版选修3_1.ppt

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1、3 电场强度,【自主预习】 1.电场： (1)电场：在电荷的周围存在着由它产生的电场。电 场是在电荷周围_的。它和分子、原子组成的 实物一样具有_和动量。场和实物是物质存在的两 种不同形式。,客观存在,能量,(2)电场的性质：一个电荷对其他电荷的作用力是通 过_给予的，电场对放入其中的电荷有_。 (3)静电场：_产生的电场。,电场,力的作用,静止电荷,2.电场强度： (1)试探电荷(检验电荷)：用来检验电场是否存在及 其_分布情况的电荷，是研究电场的工具。 (2)场源电荷(源电荷)：激发或产生我们正在研究的 电场的电荷，是电场的_。,强弱,来源,(3)电场强度。 概念：放入电场中某点的点电荷所

2、受电场力与它的 电荷量的_，称为该点的电场强度，简称_。 物理意义：表示电场的_和方向。 定义式：E= 。,比值,场强,强弱,方向：电场强度是_，物理学中规定，电场中 某点场强的方向与正电荷在该点所受静电力的方向 _，与负电荷在该点所受静电力的方向_。 单位：牛顿每库仑，符号是N/C。,矢量,相同,相反,3.真空中的点电荷的电场强度：E= ，它只适用 于真空中点电荷的场强计算。 4.电场强度的叠加：电场中某点的电场强度为各个点 电荷单独在该点产生的电场强度的_。,矢量和,5.电场力：电荷在电场中受到的作用力，其大小为 F=_，正电荷所受的电场力的方向与电场强度方向 _，负电荷所受的电场力的方向

3、与电场强度方向 _。,qE,相同,相反,6.电场线： (1)电场线：在电场中画出若干曲线，曲线上任意一点 的切线方向都和该点的场强方向_，电场线虽然可 以用实验的方法来模拟，但电场中并不存在电场线， 它只是为了形象地描述电场而引入的一种_的曲线。,相同,假想,(2)电场线的特点： 电场线从_或无限远出发，终止于_或负 电荷。 电场线上每一点的切线方向跟该点的场强方向_。 任意两条电场线_，不中断。 电场线的疏密程度反映了场强的_。电场线越密 的地方，场强_；电场线越疏的地方，场强_。,正电荷,无限远,相同,不相交,强弱,越强,越弱,7.匀强电场：在电场中的某一区域里，电场强度的大 小处处_、方

4、向处处_，这个区域的电场叫匀强 电场。,相等,相同,【预习小测】 1.真空中，A、B两点与点电荷Q的距离分别为r和3r，则A、B两点的电场强度大小之比为( ) A.31 B.13 C.91 D.19,【解析】选C。由E= ，F= 可知：E= ，所 以 ，故C正确。,2.(多选)如图是某电场中的电场线，在该电场中有A、B两点，下列结论正确的是( ),A.A点的场强比B点的场强大 B.A点的场强方向与B点的场强方向相同 C.将同一点电荷分别放在A、B两点，放在A点的加速度比放在B点的加速度大 D.因为A、B两点没有电场线通过，所以电荷放在这两点不会受电场力作用,【解析】选A、C。电场线的疏密表示电

5、场的强弱，A点的场强比B点的场强大，同一点电荷在A点受到的电场力比B点的大，根据牛顿第二定律F=ma可知，放在A点的加速度比放在B点的加速度大，A、C正确；电场线的切线方向表示该点场强方向，A、B两点场强方向不同，B错；电场线可形象地描述电场，并不是说没有电场线通过的地方就不存在电场，D错误。,【补偿训练】 下列各电场中，A、B两点电场强度相同的是( ),【解析】选C。A图中，A、B两点场强大小相等，方向不同，B图中，A、B两点场强的方向相同，但大小不等，C图中是匀强电场，则A、B两点场强大小、方向相同；D图中A、B两点场强大小、方向均不相同。故选C。,主题一 电场 电场强度 【互动探究】 情

6、景：A是一个带正电的物体，与系在丝线上的带电小球B之间会产生库仑力。,试结合上述情景，讨论下列问题： (1)如图所示，电荷A、B间的相互作用是如何产生的？,提示：电荷A对电荷B的作用力，就是电荷A产生的电场对电荷B的作用；反之，电荷B对电荷A的作用力，就是电荷B产生的电场对电荷A的作用。,(2)电场的基本性质是什么？ 提示：电场的基本性质就是对处在其中的其他电荷产生力的作用。,(3)同一电荷q在电场中不同点受到的电场力的方向和大小一般不同，这是什么原因造成的？ 提示：因为电场具有方向性以及各点强弱不同的特点，所以造成同一电荷q在电场中不同点受到的电场力的方向和大小不同。,(4)如何描述电场的强

