高三復(fù)習(xí)物理課件：9.1電場(chǎng)中力的性質(zhì)

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歡迎進(jìn)入物理課堂 2 第1講電場(chǎng)中力的性質(zhì) 第九章 電場(chǎng) 3 4 5 電場(chǎng) 點(diǎn)電荷電荷守恒定律 電場(chǎng)力 電場(chǎng)強(qiáng)度 公式 電場(chǎng)線 電場(chǎng)力做功W 定義 點(diǎn)電荷勻強(qiáng)電場(chǎng) 庫侖定律 電場(chǎng)中電荷能量 電勢(shì)能 電勢(shì)等勢(shì)面電勢(shì)差 U a b 6 帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng) 加速偏轉(zhuǎn) 靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體 靜電感應(yīng)靜電平衡 電容器 電容定義電容值的影響因素 平行板電容 電場(chǎng) 7 一 電荷電荷守恒1 自然界有且只有兩種電荷 正電荷和負(fù)電荷 2 使物體帶電的三種方法 1 接觸起電 一個(gè)不帶電的導(dǎo)體與一個(gè)帶電體接觸后分開 可以帶上電荷 8 2 摩擦起電 相互摩擦的物體間發(fā)生電荷的轉(zhuǎn)移而使物體分別帶上等量異種電荷 例如 用毛皮摩擦過的橡膠棒帶負(fù)電 用絲綢摩擦過的玻璃棒帶正電 9 3 感應(yīng)起電 利用靜電感應(yīng)也可以使物體帶電 如圖9 1 1所示 將導(dǎo)體AB接觸后靠近帶電體C 由于靜電感應(yīng) 導(dǎo)體AB上分別帶上等量異種電荷 先把A B分開 然后移去C 則A和B分別帶上異種電荷 圖9 1 1 10 說明 1 三種起電的方法雖然不同 但本質(zhì)相同 都是電荷的轉(zhuǎn)移 2 接觸起電中 外形完全相同的帶電金屬球相接觸 同種電荷總電荷量平均分配 異種電荷先中和后再平分 11 3 元電荷 電荷量e 1 60 10 19C的電荷 叫元電荷 任意帶電體的電荷量都是元電荷電荷量的整數(shù)倍 一個(gè)電子或質(zhì)子所帶電荷量絕對(duì)值等于元電荷 4 電荷守恒定律 電荷既不能被創(chuàng)造 也不能被消滅 它們只能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體 或者從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分 系統(tǒng)的電荷總數(shù)是不變的 12 電荷守恒定律是自然科學(xué)中重要的守恒定律之一 運(yùn)用電荷守恒定律分析問題時(shí) 要注意 1 不受外界影響時(shí) 兩外形完全相同的導(dǎo)體 接觸后所帶電荷量相等 外形不同的帶電體相接觸后 一般所帶電荷量不相等 2 兩帶異種電荷的導(dǎo)體相接觸 則先發(fā)生正負(fù)電荷的中和 若有剩余的電荷 則進(jìn)行重新分配 13 絕緣細(xì)線上端固定 下端懸掛一輕質(zhì)小球a a的表面鍍有鋁膜 在a的近旁有一絕緣金屬球b 開始時(shí)a b都不帶電 如圖9 1 2所示 現(xiàn)使b帶電 則 A a b之間不發(fā)生相互作用B b將吸引a 吸在一起不分開C b立即把a(bǔ)排斥開D b先吸引a 接觸后又把a(bǔ)排斥開 圖9 1 2 D 14 本題考查帶電體的性質(zhì) 電荷的相互作用及對(duì)電荷守恒定律的理解 我們知道 帶電體有吸引輕小物體的性質(zhì) a b接觸后電荷重新分布 a b帶同種電荷 應(yīng)相互排斥 故選D 15 二 庫侖定律1 內(nèi)容 在真空中兩個(gè)點(diǎn)電荷間的作用力跟它們的電荷量的乘積成正比 跟它們之間距離的平方成反比 作用力的方向在它們的連線上 2 公式 3 兩帶電體間的庫侖力是一對(duì)作用力和反作用力 4 適用條件 真空中的點(diǎn)電荷 空氣中也近似成立 16 點(diǎn)電荷是一個(gè)理想化的模型 在實(shí)際中 當(dāng)帶電體的形狀和大小對(duì)相互作用力的影響可以忽略不計(jì)時(shí) 就可以把帶電體視為點(diǎn)電荷 這一點(diǎn)與萬有引力很相似 但又有不同 對(duì)質(zhì)量均勻分布的球 無論兩球相距多近 r都等于球心距 而對(duì)帶電導(dǎo)體球 距離近了以后 由于靜電感應(yīng)電荷會(huì)重新分布 不能再用球心距代替r 