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1、第一節(jié)電場的力的性質(zhì)第一節(jié)電場的力的性質(zhì)課堂互動講練課堂互動講練經(jīng)典題型探究經(jīng)典題型探究知能優(yōu)化演練知能優(yōu)化演練第第一一節(jié)節(jié)電電場場的的力力的的性性質(zhì)質(zhì)基礎(chǔ)知識梳理基礎(chǔ)知識梳理基礎(chǔ)知識梳理基礎(chǔ)知識梳理一、電荷和電荷守恒定律一、電荷和電荷守恒定律1電荷電荷(1)元電荷：電荷量為元電荷：電荷量為e_的電荷叫的電荷叫做元電荷質(zhì)子和電子均帶元電荷電荷量做元電荷質(zhì)子和電子均帶元電荷電荷量(2)點電荷：點電荷：_對研究問題的影響可忽對研究問題的影響可忽略不計的帶電體稱為點電荷略不計的帶電體稱為點電荷2電荷守恒定律電荷守恒定律(1)起電方式：摩擦起電、接觸起電、感應(yīng)起電起電方式：摩擦起電、接觸起電、感應(yīng)起電
2、1.61019 C形狀和大小形狀和大小(2)帶電實質(zhì)：物體帶電的實質(zhì)是帶電實質(zhì)：物體帶電的實質(zhì)是_(3)內(nèi)容：電荷既不會創(chuàng)生，也不會消滅，它只內(nèi)容：電荷既不會創(chuàng)生，也不會消滅，它只能從一個物體能從一個物體_到另一個物體，或者從物體到另一個物體，或者從物體的一部分的一部分_到另一部分；在轉(zhuǎn)移過程中，電到另一部分；在轉(zhuǎn)移過程中，電荷的總量保持荷的總量保持_特別提示：特別提示：當完全相同的帶電金屬球相接觸時，當完全相同的帶電金屬球相接觸時，同種電荷電量平均分配，異種電荷先中和后平同種電荷電量平均分配，異種電荷先中和后平分分電子得失電子得失轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移不變不變二、庫侖定律二、庫侖定律1內(nèi)容：真空中
3、兩個靜止點電荷之間的相互作內(nèi)容：真空中兩個靜止點電荷之間的相互作用力，與它們的電荷量的乘積成用力，與它們的電荷量的乘積成_，與它們，與它們的的_成反比，作用力的方向在它成反比，作用力的方向在它們的連線上們的連線上2公式：公式：_ .式中的式中的k9.0109 Nm2/C2，叫做靜電力常量，叫做靜電力常量3適用條件：適用條件：(1)_ ；(2)真空中真空中特別提示：特別提示：當兩帶電體離得較近時，它們不能當兩帶電體離得較近時，它們不能視為點電荷，庫侖定律不再適用，但它們之間視為點電荷，庫侖定律不再適用，但它們之間仍存在庫侖力仍存在庫侖力正比正比距離的二次方距離的二次方點電荷點電荷三、電場、電場強
4、度和電場線三、電場、電場強度和電場線1電場電場(1)定義：存在于電荷周圍，能傳遞電荷間相互作定義：存在于電荷周圍，能傳遞電荷間相互作用的一種特殊物質(zhì)用的一種特殊物質(zhì)(2)基本性質(zhì)：對放入其中的電荷有力的作用基本性質(zhì)：對放入其中的電荷有力的作用2電場強度電場強度(1)意義：描述電場強弱和方向的物理量意義：描述電場強弱和方向的物理量(2)定義：放入電場中某點的電荷所受的定義：放入電場中某點的電荷所受的_跟它的跟它的_的比值的比值電場力電場力F電荷量電荷量q(3)公式：公式：E .單位：單位：V/m或或N/C.(4)方向：方向：_在該點的受力方向，是矢量在該點的受力方向，是矢量(5)決定因素：電場強
5、度取決于電場本身，與決定因素：電場強度取決于電場本身，與q無無關(guān)關(guān)3電場線及特點電場線及特點(1)電場線：電場線是畫在電場中的一條條有方向電場線：電場線是畫在電場中的一條條有方向的曲線，曲線上每點的的曲線，曲線上每點的_方向表示該點的電方向表示該點的電場強度方向場強度方向正電荷正電荷切線切線(2)電場線的特點電場線的特點電場線從電場線從_或無限遠處出發(fā)終止于或無限遠處出發(fā)終止于_或無限遠處或無限遠處 電場線不相交電場線不相交在同一電場里，電場線越密的地方場強越在同一電場里，電場線越密的地方場強越_正電荷正電荷負電荷負電荷大大(3)幾種典型電場的電場線幾種典型電場的電場線(如圖如圖611)圖圖6