7、弱？ 提示：虽然可用同一电荷q在电场中各点所受电场力F 的大小来比较各点的电场强弱，但是电场力F的大小还 和电荷q的电量有关，所以不能直接用电场力的大小表 示电场的强弱。实验表明：在电场中的同一点，电场 力F与电荷电量q成正比，比值 由电荷q在电场中的 位置所决定，跟电荷电量q无关，是反映电场性质的物 理量，所以我们用 这个比值来表示电场的强弱。,(5)电场中某点的场强由什么决定？场强的方向是怎样的？ 提示：电场中某点的场强仅由电场本身决定。场强为矢量，它的方向与正电荷(负电荷)所受电场力的方向相同(相反)。,【探究总结】 1.对电场强度的三点理解： (1)电场强度是描述电场本身的力的性质的物

8、理量。电场的基本性质是对放入其中的电荷有力的作用。 (2)电场强度是比值法定义的物理量，电场强度的大小和方向只由电场本身特性决定，与放入其中的试探电荷无关。不能认为E和F成正比，和电量q成反比。可以从两方面理解：,电场强度的大小与该点放不放电荷、放入的电荷量的大小均无关； 电场强度的方向与放入该点的正试探电荷的受力方向相同，是确定的，如果在该点放入负试探电荷，则场强方向与负试探电荷受力方向相反。 (3)某空间中有多个电荷时，该空间某点的电场强度等于所有电荷在该点产生的电场强度的矢量和。,2.电场强度和电场力的比较：,【典例示范】 在电场中某点放一试探电荷，其电荷量为q，试探电荷受到的静电力为F

9、，则该点的电场强度为E= ，那么下列说法中正确的是( ) A.若移去试探电荷q，该点的电场强度就变为零 B.若在该点放一个电荷量为2q的试探电荷，该点的电场强度就变为,C.若在该点放一个电荷量为-2q的试探电荷，则该点的电场强度大小仍为E，但电场强度的方向与原来相反 D.若在该点放一个电荷量为- 的试探电荷，则该点的电场强度的大小仍为E，电场强度的方向也还是原来的电场强度的方向,【解题指南】试探电荷只是用来计算出电场中某点的场强大小的，那一点的场强只由电场本身决定，与在该点是否放试探电荷、放什么样的试探电荷均无关。,【解析】选D。电场对处于其中的电荷施加静电力的作用是电场的基本性质，为了反映电

10、场具有这一力的性质，引入了电场强度E这一物理量。E是电场本身的一种特性，试探电荷的引入仅仅是用来检验这一特性，因此与试探电荷存在与否无关，它是由产生电场的电荷以及在电场中各点的位置决定的，与该点有无试探电荷、试探电荷电荷量的多少、电性的正负无关，故D正确。,【探究训练】 (2018郑州高二检测)电场中有一点P，下列说法正确的是( ) A.若放在P点电荷的电荷量减半，则P点的场强减半 B.若P点没有检验电荷，则P点场强为零 C.P点场强越大，则同一电荷在P点所受电场力越大 D.P点的场强方向为试探电荷在该点的受力方向,【解析】选C。为了检验电场中某点的电场强度，可以 把一个检验电荷放入该点，其受

11、到的电场力F与自身的 电荷量q的比值 可反映该点场强的大小，但该点的 场强由电场本身决定，与检验电荷的电荷量多少、电 性无关，故A、B错误；由E= 得F=qE，当q一定时， E越大，F越大，故C正确；电场中某点的场强方向规定 为正电荷在该点时受到的电场力的方向，与负电荷受 力的方向相反，故D错误。,【补偿训练】 1.(多选)关于静电力和电场强度，下列说法正确的是( ) A.电场强度的方向总是跟静电力的方向一致 B.电场强度的大小总是跟静电力的大小成正比 C.正电荷受到的静电力的方向跟电场强度的方向一致 D.同一个点电荷在某点受到的静电力越大，该点的电 场强度就越大,【解析】选C、D。电场中某点

