高中物理 第一章 第3節(jié) 電場(chǎng)強(qiáng)度課件 新人教版選修3-1.ppt

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第三節(jié) 電場(chǎng)強(qiáng)度,第一章 靜電場(chǎng),學(xué)習(xí)目標(biāo) 1.知道電荷間的相互作用是通過(guò)電場(chǎng)實(shí)現(xiàn)的，場(chǎng)與實(shí)物是物質(zhì)存在的兩種不同形式 2體會(huì)用比值定義物理量的方法，理解電場(chǎng)強(qiáng)度的定義、公式、單位、方向 3能推導(dǎo)點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)公式,知道疊加原理,并進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算. 4知道電場(chǎng)線的定義和特點(diǎn)，會(huì)用電場(chǎng)線描述電場(chǎng)，并熟記幾種常見(jiàn)電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布,第一章 靜電場(chǎng),一、電場(chǎng) 1電場(chǎng)：電場(chǎng)是在電荷周圍存在的一種_，是傳遞電荷間相互作用的 2靜電場(chǎng)：_電荷周圍的電場(chǎng)稱為靜電場(chǎng) 3性質(zhì)：電場(chǎng)的基本性質(zhì)是對(duì)放入其中的_有力的作用，無(wú)論電荷靜止或運(yùn)動(dòng) 想一想 1.電場(chǎng)是理想化物理模型，對(duì)嗎？ 提示：不對(duì)，電場(chǎng)是物質(zhì)，是客觀存在的.,特殊物質(zhì),靜止,電荷,二、電場(chǎng)強(qiáng)度 1試探電荷(檢驗(yàn)電荷)：用來(lái)檢驗(yàn)電場(chǎng)是否存在及其_分布情況的電荷；是研究電場(chǎng)的工具 2場(chǎng)源電荷(源電荷)：激發(fā)或產(chǎn)生我們正在研究的電場(chǎng)的電 荷 3電場(chǎng)強(qiáng)度 (1)概念：放入電場(chǎng)中某點(diǎn)的點(diǎn)電荷所受_與它的_的比值，簡(jiǎn)稱場(chǎng)強(qiáng) (2)物理意義：表示電場(chǎng)的_,強(qiáng)弱,靜電力,電荷量,強(qiáng)弱,N/C,正電荷,無(wú)窮遠(yuǎn),點(diǎn)電荷,2電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加：如果場(chǎng)源電荷不止是一個(gè)點(diǎn)電荷，則電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為各個(gè)點(diǎn)電荷單獨(dú)在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的_， 遵循平行四邊形定則 提示：(1) (2),矢量和,四、電場(chǎng)線 勻強(qiáng)電場(chǎng) 1電場(chǎng)線：電場(chǎng)線是畫(huà)在電場(chǎng)中的一條條有方向的_，曲線上每點(diǎn)的_表示該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向，電場(chǎng)線不是實(shí)際存在的線，是為了形象描述_而假想的線,曲線,切線方向,電場(chǎng),2幾種特殊的電場(chǎng)線 熟記五種特殊電場(chǎng)電場(chǎng)線分布，如圖所示,3電場(chǎng)線的特點(diǎn) (1)電場(chǎng)線從_(或無(wú)窮遠(yuǎn))出發(fā)，終止于_(或負(fù)電荷) (2)電場(chǎng)線在電場(chǎng)中不_ (3)在同一電場(chǎng)中，電場(chǎng)線越_的地方場(chǎng)強(qiáng)越大 (4)_的電場(chǎng)線是均勻分布的平行直線,正電荷,無(wú)窮遠(yuǎn),相交,密,勻強(qiáng)電場(chǎng),4勻強(qiáng)電場(chǎng) (1)定義：電場(chǎng)中各點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的_、_的電場(chǎng) (2)特點(diǎn)：場(chǎng)強(qiáng)方向處處相同，電場(chǎng)線是_ 場(chǎng)強(qiáng)大小處處相等，要求電場(chǎng)線疏密程度相同，即電場(chǎng)線_ 想一想 3.給出一條直的電場(chǎng)線，能否確定是哪種電場(chǎng)的電場(chǎng)線？ 提示：不能.