高中物理（人教版）選修3-1 第1章 第3節(jié)　電場強度

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歡迎進入物理課堂 第三節(jié)電場強度 課標定位學(xué)習目標 1 知道電荷間的相互作用是通過電場實現(xiàn)的 場與實物是物質(zhì)存在的兩種不同形式 2 體會用比值定義物理量的方法 理解電場強度的定義 公式 單位 方向 3 能推導(dǎo)點電荷場強公式 知道疊加原理 并進行簡單計算 4 知道電場線的定義和特點 會用電場線描述電場強度的大小 方向 重點難點 1 對電場強度的理解和對電場線的認識 2 兩個場強公式的應(yīng)用 核心要點突破 課堂互動講練 知能優(yōu)化訓(xùn)練 第三節(jié)電場強度 課前自主學(xué)案 課前自主學(xué)案 一 電場1 電荷的周圍存在 帶電體間的相互作用是通過周圍的 發(fā)生的 2 場和分子 原子組成的實物一樣具有能量 質(zhì)量和動量 場與實物是物質(zhì)存在的兩種不同形式 靜電場是 的電荷產(chǎn)生的電場 電場 電場 靜止 3 電場的基本性質(zhì)是對放入其中的電荷有 的作用 二 電場強度1 定義 放入電場中某一點的檢驗電荷受到的靜電力跟它的電荷量的 叫做該點的電場強度 2 公式 E 力 比值 3 單位 牛 庫 符號 4 方向 電場強度是矢量 規(guī)定某點電場強度的方向跟 在該點所受的靜電力的方向相同 負電荷在電場中某點所受的靜電力的方向跟該點電場強度的方向 三 點電荷的電場電場強度的疊加1 點電荷周圍某點電場強度大小計算式為E N C 正電荷 相反 2 以Q為中心 r為半徑作一球面 則球面上各點電場強度大小 當Q為正電荷時 E的方向 當Q為負電荷時 E的方向 同一球面上的場強只是大小相等 方向并不相同 3 如果場源電荷不只是一個點電荷 則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 相等 背離球心向外 指向球心 矢量和 思考感悟1 Q是檢驗電荷還是場源電荷 提示 Q是場源電荷 四 電場線1 電場線是畫在電場中的一條條有方向的曲線 曲線上每點的 表示該點的電場強度方向 電場線不是實際存在的線 而是為了形象描述電場而假想的線 切線方向 2 電場線的特點 1 電場線從 或 出發(fā)終止于 或 2 電場線在電場中不 3 在同一電場里 電場線 的地方場強大 正電荷 無窮遠 無窮遠 負電荷 相交 密集 思考感悟2 電場線為什么不能相交 電場線是電荷運動的軌跡嗎 提示 某點的電場方向是唯一的 所以電場線不能相交 電場線不是電荷的運動軌跡 五 勻強電場1 如果電場中各點電場強度的大小相等 方向相同 這個電場就叫做 2 由于方向相同 勻強電場中的電場線應(yīng)該是 又由于電場強度大小相等 電場線的密度應(yīng)該是 所以勻強電場的電場線是間隔相等的平行線 勻強電場 平行的 均勻的 核心要點突破 一 對電場強度概念及兩個場強公式的理解1 對電場強度的理解 1 電場強度是用比值法定義的物理量 它僅由電場本身決定 與定義它的檢驗電荷的電荷量q及所受的靜電力F無關(guān) 2 只要場源電荷確定下來 場源電荷周圍形成的電場也就確定下來 電場中某點的場強E與該點放不放檢驗電荷無關(guān) 2 兩個場強公式的比較 二 電場線1 電場線的四個特點 1 電場線不是電場里實際存在的線 而是為形象地描述電場而假想的線 因此電場線是一種理想化模型 2 電場線始于正電荷 止于負電荷 在正電荷形成的電場中 電場線起于正電荷延伸到無窮遠處 在負電荷形成的電場中 電場線起于無窮遠處 止于負電荷 3 電場線不閉合 不相交 也不是帶電粒子的運動軌跡 4 在同一電場里 電場線越密的地方 場強越大 電場線越稀的地方 場強越小2 