高二物理选修3-1静电场ppt课件

1、第一章 静电场,第一节 电荷及其守恒定律,一、电荷： 1正电荷：用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷P2 2负电荷：把用毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷P2 3相互作用： 同种电荷 ，异种电荷 。 思考：为什么自然界没有第三种电荷,相互排斥,相互吸引,二、起电的三种方式： 1.摩擦起电： 两个物体相互摩擦时，一些束缚得不紧的 电子往往从一个物体转移到另一个物体，于是 原来电中性的物体由于得到电子而带负电，失去 电子的物体则带正电。P2 实质：电子的转移！ 2.感应起电,当一个带电体靠近导体时，由于电荷间 相互吸引或排斥，导体中的自由电荷便会趋 向或远离带电体，使导体靠近带电体的一端 带异号电荷的现象。P

2、3 实质：电荷的重新分布！ 3.接触起电： 相互接触的物体带上电荷的现象,实质：电荷从一个物体转移到另一个物体,二、电荷守恒定律： 大量事实表明：电荷既不会创生，也不会 消灭，它只能从一个物体转移到另一个物体， 或者从物体的一部分转移到另一部分。在转移 的过程中，电荷的总量保持不变。P4 或 一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的 代数和保持不变。P4,三、元电荷： 1.电量q： 电荷的多少叫电荷量。简称电量。 单位：库仑（符号C） 2.元电荷e: 最小的电荷量。 e=1.6010-19C (密立根油滴实验） 电子：e=1.6010-19C 质子：e=1.6010-19C 一切带电体所带电量都是

3、元电荷的整数倍 电荷量是不能连续变化的物理量,3.电子的比荷: 电子的电荷量e与电子的质量me之比,第一章 静电场,第二节 库仑定律,思考： 电荷之间作用力的大小决定于哪些因素呢,1.实验装置,2.实验方法：控制变量法,3.通过丝线偏离竖直方向的角度来显示力的大小,4.结论： 距离不变时，电量Q越大，作用力F越大,电量不变时，距离r越大，作用力F越小,一、库仑定律： 真空中两个静止点电荷之间的相互 作用力,与它们的电荷量的乘积成正比, 与它们的距离的二次方成反比,作用力的 方向在它们的连线上. 电荷间这种相互作用力叫做静电力或库仑力。 1.大小,静电力常量,k=9.0109Nm2/C2,2.方

4、向：在两电荷的连线上,4.适用条件： 真空中（空气中近似成立） 点电荷,二、点电荷 当带电体间的距离比它们自身的大小大得 多，以致带电体的形状、大小及电荷分布状况 对它们之间的作用力的影响可以忽略时，这样 的带电体就可以看做带电的点，叫做点电荷。 点电荷是实际带电体在一定条件下的抽象，是为了 简化某些问题的讨论而引进的一个理想化的模型。 点电荷本身的线度不一定很小，它所带的电量也可以 很大。点电荷这个概念与力学中的“质点”类似,有电量,没大小的点,第一章 静电场,第三节 电场强度,用场的观点分析电荷A和B间的相互作用,一 、电场的概念： 1、带电体周围客观存在的特殊物质。 具有质量、能量。 2

5、、任何带电体的周围都存在电场。 3、基本性质：电场对放入其中的电荷有电场力 的作用，这种电荷间的作用总是通过电场 进行的。 静止电荷产生的电场，称为静电场,场源电荷（源电荷） 试探电荷（检验电荷,研究场源电荷A(电荷量为Q）所产生的电场,二、电场强度： 1、定义: 放入电场中某点的电荷所受的静电力F跟它 的电量q的比值，叫做该点的电场强度。 2、定义式： 3、单位：牛顿/库仑（N/C,计算时，若电荷是负电荷只需将它的绝对值代入,4、方向： E的方向跟正电荷在该点所受静电力 F 的方向相同，跟负电荷在该点所受静电力 F 的 方向相反。E是矢量。 5、物理意义： 是描述电场的力的性质的物理量。 能

6、描述该点的电场强弱和方向,注意： （1） 为定义式，适用于一切电场,2）某点的电场强度的大小及方向取决于电场 本身（即场源电荷及这点的位置），与检验电荷 的正负、电量的大小及受到的电场力无关。具有 唯一性,三、点电荷的电场： 1.大小： 2.方向： 当Q为正电荷时，E的方向沿半径向外； 当Q为负电荷时，E的方向沿半径向内,定义式，适用于一切电场,仅对点电荷的电场适用,q是检验电荷，E与q无关,Q是场源电荷，E与Q成正比,四、电场强度的叠加： 1.电场中某点的电场强度为各个点电荷在 该点产生的电场强度的矢量和。P12,2.一个半径为R的均匀带电球体（或球壳）在 外部产生的电场 与一个位于球心的、

