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 F qE E F 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 F qE 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q 2 10 8C的試探電荷 它受到的靜電力為7 2 10 5N 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q 4 10 8C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 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)?3 6 103N C 水平向左 3 6 103N C 1 44 10 4N 水平向右 3 6 103N 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關(guān) 即無論有無試探電荷 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的比值來表示 但E的大小與F q的大小無關(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) Q 2qB 應(yīng)放在B點(diǎn) Q 2qC 應(yīng)放在C點(diǎn) Q qD 應(yīng)放在D點(diǎn) Q q 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)?q 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E0 E1 E2 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Q q 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Q q 選項(xiàng)D對(duì) 對(duì)電場(chǎng)線的認(rèn)識(shí) 1 常見電場(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AO BO 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 A B點(diǎn)電荷一定帶負(fù)電B B點(diǎn)電荷一定帶正電C M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D 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 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姾傻囊贿呏赶蜇?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)開始 場(chǎng)強(qiáng)先變大 后逐漸減小 到無窮遠(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 下列說法正確的是 A 點(diǎn)電荷在從P到O的過程中 加速度越來越大 速度也越來越大B 點(diǎn)電荷在從P到O的過程中 加速度越來越小 速度越來越小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O點(diǎn)后 速度越來越小 加速度越來越大 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