電場線認識的兩個誤區(qū) 1 誤認為電場線客觀存在 電場中實際并不存在電場線 電場線是形象描述電場的有效工具 用虛擬的圖線描述抽象的物理概念的做法是科學(xué)研究中一種重要的思想方法 2 誤認為電場線就是電荷的運動軌跡 電場線與帶電粒子在電場中的運動軌跡的比較 電場線與帶電粒子運動軌跡重合必備的條件a 電場線是直線 b 帶電粒子只受電場力作用 或受其他力 但方向沿電場線所在直線 c 帶電粒子初速度為零或初速度方向沿電場線所在的直線 3 常見電場的電場線 即時應(yīng)用 即時突破 小試牛刀 2 2011年金華模擬 把質(zhì)量為m的正點電荷q從電場中靜止釋放 在它運動的過程中 如果不計重力 下面說法正確的是 A 點電荷的運動軌跡必定和電場線重合B 點電荷的速度方向 必定和所在點的電場線的切線方向一致C 點電荷的加速度方向 必定和所在點的電場線的切線方向垂直D 點電荷的受力方向 必定和所在點的電場線的切線方向一致 解析 選D 正點電荷在電場中受力方向一定與該點的場強一致 故C錯誤 D正確 正點電荷在電場中由靜止釋放后 如果電場線是直線 則其運動軌跡和速度方向必與電場線重合 如果電場線是曲線 則不重合 故A B均錯誤 三 兩點電荷連線和中垂線上電場強度分布特點1 等量異種電荷 1 兩電荷連線的中垂線上 各點的場強方向為由正電荷的一邊指向負電荷的一邊 且與中垂線垂直 O點的場強最大 從O點沿中垂線向兩邊逐漸減小 直至無窮遠時為零 中垂線上任意一點a與該點關(guān)于O點的對稱點b的場強大小相等 方向相同 如圖1 3 1所示 圖1 3 1 2 兩電荷的連線上 各點場強的方向由正電荷沿兩電荷的連線指向負電荷 O點的場強最小 從O點沿兩電荷的連線向兩邊逐漸增大 兩電荷的連線上 任一點c與關(guān)于O點對稱點d的場強相同 如圖1 3 1所示 2 等量同種正電荷 圖1 3 2 1 兩電荷的連線的中垂線上 O點和無窮遠處的場強均為零 所以在中垂線上 由O點的零場強開始 場強先變大 后逐漸減小 到無窮遠時減小為零 中垂線上任一點a與該點關(guān)于O點的對稱點b的場強大小相等 方向相反 如圖1 3 2所示 2 兩電荷的連線上 在兩電荷的連線上 每點場強的方向由該點指向O點 大小由O點的場強為零開始向兩端逐漸變大 任意一點c與該點關(guān)于O點的對稱點d的場強大小相等 方向相反 如圖1 3 2所示 即時應(yīng)用 即時突破 小試牛刀 3 2011年蘇錫常鎮(zhèn)四市調(diào)研 如圖1 3 3所示 M N為兩個等量的同種正點電荷 在其連線的中垂線上的P點放置一個靜止的點電荷q 負電荷 不計重力 下列說法正確的是 圖1 3 3 A 點電荷在從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 點電荷運動到O點時加速度為零 速度達到最大值D 點電荷超過O點后 速度越來越小 加速度越來越大 直到速度為零 解析 選C 因為中垂線上半部分的各點合場強方向相同 均為O指向P 而O至無窮遠處場強先增大 后減小 場強最大的位置有可能在OP之間 也可能在OP的延長線上 所以負點電荷從P至O一直加速 到O時v最大 而加速度的大小變化不確定 即只有C正確 課堂互動講練 場源電荷Q 2 10 4C 是正點電荷 檢驗電荷q 2 10 5C 是負點電荷 它們相距r 2m而靜止 且都在真空中 如圖1 3 4所示 求 圖1 3 4 1 q受的靜電力 2 q所在的B點的場強EB 3 只將q換為q 4 10 5C的正點電荷 求q 受力及B點的場強 4 將檢驗電荷拿去后B點的場強如何變化 答案 1 9N 方向由B指向A 2 4 5 105N C 方向由A指向B 3 18N 方向由A指向B4 5 105N C 方向由A指向B 4 B點場強不變 2011年宿遷高三調(diào)研 