12、电场强度的方向是一定的，而电荷在电场中所受的静电力的方向却与电荷的性质有关系，只有正电荷受到的静电力的方向才与电场强度的方向相同，故A错，C对；电场强度的大小与电场中的位置有关，对于同一位置，只有在电荷量一定时电荷受到的静电力越大，才能说明该点的场强越大，故B错，D对。,2.(多选)下列关于电场和电场强度的说法正确的是( ) A.电荷间的相互作用是通过电场产生的，电场最基本 的特征是对处在它里面的电荷有力的作用 B.电场是人为设想出来的，其实并不存在 C.某点的场强越大，则同一电荷在该点所受到的电场 力越大,D.某点的场强方向为试探电荷在该点受到的电场力的方向,【解析】选A、C。电场是电荷周围

13、客观存在的一种特 殊物质，不是假想的，电荷间的相互作用是通过电场 产生的，故A正确，B错误；由E= 得F=Eq，当q一定 时，E越大，F越大，所以C正确；场强方向规定为正电 荷在该点受到的电场力方向，与负电荷受电场力的方 向相反，D错误。,3.如图所示，在一带负电的导体A附近有一点B，如在B处放置一个q1=-2.010-8C的电荷，测出其受到的静电力F1大小为4.010-6N，方向如图，则B处场强多大？,【解析】由场强公式可得EB= N/C=200 N/C， 因为是负电荷，所以场强方向与F1方向相反。 答案：200 N/C,主题二 点电荷的电场 电场强度的叠加 【互动探究】 如图所示。点电荷A

14、的电荷量为+Q，在距+Q为r的某点P放一试探电荷+q。,试结合上述情景，讨论下列问题： (1)如何求P点的场强的大小和方向？ 提示：根据库仑定律，试探电荷所受的力F=k ，依 电场强度的定义E= ，则点电荷A在P点的场强大小 为E=k ；场强的方向与正电荷在P点的受力方向相 同，故其方向为沿AP的连线背离点电荷A。,(2)若试探电荷的电荷量为-q，P点的场强大小和方向又是怎样的？ 提示：若试探电荷的电荷量为-q，P点的场强的大小和方向都不变。 (3)问题(1)中若点电荷A的电荷量为-Q，则P点的场强大小和方向又如何呢？ 提示：P点的场强大小E=k ，方向沿AP的连线指向点电荷A。,(4)点电荷

15、的场强公式在任何情况下都适用吗？ 提示：公式E=k 只适用于真空中的点电荷。,(5)问题(1)中如果存在多个点电荷，空间某一点的电场强度如何确定？ 提示：可以根据点电荷场强的计算式E=k 分别计算出各个点电荷在该点所产生的电场强度的大小E1、E2、E3。 根据各个点电荷电性的正、负确定E1、E2、E3的方向。,按照矢量合成的平行四边形定则求出合场强的大小和方向。,【探究总结】 1.两个场强公式E= 与E=k 的比较：,2.电场强度的叠加：如果场源是多个点电荷，电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和。例如，图中P点的电场强度，等于+Q1在该点产生的电场强度E1与-Q2在

16、该点产生的电场强度E2的矢量和。,【典例示范】 (2018福州高二检测)如图所示，真空中xOy平面直角坐标系上的A、B、C三点构成等边三角形，边长L=2.0m。若将电荷量均为q=+2.010-6C的两点电荷分别固定在A、B点，已知静电力常量k=9109Nm2/C2，求：,(1)两点电荷间的库仑力大小。 (2)C点的电场强度的大小和方向。,【解题指南】解答本题应把握以下两点： (1)利用点电荷场强公式先分别求出两点电荷在C点的场强。 (2)应用平行四边形定则求合场强。,【解析】(1)根据库仑定律，A、B处两点电荷间的库 仑力大小为F=k ， 代入数据得F=9.010-3N。 (2)A、B处两点电

17、荷在C点产生的场强大小相等，均为 E1=k ， A、B处两点电荷形成的电场在C点的合场强大小为 E=2E1cos30， ,联立式并代入数据得E7.8103N/C， 场强E的方向沿y轴正方向。 答案：(1)9.010-3N (2)7.8103N/C 方向沿y轴正方向,【探究训练】 1.在x轴上有两个点电荷，一个带正电Q1，一个带负电Q2，且Q1=2Q2。用E1和E2分别表示两个电荷所产生的场强的大小，则在x轴上( ) A.E1=E2的点只有一处；该点合场强为0 B.E1=E2的点共有两处；一处合场强为0，另一处合场强为2E2,C.E1=E2的点共有三处；其中两处合场强为0，另一处合场强为2E2