因?yàn)橐粋€(gè)孤立的正(或負(fù))點(diǎn)電荷的電場(chǎng)、等量異種電荷電場(chǎng)、勻強(qiáng)電場(chǎng)中都能找到直的電場(chǎng)線.,大小相等,方向相同,平行直線,間隔相等,對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度的理解,2電場(chǎng)力和電場(chǎng)強(qiáng)度的區(qū)別和聯(lián)系,電荷在電場(chǎng)中所受的力,反映電場(chǎng)的力的屬性,由電荷和電場(chǎng)共同決定,僅由電場(chǎng)自身決定,FqE,EF/q,正電荷受力與E同向，負(fù)電荷受力與E反向,規(guī)定E的方向?yàn)檎姾稍谠擖c(diǎn)的受力方向,N,N/C,FqE(普遍適用),點(diǎn)電荷Q產(chǎn)生的電場(chǎng)中有一A點(diǎn)，現(xiàn)在在A點(diǎn)放上一電荷量為q2108C的試探電荷，它受到的靜電力為7.2105 N，方向水平向左，則： (1)點(diǎn)電荷Q在A點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E1_,方向_ (2)若在A點(diǎn)換上另一電荷量為q4108 C的試探電荷,此時(shí)點(diǎn)電荷Q在A點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E2 _.該試探電荷受到的靜電力大小為_(kāi),方向_ (3)若將A點(diǎn)的試探電荷移走，此時(shí)點(diǎn)電荷Q在A點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度大小E3_，方向?yàn)開(kāi),3.6103 N/C,水平向左,3.6103 N/C,1.44104 N,水平向右,3.6103 N/C,水平向左,思路探究 場(chǎng)強(qiáng)的大小如何計(jì)算？其方向是如何規(guī)定的？電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度與試探電荷有關(guān)嗎？,電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度由場(chǎng)源電荷Q決定，與試探電荷q所受靜電力及其所帶電荷量無(wú)關(guān)，即無(wú)論有無(wú)試探電荷，該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度固定不變,1(2014吉林師大附中高二檢測(cè))在電場(chǎng)中的某點(diǎn)放入電量為q的試探電荷時(shí)，測(cè)得該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為E；若在該點(diǎn)放入 電量為2q的試探電荷，此時(shí)測(cè)得該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)( ) A大小為2E，方向和E相反 B大小為E，方向和E相同 C大小為2E，方向和E相同 D大小為E，方向和E相反,B,點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)和電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加,定義式,決定式,給出了一種量度電場(chǎng)強(qiáng)弱的方法,指明了點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)大小的決定因素,一切電場(chǎng),真空中點(diǎn)電荷的電場(chǎng),q表示引入電場(chǎng)的檢驗(yàn)(試探)電荷的電荷量,Q表示產(chǎn)生電場(chǎng)的點(diǎn)電荷(場(chǎng)源電荷)的電荷量,E用F與q的比值來(lái)表示，但E的大小與F、q的大小無(wú)關(guān),2.電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加 當(dāng)空間有幾個(gè)帶電體同時(shí)存在時(shí)，它們的電場(chǎng)就互相疊加，形成合電場(chǎng)，這時(shí)某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度就等于各個(gè)帶電體單獨(dú)存在時(shí)在該點(diǎn)產(chǎn)生電場(chǎng)強(qiáng)度的矢量和 如果各個(gè)帶電體的電場(chǎng)強(qiáng)度已知，則可用求矢量和的方法求出合電場(chǎng)強(qiáng)度，常用的方法有平行四邊形定則、正交分解 法、圖解法等,(2014湖南師大附中高二檢測(cè))如圖所示，真空中帶電荷量分別為Q和Q的點(diǎn)電荷A、B相距r，求： (1)兩點(diǎn)電荷連線的中點(diǎn)O處的場(chǎng)強(qiáng)； (2)在兩點(diǎn)電荷連線的中垂線上距A、 B兩點(diǎn)都為r的O點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng) 思路探究 Q和Q在O點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度大小分別多大?方向如何？在O點(diǎn)呢？,(1)電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加符合矢量合成法則，多個(gè)點(diǎn)電荷形成的 電場(chǎng)求合電場(chǎng)強(qiáng)度時(shí)，可根據(jù)題目的特點(diǎn)依照合適的步驟進(jìn)行，以簡(jiǎn)化解題過(guò)程 (2)當(dāng)兩矢量滿足大小相等，方向相反，作用在同一直線上 時(shí)，兩矢量合成疊加，合矢量為零，這樣的矢量稱為“對(duì)稱矢量”，在電場(chǎng)的疊加中，注意圖形的對(duì)稱性，發(fā)現(xiàn)對(duì)稱矢量可簡(jiǎn)化計(jì)算,2. (2014銀川一中高二質(zhì)檢)AB和CD為圓上兩條相互垂直的直徑，圓心為O.