教科版選修31 第一章 第3講 電場(chǎng) 電場(chǎng)強(qiáng)度和電場(chǎng)線 課件（37張）.pptx

第一章靜電場(chǎng) 第3講電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度和電場(chǎng)線 1 理解電場(chǎng)強(qiáng)度的概念及其定義式 并會(huì)進(jìn)行有關(guān)計(jì)算 2 理解點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度及疊加原理 3 會(huì)用電場(chǎng)線表示電場(chǎng) 并熟記幾種常見電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布 目標(biāo)定位 二 點(diǎn)電荷的電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加 三 電場(chǎng)線和勻強(qiáng)電場(chǎng) 對(duì)點(diǎn)檢測(cè)自查自糾 欄目索引 一 電場(chǎng)和電場(chǎng)強(qiáng)度 1 電場(chǎng) 1 概念 存在于電荷周圍的一種特殊的 由電荷產(chǎn)生 是物質(zhì)存在的兩種不同形式 2 基本性質(zhì) 對(duì)放入其中的電荷有 電荷之間通過相互作用 答案 一 電場(chǎng)和電場(chǎng)強(qiáng)度 知識(shí)梳理 3 靜電場(chǎng) 電荷周圍產(chǎn)生的電場(chǎng) 物質(zhì) 場(chǎng)和實(shí)物 力的作用 電場(chǎng) 靜止 2 電場(chǎng)強(qiáng)度 1 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 要求 電荷量要充分 體積要充分 2 電場(chǎng)強(qiáng)度 定義 放入電場(chǎng)中某點(diǎn)的檢驗(yàn)電荷所受與它的的比值叫做該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度 簡(jiǎn)稱場(chǎng)強(qiáng) 物理意義 表示電場(chǎng)的和 定義式 單位為牛 頓 每庫(kù) 侖 符號(hào)為 方向 電場(chǎng)強(qiáng)度的方向與所受靜電力的方向相同 與負(fù)電荷所受靜電力方向 答案 強(qiáng)弱 小 小 電場(chǎng)力 電荷量 強(qiáng)弱 方向 n c 正電荷 相反 1 由于e 所以有人說電場(chǎng)強(qiáng)度的大小與放入的試探電荷受到的力f成正比 與電荷量q的大小成反比 你認(rèn)為這種說法正確嗎 為什么 答案 深度思考 答案不正確 電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度e是唯一的 由電場(chǎng)本身決定 與是否放入試探電荷以及放入試探電荷的正負(fù) 電荷量的大小無關(guān) 2 這里定義電場(chǎng)強(qiáng)度的方法叫比值定義法 你還學(xué)過哪些用比值定義的物理量 它們都有什么共同點(diǎn) 答案 例1a為已知電場(chǎng)中的一固定點(diǎn) 在a點(diǎn)放一電荷量為q的試探電荷 所受電場(chǎng)力為f a點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為e 則 a 若在a點(diǎn)換上電荷量為 q的試探電荷 a點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向發(fā)生變化b 若在a點(diǎn)換上電荷量為2q的試探電荷 a點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)將變?yōu)?ec 若在a點(diǎn)移去電荷q a點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)變?yōu)榱鉪 a點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的大小 方向與q的大小 正負(fù) 有無均無關(guān) 典例精析 解析答案 解析電場(chǎng)強(qiáng)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(shí)電場(chǎng)強(qiáng)度的方向和大小均不變 故a b c均錯(cuò)誤 故選d 答案d 例2真空中o點(diǎn)放一個(gè)點(diǎn)電荷q 1 0 10 9c 直線mn通過o點(diǎn) om的距離r 30cm m點(diǎn)放一個(gè)點(diǎn)電荷q 1 0 10 10c 如圖1所示 求 典例精析 解析答案 圖1 1 q在m點(diǎn)受到的作用力 答案大小為1 0 10 8n方向沿mo指向q 解析答案 圖1 2 m點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng) 答案大小為100n c方向沿om連線背離q 解析答案 圖1 3 拿走q后m點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng) 解析在m點(diǎn)拿走試探電荷q 有的同學(xué)說m點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)em 0 這是錯(cuò)誤的 