點(diǎn)電荷很相似于我們力學(xué)中的質(zhì)點(diǎn) 17 注意 1 兩電荷之間的作用力是相互的 遵守牛頓第三定律 2 使用庫侖定律計(jì)算時(shí) 電荷量用絕對(duì)值代入 作用力的方向根據(jù) 同種電荷互相排斥 異種電荷互相吸引 的規(guī)律定性判定 18 在光滑水平面上 有兩個(gè)帶相同電性的點(diǎn)電荷 質(zhì)量m1 2m2 電量q1 2q2 當(dāng)它們從靜止開始運(yùn)動(dòng) m1的速度為v時(shí) m2的速度為 m1的加速度為a時(shí) m2的加速度為 當(dāng)q1 q2相距為r時(shí) m1的加速度為a 則當(dāng)相距2r時(shí) m1的加速度為 a 4 2v 2a 19 由動(dòng)量守恒知 當(dāng)m1的速度為v時(shí) 則m2的速度為2v 由牛頓第二定律與第三定律知 當(dāng)m1的加速度為a時(shí) m2的加速度為2a 由庫侖定律知 由以上兩式得a a 4 20 三 電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度1 電場(chǎng) 帶電體周圍存在的一種物質(zhì) 是傳遞電荷間相互作用的媒體 電場(chǎng)是客觀存在的 電場(chǎng)具有力的特性和能的特性 2 電場(chǎng)強(qiáng)度 1 定義 放入電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電荷受到的電場(chǎng)力F跟它的電量q的比值叫做該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度 簡(jiǎn)稱為場(chǎng)強(qiáng) 2 定義式 適用于任何電場(chǎng) 21 說明 1 這是電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式 2 其中的q為試探電荷 檢驗(yàn)電荷 是電荷量很小的點(diǎn)電荷 可正可負(fù) 3 電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量 規(guī)定其方向與正電荷在該點(diǎn)受到的電場(chǎng)力方向相同 4 點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)公式 適用于真空中的點(diǎn)電荷 其中Q是產(chǎn)生該電場(chǎng)的電荷 22 5 勻強(qiáng)電場(chǎng) 在電場(chǎng)中 如果各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小和方向都相同 這樣的電場(chǎng)叫勻強(qiáng)電場(chǎng) 勻強(qiáng)電場(chǎng)中的電場(chǎng)線是間距相等且互相平行的直線 勻強(qiáng)電場(chǎng)公式為 d是沿電場(chǎng)線方向上的距離 6 電場(chǎng)的性質(zhì) 23 矢量性 規(guī)定正電荷在電場(chǎng)中受到的電場(chǎng)力的方向?yàn)樵擖c(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的方向 或與負(fù)電荷在電場(chǎng)中受到的電場(chǎng)力的方向相反 疊加性 多個(gè)電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為各個(gè)電荷單獨(dú)在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的矢量和 這種關(guān)系叫做電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加 電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加遵守平行四邊形定則 24 7 電場(chǎng)強(qiáng)度的三種表達(dá)方式的比較 25 如圖9 1 3中邊長(zhǎng)為a的正三角形ABC的三個(gè)頂點(diǎn)分別固定三個(gè)點(diǎn)電荷 q q q 求該三角形中心O點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)大小和方向 圖9 1 3 26 