18、D.E1=E2的点共有三处；其中一处合场强为0，另两处合场强为2E2,【解析】选B。设两电荷连线长为L，E1=E2的点离Q2 的距离为x，由点电荷的场强E=k 知，当点在Q1、Q2 连线外侧时， ，解得x1=( +1)L，此 处两电场反向，合场强为零。当点在连线之间时， ，解得x2=( -1)L，此处两电场同向，E=2E2。所以本题选项B正确。,2.(2018晋城高二检测)下列选项中的各 圆环大小 相同，所带电荷量已在图中标出，且电荷均匀分布， 各 圆环间彼此绝缘。坐标原点O处电场强度最大的 是( ),【解析】选B。设带电荷量为q的 圆环在O点处产生 的场强大小分别为E0，根据对称性可得四种情

19、况下， O点处的场强大小分别为EA=E0，EB= E0，EC=E0， ED=0，选项B正确。,【补偿训练】 1.在x轴的原点O和x轴上的P点，分别固定同种电荷Q1和Q2，已知Q12l,【解析】选B。题中空间存在着两个静电荷，因此空间 里任何一点的场强，就是两点电荷分别在该点产生的 场强E1和E2的矢量和。由点电荷的场强公式E= ，又 因两电荷为同种电荷，故只有在OP之间某处的合场强 才能大小相等、方向相反，矢量和为零。 设在x=a处，E=0，则有,可知al，即在0xl区间内E=0，故选B项。,2.如图所示，A、B、C三点为一直角三角形的三个顶点，B=30，现在A、B两点放置两点电荷qA、qB，

20、测得C点电场强度的方向与AB平行，则qA带_电，qA：qB=_。,【解析】如图所示，放在A点和B点的点电荷在C处产 生的电场强度方向分别在AC和BC的连线上，因C点电 场强度方向与BA方向平行，故放在A点的点电荷和放 在B点的点电荷产生的电场强度方向只能如图所示： 由CA和由BC，故qA带负电，qB带正电，且EB=2EA，,即 ，又由几何关系知 ，所以qAqB= 18。 答案：负 18,【通法悟道】求合场强的四种方法 (1)对称法：利用带电体电荷分布具有对称性，或带电体产生的电场具有对称性的特点求合场强的方法。,(2)补偿法：题给条件建立的模型A不是一个完整的标准模型，这时需要给原来的问题补充

21、一些条件，由这些补充条件建立另一个容易求解的模型B，并且模型A与模型B恰好组成一个完整的标准模型。这样求解模型A的问题就变为求解一个完整的标准模型与模型B的差值问题。,(3)极限法：物理中体现极限思维的常见方法有极限法。极限法是把某个物理量推向极端，从而做出科学的推理分析，给出判断或导出一般结论。 (4)微元法：微元法就是将研究对象分割成许多微小的单元，或从研究对象上选取某一“微元”加以分析，从而化曲为直，将变量、难以确定的量转化为常量、容易求得的量。,主题三 电场线 【互动探究】 在容器中装上不导电的液体，液体上面撒上小草籽，容器上放置两个电极，就可以得到电场线的模拟图。 试结合上述情景，讨

22、论下列问题：,(1)既然能用实验模拟电场线的形状，为什么说电场线 不是客观存在的？ 提示：因为电场是一种特殊的物质，无形无体，充满 它所在的空间。实验之所以能模拟电场线的形状，是 因为在引入电场线时，抓住“电场力”这一根本属性。 实验显示的正是带电物体在电场中受到电场力所表现 出来的位置改变。因此应该注意，虽然可以用实验来,模拟电场线的形状，但并不能说明电场线是客观存在的。电场线是假想的，电场才是客观存在的。,(2)电场线是如何描述电场的强弱和方向的？ 提示：电场线的疏密表示场强的大小，电场线密的地方场强大，电场线疏的地方场强小。电场线上任意一点的切线方向就是该点的场强方向。,(3)为什么电场

