遼寧省大連市高中物理 第1章 靜電場 1.3 電場強(qiáng)度課件 新人教版選修3-1.ppt

磁鐵能吸引鐵釘,地球表面存在磁場,導(dǎo)入新課,兩個帶電體之間存在相互作用力,它們之間是否存在某種特殊物質(zhì)呢？,對于帶電體之間是否存在某種物質(zhì)，當(dāng)時物理界存在兩種觀點：,誰正確呢？,vs,1.3電場強(qiáng)度,第一章靜電場,教學(xué)目標(biāo),1.知識與能力,知道自然界存在兩種物質(zhì)：場與實物。知道電荷之間的相互作用是通過電場存在的，電場強(qiáng)度的符號、單位。會利用電場強(qiáng)度公式進(jìn)行相關(guān)的計算。,2.過程與方法,通過實驗進(jìn)行分析推導(dǎo)出得到電場強(qiáng)度公式。通過分析描繪出點電荷以及其他電荷的電場線。,3.情感態(tài)度與價值觀,在電場強(qiáng)度公式的推導(dǎo)過程中，要學(xué)會通過改變單一變量來合理地推到結(jié)論的方法。會通過描繪電場線分析題目,教學(xué)重難點,教學(xué)重點：,教學(xué)難點：,電場強(qiáng)度公式的推導(dǎo)過程電場強(qiáng)度的疊加電場線的畫法,電場疊加的計算復(fù)雜電荷的電場線,一、電場,二、電場強(qiáng)度,內(nèi)容解析,四、電場線,五、勻強(qiáng)電場,一、電場,超距作用觀點：不需要介質(zhì)，不經(jīng)歷時間、空間,牛頓反對超距作用觀點，但無法論證自己的觀點,1、電場理論的發(fā)展,19世紀(jì)30年代，法拉第提出電荷周圍存在電場的觀點,近代物理學(xué)理論提出電磁場存在并相互聯(lián)系的觀點,法拉第認(rèn)為電荷的周圍為存在電場，處在電場中的其他電荷受到的作用力就是這個電場給與的。,電荷A對B的作用力就是電荷A的電場對電荷B的作用；電荷B對A的作用就是電荷B的電場對電荷A的作用。,2、電場對電荷的作用,3、電磁場理論,靜電場：靜止的電荷產(chǎn)生的電場電磁場：運動的電荷在運動狀態(tài)迅速變化時才凸現(xiàn)電磁場的實在性。,超距作用觀點：無媒介、不經(jīng)歷時間空間近代物理觀點：光速、空間,場和實物一樣具有能量、質(zhì)量、動量,場與實物是物質(zhì)存在的兩種不同形式。,懸掛起來的小球帶電受到帶電金屬球A的靜電力，這表明帶電金屬球的周圍存在著電場。,小球受到的靜電力大小和方向與小球的位置有關(guān)，這表明電場的強(qiáng)弱是與位置有關(guān)的。,讓我們回顧一下1.2中的實驗：,二、電場強(qiáng)度,下面介紹電場學(xué)中的幾個基本概念：,試探電荷：,用來檢驗電場是否存在及其強(qiáng)弱分布情況的電荷（實驗中的帶電小球）。,場源電荷：（源電荷）,能激發(fā)出電場的電荷（帶電金屬球O）。,試探電荷的電荷量和尺寸必須足夠小，對場源電荷的分布不產(chǎn)生明顯的影響，從而原來的電場不因試探電荷的出現(xiàn)而有明顯變化。,電場強(qiáng)度的推導(dǎo)過程：,在上一節(jié)中我們已經(jīng)推導(dǎo)出電荷之間的作用力公式：,源電荷的大小,試探電荷的大小,靜電力常量,兩電荷之間的距離,同一個場源電荷q1恒定試探電荷在同一位置r恒定只改變試探電荷的大小,在計算受力大小時只有k是常量，其余都是變量。因此對于不同的試探電荷在電場中的位置不同受到的力也不一樣。為了簡化推導(dǎo)過程我們可以將一些變量轉(zhuǎn)化為恒量。,+,可以推斷出：在同一電荷形成的電場中的同一位置處，試探電荷的電荷量不同，受到的力也不同，F(xiàn)與q的成正比。,由此引入電場強(qiáng)度的概念：,F=Eq,試探電荷在電場中的某個位置所受到力與試探電荷的電荷量成正比，反映該點性質(zhì)的物理量叫做電場強(qiáng)度。,公式：,注意,適用于一切電場。,電場中某點的場強(qiáng)E的大小及方向取決于電場本身（即源電荷的大小及位置），于試探電荷的正負(fù)、電荷量q、和受到的力以及有無試探電荷存在均無關(guān)（q可視為測量工具）。,在電荷量為Q的點電荷形成的電場中，與之相距為r的試探電荷電荷量為q，根據(jù)庫侖定律，試探電荷的受力為：,1、點電荷的電場,根據(jù)電場強(qiáng)度的定義：,兩個公式聯(lián)立可計算出該點電場強(qiáng)度的大小為：,正點電荷的電場,負(fù)點電荷的電場,如果以Q為中心作一個球面，球面上個點的電場強(qiáng)度大小相等。當(dāng)Q為正電荷時，E的方向沿半徑方向向外；當(dāng)Q為正電荷時，E的方向沿半徑方向向里。