6、11特別提示：特別提示：(1)電場線不是實際存在的線，電場線不是實際存在的線，而是為了形象地描述電場而假想的線而是為了形象地描述電場而假想的線(2)電場中某點場強的大小和方向與該點放電場中某點場強的大小和方向與該點放不放電荷以及所放電荷的大小和電性無關(guān)，不放電荷以及所放電荷的大小和電性無關(guān)，由電場本身決定由電場本身決定課堂互動講練課堂互動講練一、應(yīng)用庫侖定律需注意的問題一、應(yīng)用庫侖定律需注意的問題1適用條件適用條件庫侖定律只適用于真空中的點電荷，當帶電體間庫侖定律只適用于真空中的點電荷，當帶電體間的距離遠大于它們本身尺度時，可把帶電體看成的距離遠大于它們本身尺度時，可把帶電體看成點電荷雖然從數(shù)
7、學角度由點電荷雖然從數(shù)學角度由r0能得出能得出F的結(jié)的結(jié)論，但從物理角度分析，這一結(jié)論是錯誤的，因論，但從物理角度分析，這一結(jié)論是錯誤的，因為為r0時，兩電荷已不能再看成點電荷了時，兩電荷已不能再看成點電荷了2三點電荷平衡問題三點電荷平衡問題如圖如圖612所示，在一條直線上的三點所示，在一條直線上的三點A、B、C，自由放置點電荷，自由放置點電荷QA、QB、QC，每個電荷在庫，每個電荷在庫侖力作用下均處于平衡狀態(tài)的條件是：侖力作用下均處于平衡狀態(tài)的條件是：(1)正、負電荷必須相互間隔正、負電荷必須相互間隔(兩同夾異兩同夾異)(2)QAQB，QCQB(兩大夾小兩大夾小)(3)若若QCQA則則QB靠
8、近靠近QA(近小遠大近小遠大)圖圖612即時應(yīng)用即時應(yīng)用 (即時突破，小試牛刀即時突破，小試牛刀)1.(2011年寧波模擬年寧波模擬)真空中有兩個完全相同的金屬真空中有兩個完全相同的金屬小球，小球，A球帶球帶qA6.41016 C的正電荷，的正電荷，B球帶球帶qB3.21016 C的負電荷，均可視為點電的負電荷，均可視為點電荷求：荷求：(1)當它們相距為當它們相距為0.5 m時，時，A、B間的庫侖力為多間的庫侖力為多大？大？(2)若將兩球接觸后再分別放回原處，若將兩球接觸后再分別放回原處，A、B間的間的庫侖力又為多大？庫侖力又為多大？二、三個場強公式的比較二、三個場強公式的比較特別提醒：特別提
9、醒：使用以上三個公式時一定要注意它使用以上三個公式時一定要注意它們的適用條件們的適用條件即時應(yīng)用即時應(yīng)用 (即時突破，小試牛刀即時突破，小試牛刀)2.下列關(guān)于電場強度的兩個表達式下列關(guān)于電場強度的兩個表達式EF/q和和EkQ/r2的敘述，正確的是的敘述，正確的是()AEF/q是電場強度的定義式，是電場強度的定義式，F(xiàn)是放入電場是放入電場中的電荷所受的力，中的電荷所受的力，q是產(chǎn)生電場的電荷的電荷是產(chǎn)生電場的電荷的電荷量量BEF/q是電場強度的定義式，是電場強度的定義式，F(xiàn)是放入電場中是放入電場中電荷受的力，電荷受的力，q是放入電場中電荷的電荷量，它是放入電場中電荷的電荷量，它適用于任何電場適用
10、于任何電場CEkQ/r2是點電荷場強的計算式，是點電荷場強的計算式，Q是產(chǎn)生電是產(chǎn)生電場的電荷的電荷量，它不適用于勻強電場場的電荷的電荷量，它不適用于勻強電場三、電場疊加三、電場疊加1疊加原理：多個點電荷在電場中某點的電場強疊加原理：多個點電荷在電場中某點的電場強度為各個點電荷單獨在該點產(chǎn)生的電場強度的矢度為各個點電荷單獨在該點產(chǎn)生的電場強度的矢量和，這種關(guān)系叫電場強度的疊加，電場強度的量和，這種關(guān)系叫電場強度的疊加，電場強度的疊加遵守平行四邊形定則疊加遵守平行四邊形定則2等量同種電荷和等量異種電荷的電場等量同種電荷和等量異種電荷的電場(1)等量同種電荷的電場如圖等量同種電荷的電場如圖613甲
