合的曲线。
（4）直线电流周围磁场离导线越近，磁场越强；离导线越远，磁场越弱。
要点二、磁感应强度和磁通量
1．对磁感应强度方向的理解
（1）磁感应强度的方向即磁场的方向。磁场的方向是有规定的，即在磁场中某点的磁场方向规定为小磁针N极受力的方向，与S极受力的方向相反。
（2）在磁场中不同位置，磁场往往具有不同的方向。
（3）磁感应强度是矢量，遵循平行四边形定则。如果空间同时存在两个或两个以上的磁场时，某点的磁感应强度B是各磁感应强度的矢量和。
2．对磁感应强度的意义和定义的理解
（1）通电导线与磁场方向垂直时，它受力的大小既与导线的长度L 成正比，又与导线中的电流I 成正比，即与I 和L 的乘积IL 成正比，用公式表示为F=ILB ，式中B 是比例系数，它与导线的长度和电流的大小都没有关系。B 正是我们寻找的表征磁场强弱的物理量——磁
感应强度。由此，在导线与磁场垂直的最简单情况下F
B IL =
。磁感应强度B 的单位由F 、
I 和L 的单位共同决定。
（2）在定义式
F
B IL =
中，通电导线必须垂直于磁场方向放置。因为磁场中某点通电导线受
力的大小，除和磁场强弱有关以外，还和导线的方向有关。导线放入磁场中的方向不同，所受磁场力也不相同。通电导线受力为零的地方，磁感应强度B 的大小不一定为零。 （3）磁感应强度B 的大小只取决于磁场本身的性质，与F 、IL 无关。 （4）通电导线受力的方向不是磁场磁感应强度的方向。
（5）磁感应强度的定义式也适用于非匀强磁场，这时L 应很短很短，IL 称作“电流元”，相当于静电场中的“点电荷”。 3．对磁通量的理解 （1）磁通量的定义
公式Φ=BS 中的B 应是匀强磁场的磁感应强度，S 是与磁场方向垂直的面积，因此可以理解为
⊥
Φ=BS 。如果平面与磁场方向不垂直，应把面积S 投影到与磁场垂直的方向上，求出投影面积
⊥S ，代入到
⊥
Φ=BS 中计算，应避免硬套公式BSsin Φ=θ或BScos Φ=θ。
如图所示，通过面S 的磁通量
··⊥Φ==B S B Scos θ
。
（2）磁通量的变化
一般有下列三种情况：
①磁感应强度B 不变，有效面积S 变化，则
0·?Φ=ΦΦ=?t B S
－。
②磁感应强度B 变化，磁感线穿过的有效面积S 不变，则0·?Φ=ΦΦ=?t B S
－。
③磁感应强度B 和回路面积S 同时发生变化的情况，则
?Φ=ΦΦt －。
（3）注意的问题
①平面S 与磁场方向不垂直时，要把面积S 投影到与磁场垂直的方向上，即求出有效面积。
②可以把磁通量理解为穿过面积S 的磁感线的净条数，相反方向穿过面积S 的磁感线可以互相抵消。
③当磁感应强度和回路面积同时发生变化时，
?Φ=ΦΦt －，而不能用·
?Φ=??B
S
计算。
要点三、安培力
1．对安培力方向的理解
（1）安培力的方向总是垂直于磁场方向和电流方向所决定的平面。在判断时首先确定磁场与电流所确定的平面，从而判断出安培力的方向在哪一条直线上，然后再根据左手定则判断出安培力的具体方向。
（2）当电流方向跟磁场方向不垂直时，安培力的方向仍垂直电流与磁场所决定的平面，所以仍可用左手定则来判断安培力的方向，只是磁感线不再垂直穿过手心。
（3）注意区别安培力的方向和电场力的方向与场的方向的关系，安培力的方向总是与磁场的方向垂直，而电场力的方向与电场的方向平行。 2．对安培力大小的理解
计算安培力大小时，要注意理解和灵活应用公式F ILB =和F ILBsin θ=。 （1）公式F ILB =中L 指的是“有效长度”。当B 与I 垂直时，F 最大，F ILB =；当B 与I 平行时，F=0。
弯曲导线的长效长度，等于连接两端点直线的长度（如图甲）；相应的电流沿L 由始端流向末端。
（2）若磁场和电流成θ角时，如图乙所示。
将磁感应强度B 正交分解成B Bsin θ
⊥=和
B Bcos θ
=，而
B
对电流是没有作用的。
故
F B IL BILsin θ
⊥==，即F BILsin θ=。
（3）安培力公式一般用于匀强磁场，或通电导线所处区域B 的大小和方向相同。如果导线
各部分所处位置B 的大小 、方向不相同，应将导体分成若干段，使每段导线所处的范围B 的大小和方向近似相同，求出各段导线受的磁场力，然后再求合力。 要点四、洛伦兹力
1．对洛伦兹力大小的理解
洛伦兹力F qBvsin α=
①只有相对于磁场运动的电荷才可能受到洛伦兹力的作用，v 理解为电荷相对于磁场运动的速度，相对于磁场静止的电荷不受洛伦兹力作用，这一点与电场有根本的不同。
②当v B 时，电荷虽然相对于磁场运动但不受洛伦兹力作用。 ③当v B ⊥时，F qBv =最大。 ④
F qB vsin qv Bsin αα==（）（），vsin α（）理解为速度垂直B 的分量，Bsin α（）可以理解
为B 垂直于v 的分量。 2．对洛伦兹力方向的理解
由左手定则判断洛伦兹力的方向，使用时注意到负电荷受力方向的判断——四指指向负电荷运动的反方向。
①洛伦兹力的方向永远垂直于速度的方向，垂直于磁场的方向，垂直于磁场方向和速度方向所决定的平面，磁场的方向和速度的方向不一定垂直。
②电荷相对于磁场不同的运动方向可能对应相同的洛伦兹力的方向。 3．洛伦兹力的特点：
洛伦兹力永远垂直于速度的方向，不改变速度的大小，只改变速度的方向。 ①洛伦兹力永远不做功，不改变带电粒子的动能。 ②洛伦兹力能够改变运动状态产生加速度。
③洛伦兹力的大小和方向都随着速度的大小和方向而变化，这一点对分析电荷的运动情况非常重要。
要点五、带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动（不计重力） 1．力学方程
2
mv qBv r =
2．轨迹半径和周期
mv r qB =
，r v ∝，1
r B ∝
。
2m T qB π=
，1T B ∝，
m
T q ∝，T 与v 无关与轨迹半径无关。 3．带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的时间
2t T
απ=
，α为轨迹对应的圆心角。
要点六、带电粒子在正交场中的运动实例 1．速度选择器
qE qBv =
E v B =
2．霍尔效应
IB U K
d =
3．电磁流量计
U qBv qE q
d ==，4dU
Q B π=
4．磁流体发电机
BLv ε=
说明：以上几个实例之共性是：运动的电荷在洛伦兹力和电场力的作用下处于平衡状态，即
qE qBv =。