高中物理新课标版人教版选修3-1精品课件：1.3《电场强度》（PPT课件可编辑） .ppt

新课标人教版课件系列 高中物理 选修3-1 1.3电场强度 教学目标 v（一）知识与技能 v1知道电荷间的相互作用是通过电场发生的，知 道电场是客观存在的一种特殊物质形态 v2理解电场强度的概念及其定义式，会根据电场 强度的定义式进行有关的计算，知道电场强度是矢 量，知道电场强度的方向是怎样规定的 v3能根据库仑定律和电场强度的定义式推导点电 荷场强的计算式，并能用此公式进行有关的计算 v4知道电场的叠加原理，并应用这个原理进行简 单的计算 v（二）过程与方法 v 通过分析在电场中的不同点，电场力f 与电荷电量q的比例关系，使学生理解比值 f/q反映的是电场的强弱，即电场强度的概 念；知道电场叠加的一般方法。 v（三）情感态度与价值观 v 培养学生学会分析和处理电场问题的一般 方法。 v重点：电场强度的概念及其定义式 v难点：对电场概念的理解、应用电场的叠 加原理进行简单的计算 一.电场： 1、定义: 存在于带电体周围的特殊物质。 2、基本性质： 对放入其中的电荷有力的作用，这种力 叫电场力。 电场 电荷 a 电荷 b 3、用场的观点分析电荷a和b间的相互作用： 1）、检验方法： 把一个带电体放入其中，看是否受到 力的作用。 二.电场强度： 1、电场的检验 用什么可以检验空间存在看不见又摸 不着的电场？ 2）、检验电荷： 能否就用检验电荷所受的电场力来描 述某点电场的强弱？ 用来检验电场的电量很小（不影响原 电场）；体积很小（可以当作质点）的 电荷，也称点电荷。 fa b a +q +q +q 如图，电荷q周围存在电场，把试探电荷q放 入电场中a、b两点，电荷q要受到电场力fa、fb1 的作用，反映了电场具有力的性质。电荷q在a、 b两点受到的作用力fa、fb1大小是否相等？ 在b点 换上+2q的电荷,所受的作用力fb2大小是否相等？ 解析 根据库仑定律 ra fb f = k q1q2 r2 可知， fb f/q这个比值由电荷q在电场中的位置所决定， 跟电荷q无关，是反映电场性质的物理量。 实验表明，在电场中的同一点，比值f/q是恒定 的；在电场中的不同点，比值f/q一般是不同的 。 在物理学中，就用比值f/q来表示电场的强弱。 2.电场强度： 1）、 定义： 放入电场中某点的电荷受到的电场力与 它所带电荷量的比值，叫做这一点的电 场强度，简称场强。 2）、 公式： 3）、 单位： 牛顿/库仑（n/c） 4）、 方向： 跟正电荷在该点所受电场力 f 的方向 相同 矢量 e e +q p -q p 如果q是正电荷，e的方向就是沿着pq的连线并背 离q；如果q是负电荷，e的方向就是沿着pq的连线并 指向q。（“离+q而去，向-q而来”） 例.在电场中a处放点电荷+q，其受电场 力为f，方向向左，则a处场强大小为 ，方向为 ；若将a处放点电荷为 2q，则该处电场强度大小为 ， 方向为 。 向左 向左 5）、电场强度的物理意义： 电场强度是描述电场本身的力的性质的物 理量，反映电场中某一点的电场性质，其大小 表示电场的强弱，由产生电场的场源电荷和点 的位置决定，与检验电荷无关。数值上等于单 位电荷在该点所受的电场力。 1 2 3 4 5 3、电场强度和电场力的对比分析 电场强度e 电场力f 仅指电荷在电场中的受力 是反映电场本身的力的性质的物 理量，其大小表示电场的强弱 定义式：计算式： e的大小只决定于电场本身， 与电荷q无关 f的大小由放在电场中某点 的电荷q和该点的场强e共 同决定 e是矢量，其方向与正电荷 (+q)在该点受到的电场力的方 向相同 f是矢量，其方向对于正电 荷(+q),f与e同向；对于负 电荷(-q),f与e反向 e的单位： f的单位： e=f/q f=qe 牛/库 (n/c)牛 (n) 三、点电荷的电场 电场强度的叠加 点电荷q在真空中形成的电场中，不同点的场强是 不同的，那么场强的大小由什么因素决定？ 解析在点电荷q形成的电场中，在距离q为r的p 点放一试探电荷q f = k qq r2 根据库仑定律，q受到的库仑力的大小: e = f q = k q r2 又由电场强度的定义可得出p点的场强e的大小： 1、点电荷的电场大小： 适用范围围电电荷的意义义 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 2、和 的区别： 例、关于 和 ，下列说 法中正确的是（ ） （1）式中，f是放入电场中的电荷所受的力，q是 放入电场中电荷的电量 （2）式中，f是放入电场中的电荷所受的力，q是 产生电场电荷的电量 （3）式中，q是放入电场中的电荷的电量 （4）式中，q是产生电场的电荷的电量 a、（1）（3）b、（2）（3） c、（1）（4）d、（2）（4） c 如果有几个点电荷同时存在， 在几个点电荷共同形成的电场中， 如何求某点的场强？ 3、电场的叠加: 在几个点电荷共同形成的电场中， 某点的场强等于各个电荷单独存在时在 该点产生的场强的矢量和，这叫做电场 的叠加原理。 +q1 -q2 p 1） 如图，p点的场强，等于+q1在该点产生 的场强e1和-q2在该点产生的场强e2的矢量和。 . e1 e2 e q r p rqp 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、电 荷量相等的 点电荷产生 的电场相同 如图，在真空中有两个点电荷q1=+3.010-8c 和q2=-3.010-8c，它们相距0.1m。求电场中a点的场强 。a点与两个点电荷的距离r相等，r=0.1m。 q2 a q1 = 2e1cos60 r2 2kq1 cos60 = 代入数值得：e=2.7104 n/c 合场强e的大小为 e= e1cos60+ e2cos60 解：点电荷q1和q2的电场在a点的场 强分别为e1和e2， 它们大小相等，方向如图中所示。合 场强e在e1和e2的夹角的平分线上， 此平分线跟q1和q2的连线平行。 e1 e2 e 练习. 如图，在x轴上的x = -1和x =1两点分 别固定电荷量为- 4q 和+9q 的点电荷。求：x 轴上合场强为零的点的坐标。并求在x = -3点 处的合场强方向。 1-1-3-5 - 4q+9q 答案：x=-5，向右 例：如图所示，三个完全相同的的金属小球 a 、b、c位于等边三角形的三个顶点上，a和c 带正电，a所带电量的大小比b小。已知c受到 a和b的静电力的合力可用图中四条有向线段 的一条来表示，它应是 a. f1 b. f2 c. f3 d. f4 c ab f4 f3f2 f1 d v如图所示，半经为r的硬橡胶圆环上带有均匀 分布的正电荷，其单位长度上的带电量为q， 现截去环上一小段ab，ab长为l(lfa c、点电荷q在a、b两处的加速度大小，aaab （不计重力） d、负电荷在b点处受到的电场力方向沿b点切 线方向 a b b 电场中有一点p，下列哪些说法正确的是（ ） a 若放在p点的试探电荷的电量减半，则p点 的场强减半。 b 若p点没有试探电荷，则p点的场强为零。 c p点的场强越大，则同一电荷在p点受到的 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 c 课堂训练 例：如图为一条电场线，下列说法正确的是： （ ） a、ea一定大于eb b、因电场线是直线，所以是匀强电场，故 ea=eb c、a点电场方向一定由a指向b d、ab两点的场强方向不能确定 ab c 真空中有一电场,在电场中的p点放一电 量为410-9c的试探电荷,它受到的电场 力2 10-5n,则p点的电场强度 n/c;把试探电荷的电量减少为2 10-9c, 则检验电荷所受的电场力为 n. 如果 把这个试探电荷取走，则p点的电场强度 为 n/c。 5103 110-5 5103 课堂训练 例：正检验电荷q在电场中p点处开始向q点作 减速运动，且运动的加速度值越来越小（重力 不计），则可以确定它所处的电场可能是：（ ） abc d pqpqp q pq c 例 电场线就是点电荷在电场中的 运动轨迹，这个说法正确吗？ 例 电场线就是点电荷在电场中 的运动轨迹，这个说法正确吗？ 答：这个说法是错误的。电场线不是电荷 的运动轨迹，因为运动轨迹的切线方向是 速度的方向，而电场线的切线方向是正电 荷的受力方向和加速度方向（负电荷则相 反）。要使两条曲线能重合，要满足一些 特殊条件，例如：电场线是直线；电 荷初速度为零或初速度方向与电场线在同 一直线上；电荷只受电场力作用。 关于电场强度，下列说法正确的是（ ） a e=f/q，若q减半，则该处的场强变为原 来的2倍 be=kq/r2中，e与q成正比，而与r平方成 反比 c在以一个点电荷为球心，r为半径的球面 上，各点的场强均相同 d电场中某点的场强方向就是该点所放电 荷受到的电场力的方向 课堂训练 b ab ab a 例：如图a所示，a、b是一个点电荷产生的电场 的电场线，如图b则是方向在电场线上，a、b两 处的检验电荷的电荷量大小与所受电场力大小之 间的函数图线，则：（ ） a、点电荷是正电荷，位置在b侧 b、点电荷是正电荷，位置在a侧 c、点电荷是负电荷，位置在a侧 d、点电荷是负电荷，位置在b侧 q f b b 在真空中有两个点电荷q1和q2，分 别位于a和b，相距20 cm，q1为 410-8 c，q2为810-8 c。则在 ab连线上a点的外侧离a 点20 cm处 的d点场强大小、方向如何? 4.5103 n/c，方向由d指向a。 课堂训练 是非题 v (a)若将放在电场中某点的电荷q改为q，则该 点的电场强度大小不变，方向与原来相反。 v（b）若取走放在电场中某点的电荷，则该点的电 场强度变为零。 v（c）沿电场线方向，场强一定越来越小。 v（d）若电荷q在a处受到的电场力比b点时大， 则a点电场强度比b点的大。 v（e）电场中某点电场线的方向，就是放在该点的 电荷所受电场力的方向。 v（f）已知a、b为某一电场线（直线）上的两点 由此可知，a、b两点的电场强度方向相同，但ea