其原因在于不懂得場(chǎng)強(qiáng)是反映電場(chǎng)的力的性質(zhì)的物理量 它是由形成電場(chǎng)的電荷q及場(chǎng)中位置決定的 與試探電荷q是否存在無關(guān) 故m點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)仍為100n c 方向沿om連線背離q 答案大小為100n c方向沿om連線背離q 總結(jié)提升 返回 總結(jié)提升 1 公式e 是電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式 不是決定式 其中q是試探電荷的電荷量 2 電場(chǎng)強(qiáng)度e的大小和方向只由電場(chǎng)本身決定 與是否放入試探電荷以及放入試探電荷的正負(fù) 電荷量的大小無關(guān) 返回 1 真空中點(diǎn)電荷周圍的場(chǎng)強(qiáng) 1 大小 2 方向 q為正電荷時(shí) e的方向由點(diǎn)電荷指向 q為負(fù)電荷時(shí) e的方向由無窮遠(yuǎn)指向 2 電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加 電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量 如果場(chǎng)源是多個(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 答案 知識(shí)梳理 二 點(diǎn)電荷的電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加 無窮遠(yuǎn) 點(diǎn)電荷 矢量和 答案 深度思考 例3真空中距點(diǎn)電荷 電荷量為q 為r的a點(diǎn)處 放一個(gè)帶電荷量為q q q 的點(diǎn)電荷 q受到的電場(chǎng)力大小為f 則a點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為 典例精析 解析答案 bd 例4如圖2所示 真空中帶電荷量分別為 q和 q的點(diǎn)電荷a b相距為r 則 返回 解析答案 方法點(diǎn)撥 圖2 1 兩點(diǎn)電荷連線的中點(diǎn)o的場(chǎng)強(qiáng)多大 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)的場(chǎng)強(qiáng)如何 解析求解方法是分別求出 q和 q在某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小和方向 然后根據(jù)電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加原理求出合場(chǎng)強(qiáng) 1 如圖甲所示 a b兩點(diǎn)電荷在o點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)方向相同 由a指向b a b兩點(diǎn)電荷在o點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度 解析答案 方法點(diǎn)撥 解析答案 方法點(diǎn)撥 返回 方法點(diǎn)撥 電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量 合成時(shí)遵循矢量運(yùn)算法則 平行四邊形定則或三角形定則 常用的方法有圖解法 解析法 正交分解法等 對(duì)于同一直線上電場(chǎng)強(qiáng)度的合成 可先規(guī)定正方向 進(jìn)而把矢量運(yùn)算轉(zhuǎn)化成代數(shù)運(yùn)算 1 電場(chǎng)線的特點(diǎn) 1 電場(chǎng)線是為了形象描述而假想的一條條有方向的 曲線上每點(diǎn)的方向表示該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向 2 電場(chǎng)線從或無限遠(yuǎn)出發(fā) 終止于或負(fù)電荷 3 電場(chǎng)線在電場(chǎng)中不 4 在同一電場(chǎng)中 電場(chǎng)強(qiáng)度較大的地方電場(chǎng)線 答案 三 電場(chǎng)線和勻強(qiáng)電場(chǎng) 知識(shí)梳理 電場(chǎng) 曲線 切線 正電荷 無限遠(yuǎn) 相交 較密 2 畫出幾種特殊的電場(chǎng)線 自己畫出電場(chǎng)線 答案 答案 3 勻強(qiáng)電場(chǎng) 1 定義 電場(chǎng)中各點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小 方向的電場(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 答案 相等 相同 平行直線 間隔相等 1 在相鄰的兩條電場(chǎng)線之間沒畫電場(chǎng)線的地方有電場(chǎng)嗎 答案 深度思考 答案電場(chǎng)線是假想的 如果在每個(gè)地方都畫電場(chǎng)線也就無法對(duì)電場(chǎng)進(jìn)行描述了 所以在相鄰的兩條電場(chǎng)線之間沒畫電場(chǎng)線的地方也有電場(chǎng) 2 電場(chǎng)線是物體的運(yùn)動(dòng)軌跡嗎 答案電場(chǎng)線不是運(yùn)動(dòng)軌跡 運(yùn)動(dòng)軌跡由運(yùn)動(dòng)電荷的受力和初速度共同決定 運(yùn)動(dòng)軌跡的切線方向?yàn)樗俣确较?