某靜電場中的電場線如圖1 3 5所示 帶電粒子在電場中僅受靜電力作用 其運動軌跡如圖中虛線所示 由M運動到N 以下說法正確的是 圖1 3 5 A 粒子必定帶正電荷B 粒子在M點的加速度大于它在N點的加速度C 粒子在M點的加速度小于它在N點的加速度D 粒子在M點的速度小于它在N點的速度 思路點撥 根據(jù)粒子的運動曲線可以判斷粒子的受力方向 進而判斷出其電性 答案 ACD 方法總結(jié) 解答此類問題的分析思路 第一步 根據(jù)帶電粒子運動軌跡的彎曲方向 判斷出受力方向 第二步 把電場方向 受力方向與粒子電性相聯(lián)系 第三步 把電場線的疏密和受力大小 加速度大小相聯(lián)系 變式訓(xùn)練2 2011年東營高二檢測 四種電場的電場線如圖1 3 6所示 一正電荷q僅在靜電力作用下由M點向N點做加速運動 且加速度越來越大 則該電荷所在的電場是圖中的 圖1 3 6 解析 選D 由正電荷q僅在靜電力的作用下由M點向N點做加速運動 故由M向N的方向為電場線的方向 故B錯 加速度越來越大 即電場線越來越密 故A C錯 D正確 如圖1 3 7所示 在正六邊形的a c兩個頂點上各放一帶正電的點電荷 電荷量的大小都是q1 在b d兩個頂點上 各放一帶負電的點電荷 電荷量的大小都是q2 q1 q2 已知六邊形中心O點處的場強可用圖中的四條有向線段中的一條來表示 它是 A E1B E2C E3D E4 圖1 3 7 思路點撥 解答本題時應(yīng)把握以下兩點 1 電場強度的合成遵守平行四邊形定則 2 多個場強合成 先合成其中的兩個 再依次與其他合成 圖1 3 8 精講精析 先對a c兩頂點的點電荷產(chǎn)生的場強合成 如圖1 3 8為Eac 再對b d兩頂點的點電荷產(chǎn)生的場強合成 如圖為Ebd 因q1 q2 故Eac Ebd 故Eac Ebd合場強的方向應(yīng)在Od連線的下方 故B正確 答案 B 策略點睛 電場強度的疊加符合矢量合成法則 多個點電荷形成的電場求合場強時 根據(jù)各電荷場強的大小和方向特點采取合適的順序進行 可使問題簡單化 變式訓(xùn)練3正電荷Q位于坐標平面xOy上的原點 要讓P點 xP 1 yP 0 的電場強度為零 另一負電荷 2Q應(yīng)放的位置是 A 位于x軸上 x 18B 位于x軸上 x 0C 位于x軸上 0 x 1D 位于y軸上 y 0 如圖1 3 9所示 用30cm的細線將質(zhì)量為4 10 3kg的帶電小球P懸掛在O點下 當空中有方向為水平向右 大小為1 104N C的勻強電場時 小球偏轉(zhuǎn)37 后處在靜止狀態(tài) g取10N kg 1 分析小球的帶電性質(zhì) 2 求小球的帶電荷量 3 分析若把細繩剪斷 小球做什么性質(zhì)的運動 圖1 3 9 自主解答 1 對小球受力分析如圖1 3 10 所受靜電力F與電場強度方向相同 所以小球帶正電 2 由平衡條件知Eq mgtan37 q 3 10 6C 圖1 3 10 答案 1 帶正電 2 3 10 6C 3 見自主解答 規(guī)律總結(jié) 處理靜電力與動力學(xué)綜合問題仍是應(yīng)用處理力學(xué)問題的方法 先分析受力及運動 然后列出牛頓第二定律方程求解 變式訓(xùn)練4 2011年天津高二檢測 如圖1 3 11 在場強為E的勻強電場中有一個質(zhì)量為m的帶正電小球A懸掛在絕緣細線上 當小球靜止時 細線與豎直方向成30 角 已知此電場方向恰使小球受到的電場力最小 則小球所帶的電量應(yīng)為 圖1 3 11 知能優(yōu)化訓(xùn)練 本部分內(nèi)容講解結(jié)束 點此進入課件目錄 按ESC鍵退出全屏播放 謝謝使用 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