2018-2019高中物理 第一章 靜電場 1.3 電場強度課件 新人教版選修3-1.ppt

3電場強度,一、電場電場強度1.電場：存在于_周圍的一種特殊的物質(zhì)，由電荷產(chǎn)生。_產(chǎn)生的電場叫靜電場。2.電場的性質(zhì)：(1)物質(zhì)性：電場是客觀存在的一種特殊_，_和_是物質(zhì)存在的兩種不同形式。,電荷,靜止的電荷,物質(zhì),場,實物,(2)力的性質(zhì)：電場對放入其中的電荷具有_。3.兩種電荷：(1)試探電荷：用來檢驗電場_及其_分布情況的電荷，電荷量和尺寸必須_。(2)場源電荷：_的電荷。,作用力,是否存在,強弱,充分小,激發(fā)電場,4.電場強度：(1)概念：放入電場中某點的點電荷所受_與它的_的比值。(2)物理意義：表示電場的_。(3)定義式及單位：E=_，單位_，符號_。,電場力F,電荷量q,強弱和方向,牛頓每庫侖,N/C,(4)電場強度的唯一性：決定于_，與是否放入試探電荷、放入電荷的電性、電荷量的多少均_(選填“有關(guān)”或“無關(guān)”)。(5)電場強度的矢量性：電場強度的方向與在該點的正電荷所受靜電力的方向_，與負(fù)電荷的受力方向_。所以比較電場強度是否相同時，一定要考慮大小和方向兩個因素。,電場本身,無關(guān),相同,相反,二、點電荷的電場電場強度的疊加1.真空中點電荷的場強：(1)大?。篍=_。(Q為場源電荷的電荷量)(2)方向：Q為正電荷時，E的方向沿Q與該點的連線_；Q為負(fù)電荷時，E的方向沿Q與該點的連線_。2.電場強度的疊加：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_。,向外,向內(nèi),矢量和,三、電場線勻強電場1.電場線：畫在電場中的一條條有_的曲線。曲線上每點的_的方向表示該點的電場強度的方向。2.電場線的特點：(1)強弱：電場線的_表示電場的強弱。(2)方向：電場線上某點的_方向表示該點的電場方向。,方向,切線,疏密,切線,(3)不閉合：電場線起始于_電荷或_，終止于_或_電荷，不閉合。(4)不相交：電場中的任一點的電場方向_，所以任何兩條電場線不能相交。3.勻強電場：(1)定義：各點的電場強度大小_、方向_的電場。(2)電場線：_的平行直線。,正,無限遠(yuǎn),無限遠(yuǎn),負(fù),唯一,相等,相同,間隔相等,【思考辨析】(1)試探電荷不產(chǎn)生電場。()(2)電場強度的方向與試探電荷所受電場力的方向可能相同，可能相反。()(3)以點電荷為球心的球面上各點電場強度處處相同。(),(4)公式E=與E=中q與Q含義不同。()(5)在相鄰的兩條電場線之間沒畫電場線的地方有電場。(),提示：(1)。試探電荷周圍也存在電場，只是電場較弱，對場源電荷的分布不產(chǎn)生明顯影響，錯誤。(2)。正電荷所受電場力的方向與該點電場強度的方向相同，負(fù)電荷所受電場力的方向與該點電場強度的方向相反，正確。(3)。以點電荷為球心的球面上各點電場強度大小相等，方向不同，錯誤。,(4)。公式中q是試探電荷，Q是場源電荷，所以正確。(5)。電場線是法拉第為了形象描述電場的強弱及方向而假想的，如果在每個地方都畫電場線也就無法對電場進行描述了。所以在相鄰的兩條電場線之間沒畫電場線的地方也有電場，所以正確。,【生活鏈接】打開水龍頭，然后將水流調(diào)細(xì)，再用帶靜電的梳子去靠近水流。發(fā)現(xiàn)水流偏向帶靜電的梳子一側(cè)，如圖所示。請?zhí)骄糠治觯簽槭裁磶ъo電的梳子與水流沒有接觸，水流的方向卻發(fā)生彎曲？,提示：帶靜電的梳子與水流通過電場發(fā)生相互作用，吸引水流才導(dǎo)致水流彎曲。,知識點一對電場強度的理解探究導(dǎo)入：(1)如圖所示，在正點電荷Q的電場中有一試探電荷q，已知q到Q的距離為r，Q對q的作用力是多大？Q在q所在位置產(chǎn)生的電場的電場強度是多大？方向如何？,(2)如果再有一正點電荷Q=Q，放在如圖所示的位置，q所在位置的電場的電場強度多大？,提示：(1)根據(jù)庫侖定律有F=，所以Q在q所在位置產(chǎn)生的電場的電場強度為E=，方向沿Qq的連線由Q指向q。