電場(chǎng)線上各點(diǎn)的切線方向?yàn)樵擖c(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向 決定著電荷所受電場(chǎng)力方向 a 這個(gè)電場(chǎng)可能是負(fù)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)b 點(diǎn)電荷q在a點(diǎn)處受到的電場(chǎng)力比在b點(diǎn)處受到的電場(chǎng)力大c 正電荷可以沿電場(chǎng)線由b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)d 點(diǎn)電荷q在a點(diǎn)處的瞬時(shí)加速度比在b點(diǎn)處的瞬時(shí)加速度小 例5如圖3所示是某靜電場(chǎng)的一部分電場(chǎng)線分布情況 下列說法中正確的是 典例精析 解析答案 圖3 總結(jié)提升 返回 解析負(fù)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線是從四周無限遠(yuǎn)處不同方向指向負(fù)點(diǎn)電荷的直線 故a錯(cuò) 總結(jié)提升 電場(chǎng)線越密的地方場(chǎng)強(qiáng)越大 由題圖知ea eb 又因f qe 得fa fb 故b正確 正電荷在b點(diǎn)受到的電場(chǎng)力的方向沿切線方向 故其軌跡不可能沿曲線由b到c 故c錯(cuò)誤 答案b 返回 總結(jié)提升 1 電場(chǎng)線并不是粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡 帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡由帶電粒子所受合外力與初速度共同決定 電場(chǎng)線上各點(diǎn)的切線方向是場(chǎng)強(qiáng)方向 決定著粒子所受電場(chǎng)力的方向 軌跡上每一點(diǎn)的切線方向?yàn)榱Ｗ釉谠擖c(diǎn)的速度方向 2 電場(chǎng)線與帶電粒子運(yùn)動(dòng)軌跡重合必須同時(shí)滿足以下三個(gè)條件 電場(chǎng)線是直線 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 帶電粒子初速度的大小為零或初速度的方向沿電場(chǎng)線所在的直線 返回 1 對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度的理解 電場(chǎng)中有一點(diǎn)p 下列說法中正確的有 a 若放在p點(diǎn)的試探電荷的電荷量減半 則p點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)減半b 若p點(diǎn)沒有試探電荷 則p點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)為零c p點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)越大 則同一試探電荷在p點(diǎn)受到的電場(chǎng)力越大d p點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向就是放在該點(diǎn)的試探電荷所受電場(chǎng)力的方向 解析答案 對(duì)點(diǎn)檢測(cè) 1 2 3 4 解析場(chǎng)強(qiáng)是表示電場(chǎng)本身性質(zhì)的物理量 由電場(chǎng)本身決定 與是否有試探電荷以及試探電荷的電荷量均無關(guān) 選項(xiàng)a b錯(cuò)誤 1 2 3 4 p點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向?yàn)榫褪欠旁谠擖c(diǎn)的正試探電荷所受電場(chǎng)力的方向 與放在該點(diǎn)的負(fù)試探電荷所受電場(chǎng)力的方向相反 故d錯(cuò)誤 答案c 2 對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度的理解 如圖4所示 在一帶負(fù)電的導(dǎo)體a附近有一點(diǎn)b 如在b處放置一個(gè)q1 2 0 10 8c的電荷 測(cè)出其受到的靜電力f1大小為4 0 10 6n 方向如圖 則b處場(chǎng)強(qiáng)多大 如果換用一個(gè)q2 4 0 10 7c的電荷放在b點(diǎn) 其受力多大 此時(shí)b處場(chǎng)強(qiáng)多大 解析答案 1 2 3 4 圖4 1 2 3 4 答案200n c8 0 10 5n200n c 3 點(diǎn)電荷的電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加 如圖5所示 m n和p是以mn為直徑的半圓弧上的三點(diǎn) o點(diǎn)為半圓弧的圓心 mop 60 電荷量相等 符號(hào)相反的兩個(gè)點(diǎn)電荷分別置于m n兩點(diǎn) 這時(shí)o點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為e1 若將n點(diǎn)處的點(diǎn)電荷移到p點(diǎn) 則o點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小變?yōu)閑2 e1與e2之比為 解