將電荷量分別為q和q的兩點(diǎn)電荷放在圓周上，其位置關(guān)于AB對(duì)稱且距離等于圓的半徑，如圖所示.要使圓心處的電場(chǎng)強(qiáng)度為零，可在圓周上再放一個(gè)適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)電荷Q，則該點(diǎn)電荷Q( ) A應(yīng)放在A點(diǎn)，Q2q B應(yīng)放在B點(diǎn)，Q2q C應(yīng)放在C點(diǎn)，Qq D應(yīng)放在D點(diǎn)，Qq,CD,解析：先將q、q在O點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度合成，因?yàn)閝、q與O點(diǎn)構(gòu)成等邊三角形，可求出合電場(chǎng)強(qiáng)度E0方向水平向右，大小E0E1E2，如圖所示，欲使圓心O處的電場(chǎng)強(qiáng)度為零，所放置的點(diǎn)電荷Q在O點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度方向必須水平向左，且大小也為E0.若在A點(diǎn)和B點(diǎn)放置點(diǎn)電荷Q，則它產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度只能沿豎直方向，達(dá)不到目的若在C點(diǎn)放置點(diǎn)電荷Q，則必為負(fù)電荷且Qq，選項(xiàng)C對(duì)若在D點(diǎn)放置點(diǎn)電荷Q，則必為正電荷，且Qq，選項(xiàng)D對(duì),對(duì)電場(chǎng)線的認(rèn)識(shí),1常見(jiàn)電場(chǎng)的電場(chǎng)線,光芒四射，發(fā)散狀,眾矢之的，會(huì)聚狀,勢(shì)不兩立，相斥狀,手牽手，心連心，相吸狀,平行的、等間距的、同向的直線,2電場(chǎng)線與帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡的比較,(1)電場(chǎng)中并不存在，是為研究電場(chǎng)方便而人為引入的,(2)曲線上各點(diǎn)的切線方向即為該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向，同時(shí)也是正電荷在該點(diǎn)的受力方向，即正電荷在該點(diǎn)的加速度的方向,(1)粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡是客觀存在的 (2)軌跡上每一點(diǎn)的切線方向即為粒子在該點(diǎn)的速度方向,粒子做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，速度方向與加速度方向不在一條直線上，所以粒子只在電場(chǎng)力作用下做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)電場(chǎng)線與運(yùn)動(dòng)軌跡不重合,3.電場(chǎng)線與帶電粒子運(yùn)動(dòng)軌跡重合的條件 (1)電場(chǎng)線是直線 (2)帶電粒子只受電場(chǎng)力作用，或受其他力，但其他力的方向沿電場(chǎng)線所在直線 (3)帶電粒子初速度的方向?yàn)榱慊虺跛俣鹊姆较蜓仉妶?chǎng)線所在的直線 以上三個(gè)條件必須同時(shí)滿足,某靜電場(chǎng)中的電場(chǎng)線如圖所示，帶電粒子在電場(chǎng)中僅受靜電力作用，其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中虛線所示，由M運(yùn)動(dòng)到N， 以下說(shuō)法正確的是( ) A粒子必定帶正電荷 B粒子在M點(diǎn)的加速度大于它在N點(diǎn)的加速度 C粒子在M點(diǎn)的加速度小于它在N點(diǎn)的加速度 D粒子在M點(diǎn)的速度小于它在N點(diǎn)的速度 思路探究 做曲線運(yùn)動(dòng)的物體受力指向軌跡曲線的內(nèi)側(cè)還是外側(cè)？電場(chǎng)線如何表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向？,ACD,這類問(wèn)題首先要根據(jù)帶電粒子軌跡彎曲方向，判斷出電場(chǎng)力情況，第二步把電場(chǎng)線方向、電場(chǎng)力方向與電性相聯(lián)系，第三步把電場(chǎng)線疏密和受力大小、加速度大小相聯(lián)系,3. 如圖所示,真空中有兩個(gè)固定的等量異種點(diǎn)電荷A、B.M、 N、O是AB連線的垂線上的點(diǎn)，且AOBO.