23、中的电场线不相交？ 提示：电场中某点的电场强度的大小和方向，根据其客观性是唯一确定的。若电场线能相交，由于交点的切线不唯一，交点处的电场强度失去了上述的唯一性，所以电场中的电场线在空间中是不能相交的。,【探究总结】 1.两种常见电场的比较：,2.电场线的四个特点： (1)电场线不是电场中实际存在的线，而是为形象地描述电场而引入的假想的线，因此电场线是一种理想化模型。,(2)电场线始于正电荷或无限远，止于无限远或负电荷，在正电荷形成的电场中，电场线起于正电荷，延伸到无限远；在负电荷形成的电场中，电场线起于无限远，止于负电荷。,(3)电场线不闭合，不相交，也不是带电粒子的运动轨迹。 (4)在同一电

24、场里，电场线越密的地方，场强越大，电场线越疏的地方，场强越小。,【拓展延伸】电场线与带电粒子运动轨迹重合必须满足的三个条件 (1)电场线是直线。 (2)带电粒子只受电场力作用，或受其他力，但其他力的方向沿电场线所在直线。 (3)带电粒子初速度为零或初速度的方向沿电场线所在的直线。,【典例示范】 如图所示，初速度为v的带电粒子(不计重力)从A点射入电场，沿虚线运动到B点，判断：,(1)粒子带什么电？ (2)粒子的加速度如何变化？ (3)画出A、B两点的加速度方向。,【解题指南】解答本题要注意以下三点： (1)根据带电粒子轨迹的弯曲方向，判断出受力情况。 (2)把电场线方向、受力方向与电性相联系。

25、 (3)把电场线的疏密和受力大小、加速度大小相联系。,【解析】(1)粒子所受合力方向指向轨迹弯曲的一侧，由粒子的运动轨迹可知，带正电。 (2)由电场线的疏密情况可知粒子加速度增大。 (3)A、B两点的加速度方向即为该点所在电场线的切线方向，如图所示。,答案：(1)正电 (2)增大 (3)见解析图,【探究训练】 1.(多选)一带电粒子从电场中的A点运动到B点，轨迹如图中虚线所示。不计粒子所受重力，则( ),A.粒子带正电荷 B.粒子加速度逐渐减小 C.粒子在A点的速度大于在B点的速度 D.粒子的初速度不为零,【解析】选B、C、D。带电粒子所受合外力(即静电力)指向轨迹凹侧，知静电力方向向左，粒子

26、带负电荷，A项错误。根据EAEB，知B项正确；粒子从A到B受到的静电力为阻力，C项正确。由于电场线为直线，故粒子在A点速度不为零，D项正确。,2.(2018佛山高二检测)如图所示，实线为不知方向的三条电场线，从电场中M点以相同速度垂直于电场线方向飞出a、b两个带电粒子，仅在电场力作用下的运动轨迹如图中虚线所示，则( ),A.a一定带正电，b一定带负电 B.a的速度将减小，b的速度将增加 C.a的加速度将减小，b的加速度将增大 D.两个粒子的动能一个增加一个减小,【解析】选C。粒子在电场力作用下做曲线运动，电场力指向轨迹的凹侧，从图中轨迹变化来看电场力都做正功，动能都增大，电势能都减少。电场线的

27、方向不知，所以粒子带电性质不定，所以A、B、D错误。电场线密的地方电场强度大，电场线疏的地方电场强度小，所以a受力减小，加速度减小，b受力增大，加速度增大，所以C正确。,【补偿训练】 1.(多选)如图所示，在等量负电荷连线的中垂线上取A、B、C、D四点，B、D关于O点对称，关于这几点场强大小正确的是( ) A.EAEB，EB=ED B.EAEB，EBED C.可能有EAEBEC D.可能有EA=ECEB,【解析】选C、D。O点的场强为零，向中垂线的两边场强先变大，达到一个最大值后，再逐渐减小，到无穷远处为零。A、B、C、D四点与场强最大值点的位置不能确定，故不能确定这四点场强的大小，所以选项C、D有可能。,2.如图所示是点电荷Q周围的 电场线，图中A到Q的距离小于 B到Q的距离。以下判断正确的是( ) A.Q是正电荷，A点的电场强度大于B点的电场强度 B.Q是正电荷，A点的电场强度小于B点的电场强度 C.Q是负电荷，A点的电场强度大于B点的电场强度 D.Q是负电荷，A点的电场强度小于B点的电场强度,【解析】选A。正点电荷的电场线是呈向外辐射状的，电场线密的地方电场强度大，所以A正确。,【课堂小结】,