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

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磁鐵能吸引鐵釘,地球表面存在磁場,導入新課,,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)，當時物理界存在兩種觀點：,誰正確呢？,vs,1.3電場強度,第一章靜電場,教學目標,1.知識與能力,√知道自然界存在兩種物質(zhì)：場與實物?！讨离姾芍g的相互作用是通過電場存在的，電場強度的符號、單位?！虝秒妶鰪姸裙竭M行相關(guān)的計算。,2.過程與方法,√通過實驗進行分析推導出得到電場強度公式?！掏ㄟ^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,√在電場強度公式的推導過程中，要學會通過改變單一變量來合理地推到結(jié)論的方法?！虝ㄟ^描繪電場線分析題目,教學重難點,教學重點：,教學難點：,電場強度公式的推導過程電場強度的疊加電場線的畫法,電場疊加的計算復雜電荷的電場線,一、電場,二、電場強度,內(nèi)容解析,四、電場線,五、勻強電場,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30年代，法拉第提出電荷周圍存在電場的觀點,近代物理學理論提出電磁場存在并相互聯(lián)系的觀點,法拉第認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、電場強度,下面介紹電場學中的幾個基本概念：,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。,電場強度的推導過程：,在上一節(jié)中我們已經(jīng)推導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度。,公式：,注意,①適用于一切電場。,②電場中某點的場強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、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)電場強度的定義：,兩個公式聯(lián)立可計算出該點電場強度的大小為：,正點電荷的電場,負點電荷的電場,如果以Q為中心作一個球面，球面上個點的電場強度大小相等。當Q為正電荷時，E的方向沿半徑方向向外；當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點的電場強度為E1,點電荷Q2在P點的電場強度為E2,則P點的合場強為E1E2的矢量和。,Q1Q2為同種電荷,Q1Q2為異種電荷,2、電場強度的疊加,電場中某點的電場強度為各個點電荷單獨在該點產(chǎn)生的電場強度的矢量和。,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)到負電荷終止的曲線，使曲線上每一點的切線方向跟該點場強方向一致，這些曲線叫做電場線。,四、電場線,①從正電荷出發(fā)終止于負電荷（包括從正電荷出發(fā)終止于無窮遠或來自無窮遠終止于負電荷）。②電場線某點的受力方向表示該點的場強方向。③電場線在某處的疏密表示該處場強的強弱。④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、勻強電場,電場中各點的電場強度相等、方向相同，這樣的電場叫做勻強電場。,,由于方向相同，勻強電場的電場線是平行的；由于電場強度大小相等，電場線的密度應該是均勻的。所以勻強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的大小：,E的方向：電場中某點的場強方向為該點正電荷所受電場力方向。,二、電場強度,注意,電場中某點的場強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、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度大小相等。當Q為正電荷時，E的方向沿半徑方向向外；當Q為正電荷時，E的方向沿半徑方向向里。,電場強度的疊加原理：,幾個點電荷同時在某點形成場強時，這點的場強等于各個點電荷單獨存在時在該點產(chǎn)生的場強的矢量和。,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)到負電荷終止的曲線，使曲線上每一點的切線方向跟該點場強方向一致，這些曲線叫做電場線。,從正電荷出發(fā)終止于負電荷、的切線方向為場強方向、疏密表示場強強弱、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,1.如圖，一電子沿等量異號電荷的中垂線由A→O→B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，當兩球處于同一水平面時，α＞β的可能原因是（）。,A.m1＞m2B.m1q2D.q1︳Q2︱,所以，在Q1左側(cè)的x軸上，Q1產(chǎn)生的電場的電場強度總是大于Q2的電場強度，且方向總是指向x軸負半軸，在x=0和x=6cm之間,電場強度總是指向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)電場強度為0的點。,⑴該電距離遠點的距離為x，則即，解得x1=4cm，（不符合題意，舍去）和x2=12cm。所以在x2=12cm處電場強度等于0。,⑵在x坐標軸上0＜x＜6cm和x＞12cm的地方，電場強度的方向總是沿x軸的正方向的。,