每個(gè)點(diǎn)電荷在O點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)大小都是由下圖可得O點(diǎn)處的合場(chǎng)強(qiáng)為方向由O指向C 27 四 電場(chǎng)線1 定義在電場(chǎng)中畫出一系列的從正電荷出發(fā)到負(fù)電荷終止的曲線 使曲線上的每一點(diǎn)的切線方向都跟該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向一致 這些曲線叫做電場(chǎng)線 28 2 電場(chǎng)線的性質(zhì) 1 電場(chǎng)線是起源于正電荷 或無窮遠(yuǎn)處 終止于負(fù)電荷 或無窮遠(yuǎn)處 的有源線 2 電場(chǎng)線的疏密反映電場(chǎng)的強(qiáng)弱 3 電場(chǎng)線不相交 4 電場(chǎng)線不是真實(shí)存在的 5 電場(chǎng)線不表示電荷在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡 29 3 幾種典型的電場(chǎng)線 30 如圖9 1 9 q1 q2 q3分別表示在一條直線上的三個(gè)點(diǎn)電荷 已知q1與q2之間的距離為l1 q2與q3之間的距離為l2 且每個(gè)電荷都處于平衡狀態(tài) 1 如q2為正電荷 則q1為電荷 q3為電荷 圖9 1 9 負(fù) 負(fù) 31 2 q1 q2 q3三者電量大小之比是 對(duì)庫侖定律的理解 已知三個(gè)點(diǎn)電荷在一直線上 且每個(gè)電荷都是處于平衡狀態(tài) 如q2帶正電荷 q1和q3必帶負(fù)電荷 1 32 由力的平衡條件和庫侖定律得對(duì)q2 對(duì)q1 所以 33 如圖9 1 10所示 質(zhì)量相等的三個(gè)帶電小球A B C放在光滑的絕緣水平面上 若將A B兩球固定 釋放C球 C球的加速度為1m s2 方向水平向左 若將B C球固定 釋放A球 A球的加速度為2m s2 方向水平向左 現(xiàn)將A C兩球固定 釋放B球 則B球加速度大小為m s2 方向?yàn)?圖9 1 10 3 向右 34 把A B C球作為一個(gè)系統(tǒng) 三個(gè)小球之間的相互作用力為系統(tǒng)內(nèi)力 根據(jù)牛頓第三定律 每?jī)蓚€(gè)小球之間存在一對(duì)作用力和反作用力 其大小相等 方向相反 這樣系統(tǒng)的內(nèi)力之和為零 又由于系統(tǒng)的外力之和也為零 因此 這三個(gè)小球各自所受的合外力之和為零 35 設(shè)三個(gè)小球所受的合力分別為F1 F2 F3 則F1 ma1F2 ma2F3 ma3F1 F2 F3 m a1 a2 a3 0設(shè)向右為正 則a2 a1 a3 1 2 m s2 3m s2B球的加速度大小為3m s2 方向向右 36 質(zhì)量均為m的三個(gè)小球A B C放置在光滑的絕緣水平面的同一直線上 彼此相隔L A B球帶電量QA 10q QB q 若在小球C上外加一個(gè)水平向右的恒力F 如圖9 1 11所示 要使三球間距始終保持L運(yùn)動(dòng) 則外力F應(yīng)為多大 C球的帶電量QC有多大 庫侖定律和牛頓第二定律的應(yīng)用 圖9 1 11 37 題中每個(gè)小球都具有共同向右的加速度 顯然C應(yīng)帶負(fù)電 才對(duì)A B均有向右的引力 根據(jù)庫侖定律和牛頓第二定律 選向右為正方向 對(duì)A FCA FBA ma 38 對(duì)B FCB FAB ma 由 解得對(duì)A B C整體 39 如圖9 1 12所示 兩根長(zhǎng)為L(zhǎng)的絲線下端各懸掛一個(gè)質(zhì)量為m的帶電小球A和B 帶的電荷量分別為 q和 q 加上電場(chǎng)強(qiáng)度為E 方向向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)后 連接A B的長(zhǎng)為L(zhǎng)的絲線拉緊 且小球處于靜止?fàn)顟B(tài) 問電場(chǎng)強(qiáng)度E的大小必須滿足什么條件 圖9 1 12 40 如右圖所示 小球A受到五個(gè)力的作用 重力mg 電場(chǎng)力qE 絲線AB的拉力T2 絲線OA的拉力T1和庫侖力F 根據(jù)物體平衡條件 T1sin60 mg 0 T1cos60 T2 F qE 0連接A B的絲線拉緊 則 T2 0由以上三式 得 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全