(2)如圖所示，Q、Q分別對q有力的作用，q所受的靜電力為兩個力的合力所以q所在位置的電場的電場強度為,【歸納總結(jié)】1.電場的性質(zhì)：(1)唯一性：電場中某點的電場強度E是唯一的，是由電場本身的特性(形成電場的電荷及空間位置)決定的，與是否放入試探電荷、放入電荷的電性、電荷量的多少均無關(guān)。電場中不同的地方，電場強度一般是不同的。,(2)矢量性：電場強度描述了電場的強弱，是矢量，其方向與在該點的正電荷所受電場力的方向相同，與在該點的負(fù)電荷所受電場力的方向相反。,2.與的比較：,3.電場強度的疊加：,【特別提醒】電場強度的兩點注意(1)理解電場強度的物理意義、區(qū)分電場強度的定義式()和決定式()是分析和理解有關(guān)電場強度問題的關(guān)鍵。(2)電場中某點的電場強度由電場本身決定，與試探電荷的有無、電荷量、電性及所受的電場力無關(guān)。,【典題通關(guān)】考查角度1對電場強度的理解【典例1】一檢驗電荷Q1，其所帶電荷量q=410-9C，在電場中P點受到的電場力F=610-7N。求：(1)P點的電場強度大小。(2)沒有檢驗電荷時P點的電場強度大小。,(3)放一電荷量為q=1.210-6C的點電荷Q2在P點，受到的電場力F是多大？【正確解答】(1)=1.5102N/C。(2)電場強度跟檢驗電荷無關(guān)，所以電場強度仍是1.5102N/C。(3)F=qE=1.210-61.5102N=1.810-4N。,答案：(1)1.5102N/C(2)1.5102N/C(3)1.810-4N,考查角度2電場強度的疊加【典例2】在x軸上的兩個點電荷，一個帶正電荷Q1，另一個帶負(fù)電荷Q2，且Q1=2Q2，用E1、E2分別表示兩個點電荷產(chǎn)生的電場強度大小，則在x軸上(),A.E1=E2的點只有一處，該點合電場強度為零B.E1=E2的點有兩處，一處電場強度為零，另一處電場強度為2E2C.E1=E2的點有三處，其中兩處電場強度均為零，另一處合電場強度為2E2D.E1=E2的點有三處，其中一處電場強度均為零，另兩處合電場強度為2E2,【正確解答】選B。在兩個點電荷之間可以找到一點使電場強度大小E1=E2，由于Q1與Q2電性相反，該點處電場強度方向相同，合電場強度為2E2；在Q1、Q2的連線的延長線上的Q2一側(cè)可以找到另一點，電場強度大小相等且方向相反，合電場強度為零。,【過關(guān)訓(xùn)練】1.(多選)真空中距點電荷(電量為Q)為r的A點處，放一個帶電量為q(qQ)的點電荷，q受到的電場力大小為F，則A點的場強為()A.B.C.D.,【解析】選B、D。由電場強度的定義可知A點場強為E=，又由庫侖定律知F=，代入后得E=，B、D對，A、C錯。,2.如圖所示兩個點電荷，電荷量分別為Q1、Q2，MN是兩個點電荷連線的中垂線，P是中垂線上的一點。能使P點場強方向指向MN的右側(cè)的條件是(),A.Q1、Q2都是正電荷，且Q1|Q2|C.Q1是負(fù)電荷，Q2是正電荷，且|Q1|Q2|,【解析】選B。當(dāng)兩點電荷均為正電荷時，若電荷量相等，則它們在P點的電場強度方向沿NM方向；當(dāng)Q1|Q2|，Q1在P點的電場強度大，則根據(jù)電場的疊加可知，合場強方向偏左，不符合題意，故D選項錯誤。,【補償訓(xùn)練】如圖所示，在豎直放置的光滑半圓弧絕緣細(xì)管的圓心O處放一點電荷，將質(zhì)量為m，帶電量為q的小球從圓弧管的水平直徑端點C由靜止釋放，小球沿細(xì)管滑到最低點B時，對管壁恰好無壓力。則放于圓心處的點電荷在C點產(chǎn)生的場強大小為(),A.B.C.D.,【解析】選B。在B點由庫侖力和重力的合力提供向心力，F(xiàn)-mg=qE=+mg，小球從C到B電場力不做功，由動能定理mgR=mv2，兩個式子聯(lián)立可知E=。點電荷在C點產(chǎn)生的場強大小與B點相同，故B正確。,知識點二電場線探究導(dǎo)入：如圖所示，A、B是點電荷a、b連線上的兩點，實線是它們間的電場線。(1)電荷a、b各帶有什么性質(zhì)的電荷？(2)A、B兩點的電場強度相同嗎？方向相同嗎？