,如圖，點電荷Q1在P點的電場強(qiáng)度為E1,點電荷Q2在P點的電場強(qiáng)度為E2,則P點的合場強(qiáng)為E1E2的矢量和。,Q1Q2為同種電荷,Q1Q2為異種電荷,2、電場強(qiáng)度的疊加,電場中某點的電場強(qiáng)度為各個點電荷單獨在該點產(chǎn)生的電場強(qiáng)度的矢量和。,一個比較大的帶電體不能看做點電荷。在計算它的電場時，可以把它分成若干小塊，只要每塊做夠小，就可以把每小塊所帶的電荷看做點電荷，然后用點電荷電場強(qiáng)度疊加的方法計算整個帶電體的電場。,注意,為了形象化的地描繪電場，人為地的在電場中畫出的一系列從正電荷出發(fā)到負(fù)電荷終止的曲線，使曲線上每一點的切線方向跟該點場強(qiáng)方向一致，這些曲線叫做電場線。,四、電場線,從正電荷出發(fā)終止于負(fù)電荷（包括從正電荷出發(fā)終止于無窮遠(yuǎn)或來自無窮遠(yuǎn)終止于負(fù)電荷）。電場線某點的受力方向表示該點的場強(qiáng)方向。電場線在某處的疏密表示該處場強(qiáng)的強(qiáng)弱。電場線不相交也不閉合。,電場線的特點：,電場線不是電荷的運動軌跡，也不是客觀存在的線。,正點電荷的電場線,負(fù)點電荷的電場線,等量同種電荷的電場線,等量異種電荷的電場線,五、勻強(qiáng)電場,電場中各點的電場強(qiáng)度相等、方向相同，這樣的電場叫做勻強(qiáng)電場。,由于方向相同，勻強(qiáng)電場的電場線是平行的；由于電場強(qiáng)度大小相等，電場線的密度應(yīng)該是均勻的。所以勻強(qiáng)電場的電場線是間隔相等的平行線。,帶有等量異號電荷的金屬板，如果兩板相距很近，它們之間的電場，除邊緣部分外，可以看做勻強(qiáng)電場。在兩板的外面幾乎沒有電荷。,課堂小結(jié),一、電場,帶電體周圍存在的特殊媒介物質(zhì)。對于放入其中的電荷有力的作用。,E的大?。?E的方向：電場中某點的場強(qiáng)方向為該點正電荷所受電場力方向。,二、電場強(qiáng)度,注意,電場中某點的場強(qiáng)E的大小及方向取決于電場本身（即場源電荷的大小與這點的位置），與試探電荷和的正負(fù)、電荷量q和受到的力F及有無試探電荷無關(guān)。,根據(jù)點電荷電場強(qiáng)度計算公式,可以推測出：如果以Q為中心作一個球面，球面上個點的電場強(qiáng)度大小相等。當(dāng)Q為正電荷時，E的方向沿半徑方向向外；當(dāng)Q為正電荷時，E的方向沿半徑方向向里。,電場強(qiáng)度的疊加原理：,幾個點電荷同時在某點形成場強(qiáng)時，這點的場強(qiáng)等于各個點電荷單獨存在時在該點產(chǎn)生的場強(qiáng)的矢量和。,四、電場線,為了形象化的地描繪電場，人為地的在電場,中畫出的一系列從正電荷出發(fā)到負(fù)電荷終止的曲線，使曲線上每一點的切線方向跟該點場強(qiáng)方向一致，這些曲線叫做電場線。,從正電荷出發(fā)終止于負(fù)電荷、的切線方向為場強(qiáng)方向、疏密表示場強(qiáng)強(qiáng)弱、不相交也不閉合、假想的曲線客觀不存在,電場線的特點：,要求:,正負(fù)點電荷的電場線等量同種（異種）電荷的電場線點電荷與平板帶電體的電場線帶等量異種電荷的平行金屬板間的電場線,課堂練習(xí),1.如圖，一電子沿等量異號電荷的中垂線由AOB勻速飛過，電子重力不計，則電子所受另一個力的大小和方向變化情況是（）。,A.先變大后變小，方向水平向左；B.先變大后變小，方向水平向右；C.先變小后邊大，方向水平向左；D.先變小后變大，方向水平向右。,B,解：設(shè)所在處的電場強(qiáng)度為E,3.如圖所示，兩個帶同種電荷的小球（可以看做點電荷），電荷量分別為q1q2，質(zhì)量分別為m1和m2，當(dāng)兩球處于同一水平面時，的可能原因是（）。,A.m1m2B.m1q2D.q1Q2,所以，在Q1左側(cè)的x軸上，Q1產(chǎn)生的電場的電場強(qiáng)度總是大于Q2的電場強(qiáng)度，且方向總是指向x軸負(fù)半軸，在x=0和x=6cm之間,電場強(qiáng)度總是指向x軸的正方向。所以，只有在Q2的右側(cè)的x軸上，才有可能出現(xiàn)電場強(qiáng)度為0的點。,該電距離遠(yuǎn)點的距離為x，則即，解得x1=4cm，（不符合題意，舍去）和x2=12cm。所以在x2=12cm處電場強(qiáng)度等于0。,在x坐標(biāo)軸上0x6cm和x12cm的地方，電場強(qiáng)度的方向總是沿x軸的正方向的。,