11、所示甲所示兩點電荷連線中點兩點電荷連線中點O處的場強為零，此處無電處的場強為零，此處無電場線場線兩點電荷連線中點兩點電荷連線中點O附近電場線非常稀疏，但附近電場線非常稀疏，但場強不為零場強不為零從兩點電荷連線中點從兩點電荷連線中點O沿中垂面沿中垂面(線線)到無限遠，到無限遠，電場線先變密后變疏，即場強先變大后變小電場線先變密后變疏，即場強先變大后變小兩點電荷連線中垂線上各點的場強方向和該直兩點電荷連線中垂線上各點的場強方向和該直線平行線平行關(guān)于關(guān)于O點對稱的兩點點對稱的兩點A與與A，B與與B的場強等大、的場強等大、反向反向圖圖613(2)等量異種電荷的電場如圖乙所示等量異種電荷的電場如圖乙所示
12、兩點電荷連線上各點的場強方向從正電荷指兩點電荷連線上各點的場強方向從正電荷指向負電荷，沿電場線方向場強先變小再變大向負電荷，沿電場線方向場強先變小再變大兩點電荷連線的中垂面兩點電荷連線的中垂面(線線)上，電場線的方上，電場線的方向均相同，即場強方向相同，且與中垂面向均相同，即場強方向相同，且與中垂面(線線)垂直垂直關(guān)于關(guān)于O點對稱的兩點點對稱的兩點A與與A、B與與B的場強等的場強等大同向大同向即時應(yīng)用即時應(yīng)用 (即時突破，小試牛刀即時突破，小試牛刀)3.(2010年高考海南卷年高考海南卷)如圖如圖614，M、N和和P是是以以MN為直徑的半圓弧上的三點，為直徑的半圓弧上的三點，O點為半圓弧的點為
13、半圓弧的圓心，圓心，MOP60.電荷量相等、符號相反的兩電荷量相等、符號相反的兩個點電荷分別置于個點電荷分別置于M、N兩點，這時兩點，這時O點電場強度點電場強度的大小為的大小為E1；若將；若將N點處的點電荷移至點處的點電荷移至P點，則點，則O點的場強大小變?yōu)辄c的場強大小變?yōu)镋2，E1與與E2之比為之比為()圖圖614經(jīng)典題型探究經(jīng)典題型探究庫侖定律的應(yīng)用庫侖定律的應(yīng)用 (2011年寧波質(zhì)檢年寧波質(zhì)檢)兩個放在絕緣架上的相兩個放在絕緣架上的相同金屬球，相距同金屬球，相距r，球的半徑比，球的半徑比r小得多，帶電小得多，帶電荷量大小分別為荷量大小分別為q和和3q，相互斥力為，相互斥力為3F.現(xiàn)讓這現(xiàn)
14、讓這兩個金屬球相接觸，然后分開，仍放回原處，兩個金屬球相接觸，然后分開，仍放回原處，則它們之間的相互作用力將變?yōu)閯t它們之間的相互作用力將變?yōu)?)【答案】【答案】C (2011年瑞安中學檢測年瑞安中學檢測)如圖如圖615所示，所示，M、N為兩個固定的等量同種正電荷，在其連線的中垂為兩個固定的等量同種正電荷，在其連線的中垂線上的線上的P點放一個靜止的負電荷點放一個靜止的負電荷(重力不計重力不計)，下列，下列說法中正確的是說法中正確的是()電場線分布特點的應(yīng)用電場線分布特點的應(yīng)用圖圖615A從從P到到O，可能加速度越來越小，速度越來越，可能加速度越來越小，速度越來越大大B從從P到到O，可能加速度先變
15、大，再變小，速度，可能加速度先變大，再變小，速度越來越大越來越大C越過越過O點后，加速度一直變大，速度一直變小點后，加速度一直變大，速度一直變小D越過越過O點后，加速度一直變小，速度一直變小點后，加速度一直變小，速度一直變小【解析解析】電場線分布如圖電場線分布如圖616.圖圖616根據(jù)上圖可以定性看出，中垂線上的場強并非根據(jù)上圖可以定性看出，中垂線上的場強并非單調(diào)變化，而是有一個電場線分布密集區(qū)域，單調(diào)變化，而是有一個電場線分布密集區(qū)域，即場強應(yīng)該存在最大值由于即場強應(yīng)該存在最大值由于P點與場強最大值點與場強最大值點位置關(guān)系的不確定性，點電荷從點位置關(guān)系的不確定性，點電荷從PO的過程的過程中，