,提示：(1)由于電場線起始于正電荷，終止于負(fù)電荷，由圖可知a帶正電，b帶負(fù)電。(2)電場線的疏密表示電場的強弱，電場線上某點的切線方向表示那一點的電場方向，故A、B兩點中B點電場較強，電場方向均向右。,【歸納總結(jié)】1.點電荷的電場：正電荷的電場線從正電荷出發(fā)延伸到無限遠(yuǎn)處，負(fù)電荷的電場線由無限遠(yuǎn)處出發(fā)終止于負(fù)電荷，如圖所示，其特點有,(1)離點電荷越近，電場線越密，電場強度越大。(2)點電荷形成的電場中，不存在場強相同的點。(3)若以點電荷為球心作一個球面，電場線處處與球面垂直。在此球面上場強大小處處相等，方向各不相同。,2.等量同號點電荷的電場：電場線分布如圖所示(以等量正點電荷為例)，其特點有(1)兩點電荷連線上，中點O處場強為零，向兩側(cè)場強逐漸增大，方向指向中點。(2)電荷連線中點O附近的電場線非常稀疏，但場強并不為零。,(3)電荷連線的中垂面上各點場強方向都和連線垂直。(4)兩點電荷連線中點O沿中垂面(中垂線)到無限遠(yuǎn)，電場線先變密后變疏，即場強先變大后變小，方向背離中點。(5)電荷連線的中垂面上距中點O等距的點場強大小相等，方向不同。,3.等量異號點電荷的電場：電場分布如圖所示。,(1)兩點電荷連線上的各點場強方向從正電荷指向負(fù)電荷，沿電場線方向場強先變小再變大，中點處場強最小。(2)兩點電荷連線的中垂面(中垂線)上，電場線的方向均相同，即電場強度方向都相同，總與中垂面(或中垂線)垂直且指向負(fù)點電荷一側(cè)。沿中垂面(中垂線)從中點到無限遠(yuǎn)處，場強大小一直減小，中點處場強最大。,1.勻強電場：如果電場中各點電場強度的大小相等、方向相同，這個電場叫作勻強電場。由于方向相同，勻強電場中的電場線應(yīng)該是平行的，又由于電場強度的大小相同，電場線的密度應(yīng)該是均勻的。,2.電場線與帶電粒子在電場中的運動軌跡的關(guān)系：(1)電場線是為了形象地描述電場而引入的假想曲線，規(guī)定電場線上每點的切線方向為該點的場強方向，也是正電荷在該點的受力方向(與負(fù)電荷受力方向相反)。,(2)運動軌跡是帶電粒子在電場中實際通過的徑跡，徑跡上每點的切線方向為粒子在該點的速度方向。(3)電場線不是帶電粒子在電場中的運動軌跡。,【易錯提醒】電場線與帶電粒子運動軌跡重合的條件(1)電場線是直線。(2)帶電粒子只受電場力作用，或受其他力，但其他力的方向沿電場線所在直線。(3)帶電粒子初速度為零或初速度的方向沿電場線所在的直線。,【典題通關(guān)】【典例】靜電除塵器是目前普遍采用的一種高效除塵器。某除塵器模型的收塵板是很長的條形金屬板，圖中直線ab為該收塵板的橫截面。工作時收塵板帶正電，其左側(cè)的電場線分布如圖所示；粉塵帶負(fù)電，在電場力作用下向收塵板運動，最后落在收塵板上。若用粗黑曲線表示原來靜止于P點的帶電粉塵顆粒的運動,軌跡，下列4幅圖中可能正確的是(忽略重力和空氣阻力)(),【正確解答】選A。粉塵受電場力方向為電場線的切線方向，故P點微粒受力沿切線方向，從靜止開始運動時應(yīng)沿P點的切線運動，但運動方向不可能沿電場線方向，否則沒有力提供向心力，故選項C、D錯誤；此后粒子受力偏向右，故粒子應(yīng)從P點的切線方向向右下偏，但運動軌跡一定在P所在電場線的上方，故選項B錯誤，選項A正確。,【規(guī)律方法】帶電粒子在電場中的運動規(guī)律(1)帶電粒子所受靜電力的方向與帶電粒子運動軌跡的彎曲方向一致，指向軌跡凹的一側(cè)。(2)正電荷所受電場力方向與電場線方向相同，負(fù)電荷所受電場力方向與電場線方向相反。(3)電場線密的地方表示電場強度大，同一電荷所受靜電力也大，由牛頓第二定律可知其加速度也大。,【過關(guān)訓(xùn)練】1.(多選)把質(zhì)量為m的點電荷q在電場中釋放，在它運動過程中，如果不計重力，下列說法中正確的是()A.點電荷運動軌跡必和電場線重合B.若電場線是直線，則點電荷運動軌跡必和電場線重合,C.點電荷的速度方向必定和它所在的電場線的切線方向一致D.點電荷的加速度方向必定和它所在的電場線的切線方向在一直線上,【解析】選B、D。