7、电荷量相等的点电荷 产生的电场相同.P12,rR,3.电场强度的叠加，应遵循平行四边形法则。 五、电场线： 画在电场中的一条条有方向的曲线 规定： 1.电场线上每一点的切线方向跟该点的场强 方向一致。 2.电场线的疏密表示场强的大小,1）、孤立的点电荷,2）、两个等量的正、负电荷,等量的异种电荷,电羽带异种电荷,3）、两个等量的正电荷,电羽带同种电荷,等量的正电荷,1.电场线是假想的,不是真实存在的； 2.电场线从正电荷或无穷远出发，终止于无穷远或负电荷； 3.电场的疏密程度表示场强的大小，越密的地方越强，越疏的地方越弱； 4.电场线不相交、不闭合,等量的正(同种）电荷,1)连线中点O处的场强

8、为零,2)从中点O沿中垂面（线） 到无限远，电场线先变密后变疏，即场强先变大后变小,O,3)连线的中垂线上各点的场强方向和该直线平行,等量的异种电荷,1）连线上各点的场强方向从正电荷指向负电荷，沿电场线方向场强先变小再变大。 连线中点的电场强度最小，但不为零,2）连线的中垂面（线）上，场强的方向都相同，且与中垂面）线）垂直,O,六、匀强电场: 如果电场中各点电场强度的大小相等、 方向相同，这个电场就叫做匀强电场,三个自由点电荷的平衡问题： 例题： 有两个带正电的小球，电荷量分别为Q和 9Q，在真空中相距L，如果引入第三个小球， 恰好使得三个小球只在它们相互的静电力作用 下都处于平衡状态，第三个

9、小球应带何种电荷， 应放在何处，电荷量又是多少？ 在例题中，若两小球带电荷量分别为Q和-9Q， 其他条件不变，则放入的第三个小球的带电性质、带的 电荷量及位置如何,三个自由电荷，在静电力作用下处于平衡 状态，则这三个电荷一定在同一条直线上。 规律： （1）两边电荷电性相同，中间电荷电性与两边 相反，且靠近电荷量较小的一边； （2）中间电荷电荷量最小。 两同夹一异，两大夹一小，近小远大,练习： a、b两个点电荷，相距40cm，电荷量分别 为9Q和Q，都是正电荷，现引入点电荷c，这时 a、b、 c三个电荷都恰好处于平衡状态，试问： 点电荷c的性质是什么？电荷量有多大？它放在 什么地方,P3.4(单

10、选) 对于摩擦起电现象，下列说法中正确的（ ） A.摩擦起电是用摩擦的方法将其他物质变成了电荷 B.摩擦起电是通过摩擦将一个物体中的质子转移到另一个物体 C.通过摩擦起电的两个原来不带电的物体，一个带有等量异种电荷 D.通过摩擦起电的两个原来不带电的物体，可能带有同种电荷,P3.5(单选) 验电器已经带有正电荷，现将另一带正电的 导体球移近验电器小球，但不接触，在移近的过程 中，验电器的金属箔片间的夹角将（ ） A.减小 B.不变 C.增大 D.增大后再减小,P4.12(双选) 挂在绝缘细线下的两轻质通草球，由于电荷 的相互作用或靠近或远离，如图所示，则（ ） A.甲图中两球一定带异种电荷 B

11、.乙图中两球一定带同种电荷 C.甲图中至少有一个带电 D.乙图中两球至少有一个带电,P7.4(单选) 使两个带正电的小球相距一定距离，放在光 滑的水平绝缘板上，若同时释放两球，则它们的加 速度大小之比将（ ） A.不断增大 B.先增大后减小 C.始终保持不变 D.不断减小,P7.6(单选) 如图所示，用两根细绳，把两个质量相等的 小球悬挂在同一点上，两球带同种电荷，但甲球 的电荷量大于乙球的电荷量且两球处于同一水平 线，则和的关系是（ ） A. B. = C. D.无法判断,P7.9(单选) 两个分别带有电荷量Q和3Q的相同金属 小球（均可视为点电荷），固定在相距为r的两 处，它们间库仑为F，

12、两小球相互接触后将其固定 距离变为r/2，则两球间库仑力的大小为（ ） A. B. C. D,P12.4(单选) 关于电场线的以下说法中，正确的是（ ） A.电场线上每一点的切线方向都跟电荷在该点的 受力方向相同 B.沿电场线的方向电场强度越来越小 C.电场线越密的地方同一检验电荷受的电场力就越大 D.在电场中凡是有电场线的地方，场强不为零， 不画电场线的区域上各点则无电场,P12.7(单选) 正电荷q在电场力作用下由P向Q做加速运动， 并且加速度越来越大，那么可以判定，它所在的 电场是下图中的哪一个（,第一章 静电场,第四节 电势能和电势,三、电势： 1.定义：电荷在电场中某一点的电势能与它