16、電場力可能是先變大后變小，加速度隨之中，電場力可能是先變大后變小，加速度隨之先變大后變?。灰部赡茈妶隽σ恢弊冃?，加速先變大后變?。灰部赡茈妶隽σ恢弊冃?，加速度一直變小，在到達度一直變小，在到達O點之前，電場力一直表現(xiàn)點之前，電場力一直表現(xiàn)為引力，速度一定是一直變大的，在為引力，速度一定是一直變大的，在O點時加速點時加速度為零，速度最大該電場關(guān)于直線度為零，速度最大該電場關(guān)于直線MN對稱，對稱，電荷越過電荷越過O點后的運動也不一定是單調(diào)變化的，點后的運動也不一定是單調(diào)變化的，綜上所述，正確選項為綜上所述，正確選項為A、B.【答案答案】AB【方法技巧方法技巧】根據(jù)電場線分布特根據(jù)電場線分布特點解決
17、這一類題的關(guān)鍵是能正確畫點解決這一類題的關(guān)鍵是能正確畫出電場線的分布圖出電場線的分布圖變式訓練變式訓練2如圖如圖617為兩個點電荷在真空中為兩個點電荷在真空中所產(chǎn)生電場的電場線所產(chǎn)生電場的電場線(方向未標出方向未標出)圖中圖中C點為兩點為兩點電荷連線的中點，點電荷連線的中點，MN為兩點電荷連線的中垂為兩點電荷連線的中垂線，線，D為中垂線上的一點，電場線的分布關(guān)于為中垂線上的一點，電場線的分布關(guān)于MN左右對稱則下列說法中正確的是左右對稱則下列說法中正確的是()圖圖617A這兩點電荷一定是等量異種電荷這兩點電荷一定是等量異種電荷B這兩點電荷一定是等量同種電荷這兩點電荷一定是等量同種電荷CD、C兩點
18、的電場強度一定相等兩點的電場強度一定相等DC點的電場強度比點的電場強度比D點的電場強度小點的電場強度小解析：解析：選選A.由電場線分布的特征可知，產(chǎn)生電由電場線分布的特征可知，產(chǎn)生電場的電荷一定是等量異種電荷，場的電荷一定是等量異種電荷，A正確；正確；D、C兩點電場線的疏密程度不同，兩點電場線的疏密程度不同，D、C兩點的電場兩點的電場強度不同，強度不同，C不正確；不正確；C點電場線較密，電場強點電場線較密，電場強度大，度大，D不正確不正確 (滿分樣板滿分樣板12分分)(2011年北京東城區(qū)檢測年北京東城區(qū)檢測)如圖如圖618所示，一帶電荷量為所示，一帶電荷量為q、質(zhì)量為、質(zhì)量為m的小物塊處于一
19、傾角為的小物塊處于一傾角為37的光滑斜面上，當整的光滑斜面上，當整個裝置被置于一水平向右的勻強電場中，小物塊個裝置被置于一水平向右的勻強電場中，小物塊恰好靜止重力加速度取恰好靜止重力加速度取g，sin370.6，cos370.8.求：求：帶電體在電場中的力學分析帶電體在電場中的力學分析例例3圖圖618(1)水平向右電場的電場強度的大小；水平向右電場的電場強度的大?。?2)若將電場強度減小為原來的若將電場強度減小為原來的1/2，小物塊的加，小物塊的加速度是多大；速度是多大；(3)電場強度變化后小物塊下滑距離電場強度變化后小物塊下滑距離L時的動能時的動能圖圖619【答案答案】見解題樣板見解題樣板【
20、規(guī)律總結(jié)規(guī)律總結(jié)】電場力雖然從本質(zhì)上有別于力電場力雖然從本質(zhì)上有別于力學中的重力、彈力、摩擦力，但產(chǎn)生的效果服學中的重力、彈力、摩擦力，但產(chǎn)生的效果服從于牛頓力學中的所有規(guī)律，因此，有關(guān)電場從于牛頓力學中的所有規(guī)律，因此，有關(guān)電場力作用下帶電體的運動問題，應(yīng)根據(jù)力學解題力作用下帶電體的運動問題，應(yīng)根據(jù)力學解題思路去分析思路去分析 .變式訓練變式訓練3如圖如圖6110所示，絕緣水平面上所示，絕緣水平面上靜止著兩個質(zhì)量均為靜止著兩個質(zhì)量均為m、電荷量均為、電荷量均為Q的物體的物體A和和B(A、B均可視為質(zhì)點均可視為質(zhì)點)，它們間的距離為，它們間的距離為r，與，與水平面間的動摩擦因數(shù)均為水平面間的動摩擦因數(shù)均為，求：，求：(1)A受的摩擦力為多大？受的摩擦力為多大？(2)如果將如果將A的電荷量增至的電荷量增至4Q，兩物體開始運動，兩物體開始運動，當它們的加速度第一次為零時，當它們的加速度第一次為零時，A、B各運動了多各運動了多遠距離？遠距離？圖圖6110
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