一帶負(fù)電的試探電荷僅受電場(chǎng)力作用，運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中的實(shí)線所示，則下列判 斷中正確的是( ) AB點(diǎn)電荷一定帶負(fù)電 BB點(diǎn)電荷一定帶正電 CM點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度一定大于N點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度 DM點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度一定小于N點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度,BD,解析：試探電荷為負(fù)電荷，電場(chǎng)力的方向指向右側(cè),所以B點(diǎn)電荷為正電荷，選項(xiàng)A錯(cuò)誤、B正確；由電場(chǎng)線的疏密可判斷M點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度一定小于N點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度，選項(xiàng)C錯(cuò)誤、D正確,方法技巧兩個(gè)等量點(diǎn)電荷的疊加電場(chǎng)特點(diǎn) 1等量異種點(diǎn)電荷 (1)兩電荷連線的中垂線上：各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向?yàn)橛烧姾傻囊?邊指向負(fù)電荷的一邊，且與中垂線垂直，O點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)最大，從O點(diǎn)沿中垂線向兩邊逐漸減小，直至無(wú)窮遠(yuǎn)時(shí)為零；中垂線上任意一點(diǎn)a與該點(diǎn)關(guān)于O點(diǎn)的對(duì)稱點(diǎn)b的場(chǎng)強(qiáng)大小相等，方向相 同(如圖所示),(2)兩電荷的連線上：各點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的方向由正電荷沿兩電荷的連線指向負(fù)電荷，O點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)最小，從O點(diǎn)沿兩電荷的連線向兩邊逐漸增大；兩電荷的連線上，任一點(diǎn)c與關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱點(diǎn)d的場(chǎng)強(qiáng)相同(如圖所示),2等量同種點(diǎn)電荷(以正電荷為例) (1)兩電荷的連線的中垂線上：O點(diǎn)和無(wú)窮遠(yuǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)均為零，所以在中垂線上，由O點(diǎn)的零場(chǎng)強(qiáng)開(kāi)始，場(chǎng)強(qiáng)先變大，后逐漸減小，到無(wú)窮遠(yuǎn)時(shí)減小為零；中垂線上任一點(diǎn)a與該點(diǎn)關(guān)于O點(diǎn)的對(duì)稱點(diǎn)b的場(chǎng)強(qiáng)大小相等，方向相反(如圖所示) (2)兩電荷的連線上：在兩電荷的連線上，每點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的方向由 該點(diǎn)指向O點(diǎn)，大小由O點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為零開(kāi)始向兩端逐漸變大；任意一點(diǎn)c與該點(diǎn)關(guān)于O點(diǎn)的對(duì)稱點(diǎn)d的場(chǎng)強(qiáng)大小相等，方向相反(如圖所示),特別提醒：等量同種負(fù)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)中電場(chǎng)強(qiáng)度大小的分布規(guī)律與等量同種正點(diǎn)電荷的分布規(guī)律完全相同，只是電場(chǎng)強(qiáng)度的方向?qū)?yīng)相反罷了,范例 (2014天津?qū)嶒?yàn)中學(xué)高二檢測(cè))如圖所示，M、N為兩個(gè)等量的同種正點(diǎn)電荷，在其連線的中垂線上的P點(diǎn)放置一個(gè)靜止的點(diǎn)電荷q(負(fù)電荷),不計(jì)重力,下列說(shuō)法正確的是( ) A點(diǎn)電荷在從P到O的過(guò)程中， 加速度越來(lái)越大，速度也越來(lái)越大 B點(diǎn)電荷在從P到O的過(guò)程中， 加速度越來(lái)越小，速度越來(lái)越小 C點(diǎn)電荷運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)時(shí)加速度為零，速度達(dá)到最大值 D點(diǎn)電荷超過(guò)O點(diǎn)后，速度越來(lái)越小，加速度越來(lái)越大，直到速度為零,C,解析 因?yàn)橹写咕€上半部分的各點(diǎn)合場(chǎng)強(qiáng)方向相同；均為O指向P，而O至無(wú)窮遠(yuǎn)處場(chǎng)強(qiáng)先增大、后減小，場(chǎng)強(qiáng)最大的位置有可能在OP之間，也可能在OP的延長(zhǎng)線上，所以負(fù)點(diǎn)電 荷從P至O一直加速，到O時(shí)v最大，而加速度的大小變化不 確定，故選C.,名師點(diǎn)評(píng) 電場(chǎng)的疊加遵循平行四邊形定則，熟記各種電場(chǎng)線的分布和特點(diǎn)可快速解決此類題.,