13、的 电荷量的比值 P18 2.定义式： 3.单位: 伏特(V) 4.物理意义：是描述电场能量性质的物理量 5.电势具有相对性 6.电势是标量,1 V = 1 J/C,计算时要代入正负号,7.电势高低的判断： 沿着电场线方向电势逐渐降低； 根据静电力做功与电势能变化判断; 正电荷运动时： 若电场力做正功，电势能减少，电势减少； -负功，-增加，-增加； 负电荷运动时； 若电场力做正功，电势能减少，电势增加； -负功，-增加，-减少； 根据场源电荷的电场判断; 正电荷电场中电势为正， 负电荷电场中电势为负,四、等势面： 1.定义：电势相等的点所构成的面 2.特点： 电场线跟等势面垂直； 电场线从电

14、势高的等势面指向电势低的等势面； 在同一等势面上移动电荷时，静电力不做功； 等差等势面的疏密反映了电场的强弱,匀强电场的等势面,正点电荷的等势面,负点电荷的等势面,两个等量正电荷的电场的等势面,若是两个等量正电荷的连线的中点：电势最小； 即沿着连线电势先减小再增大,若是两个等量负电荷的连线的中点：电势最大； 即沿着连线电势先增大再减小,O,两个等量异种电荷的电场的等势面,连线中点的电场强度最小，但不为零。 电势则是沿着电场线降低。中点的电势为零。 中垂线是一条等势线，其电势为零,问题讨论: 两个等势面能相交吗? 在等势面上移动电荷,电场力一定不做功? 起点和终点在同一等势面上,电场力做不做功?

15、 等势面上各点,电场强度一定相等,一定不能,一定每时每刻都不做功,不做功,不一定,电势和电场强度无必然联系,第一章 静电场,第六节 电势差与电场强度的关系,A,B,d,E,WAB= qEd,又WAB=qUAB,qUAB = qEd,UAB = Ed,电荷q从A点移动到B点,A,C,LAC,E,qE,WAC=qELACcos,又 WAC=qUAC,qUAC = qELACcos,UAC = ELACcos,电荷q从A点移动到C点,Ed,电荷q从A点移动到B点,A,B,LAB,E,电荷q从A点移动到C点,A,C,LAC,E,qE,UAB = Ed,UAC = Ed,注意（1） d是两点之间在电场方

16、向上的距离,2）U与d要一一对应,结论一： 匀强电场中，两点间的电势差，等于电场 强度与这两点沿电场方向的距离的乘积。 结论二： 匀强电场中，电场强度等于两点间的电势差 与两点沿电场方向距离的比值,UAB = E d,C,A,B,沿电场线，电势下降最快,AB间和AC间距离相等,UAB和UAC的大小关系,UAB UAC,结论一： 匀强电场中，两点间的电势差，等于电场 强度与这两点沿电场方向的距离的乘积。 结论二： 匀强电场中，电场强度等于两点间的电势差 与两点沿电场方向距离的比值。 结论三：沿电场线，电势下降最快,UAB = E d,电场强度E,此式适用于点电荷所产生的电场。 Q为源电荷,此式适

17、用于任意电场。q为试探电荷,此式适用于匀强电场。 d为沿电场线的距离,电势差U,UAB = E d,此式适用于匀强电场。 d为沿电场线的距离,此式适用于任意电场。 q为试探电荷,代入公式注意正负号,第一章 静电场,第九节 带点粒子在电场中的运动,带电粒子： 1.基本粒子（电子、质子等），一般不计重力 2.带电体（液滴、尘埃、小球等），重力不能忽略 一、带电粒子在匀强电场中处于平衡状态 处于平衡状态,该粒子带负电,二、带电粒子的加速： 一个质量为m，带正电荷 q的粒子，在电场力作用下由 静止开始从正极板向负极板 运动。（不考虑重力） （1）粒子做匀加速直线运动 （2）可用公式： 动力学： 功与能： 电学,E,F,d,当粒子离开电场时的速度,E,F,d,解二：根据动能定理,解一：根据牛顿第二定律,三、带电粒子的偏转 （1）带电粒子做类似平抛运动。 在沿平行板面方向（垂直电场强度方向）做 匀速直线运动。 在垂直板面方向（沿电场强度方向）做 初速度为零的匀加速直线运动,2）可