如果電場線是曲線則運動軌跡不和電場線重合，因此選項A錯誤，選項B正確；電場線的切線方向和點電荷的受力方向一致，而點電荷的受力方向和點電荷的加速度方向一致，因此，選項C錯誤，選項D正確。,2.(2018濟南高二檢測)如圖為真空中兩點電荷A、B形成的電場中的一簇電場線，已知該電場線關(guān)于虛線對稱，O點為A、B電荷連線的中點，a、b為其連線的中垂線上對稱的兩點，則下列說法正確的是(),A.A、B可能是帶等量異號的正、負(fù)電荷B.A、B可能是帶不等量的正電荷C.a、b兩點處無電場線，故其電場強度可能為零D.同一試探電荷在a、b兩點處所受靜電力大小相等，方向一定相反,【解析】選D。從電場線向外且對稱可知，A、B點電荷帶等量正電荷，故選項A、B錯誤；根據(jù)電場的疊加，a點處的電場強度方向向上，b點處的電場強度方向向下，且由對稱性可知，兩點電場強度大小相等，因此將同一試探電荷放在a、b兩點處所受靜電力大小相等，故選項C錯誤，D正確。,【補償訓(xùn)練】一負(fù)電荷由電場中的A點由靜止釋放，只受靜電力作用，沿電場線運動到B點，它運動的v-t圖象如圖所示，則A、B兩點所在區(qū)域的電場線分布情況可能是圖中的(),【解析】選C。由v-t圖象可知負(fù)電荷做加速運動，故靜電力方向指向B，則電場方向應(yīng)指向A，A、D錯誤；由v-t圖象可知加速度逐漸增大，表示電場強度越來越大，所以C正確，B錯誤。,【拓展例題】考查內(nèi)容：電場力作用下的綜合問題【典例】如圖所示，一帶電荷量為q=-510-3C，質(zhì)量為m=0.1kg的小物塊處于一傾角為=37的光滑絕緣斜面上，當(dāng)整個裝置處于一水平向左的勻強電場中時，小物塊恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)。(g取10m/s2)求：,(1)電場強度多大？(2)若從某時刻開始，電場強度減小為原來的，物塊下滑距離L=1.5m時的速度大小為多少？,【正確解答】(1)小物塊受力如圖，由受力平衡得：qE-FNsin=0mg-FNcos=0,由得E=代入數(shù)據(jù)得E=150N/C。(2)由牛頓第二定律得：mgsin-cos=mav2=2aL由得v=代入數(shù)據(jù)得速度大小為v=3m/s。答案：(1)150N/C(2)3m/s,物理思想方法比值法在電場強度定義中的應(yīng)用【案例示范】由電場強度的定義式E=可知，在電場中的同一點()A.電場強度E跟F成正比，跟q成反比B.無論放入的試探電荷所帶的電荷量如何變化，始終不變,C.電場中某點的場強為零，放入該點的電荷受到的靜電力不一定為零D.試探電荷在該點受到的靜電力的方向就是該點的電場強度方向【解析】選B。電場中某點電場強度，與形成電場的場源電荷和空間位置有關(guān)，與試探電荷及其所受電場力無關(guān)，其方向是正電荷在該點的受力方向，故B正確。,【方法技巧】場強的決定因素電場中某點的電場強度E是唯一的，是由電場本身的特性(形成電場的電荷及空間位置)決定的，與是否放入試探電荷、放入電荷的電性、電荷量的多少均無關(guān)。電場中不同的地方，電場強度一般是不同的。,【類題訓(xùn)練】1.一個試探電荷在電場中某點受到的電場力為F，這點的電場強度為E，在圖中能正確反映q、E、F三者關(guān)系的是(),【解析】選D。電場中某點的電場強度由電場本身的性質(zhì)決定，與放入該點的試探電荷及其所受電場力無關(guān)，A、B錯誤；試探電荷在該點受到的電場力F=Eq，F(xiàn)正比于q，C錯誤，D正確。,2.A為已知電場中的一固定點，在A點放一電荷量為q的試探電荷，所受電場力為F，A點的場強為E，則()A.若在A點換上電荷量為-q的試探電荷，A點場強方向發(fā)生變化B.若在A點換上電荷量為2q的試探電荷，A點的場強將變?yōu)?EC.若在A點移去電荷q，A點的場強變?yōu)榱?D.A點場強的大小、方向與q的大小、正負(fù)、有無均無關(guān)【解析】選D。電場強度E=是通過比值定義法得出的，其大小及方向與試探電荷無關(guān)，故放入任何電荷時電場強度的方向、大小均不變，故A、B、C錯誤，D正確。,