2019_2020版高中物理第一章3电场强度课件新人教版.pptx

3 电场强度,学习目标,1.知道电场是电荷周围客观存在的一种特殊物质.2.理解电场强度的概念及公式,并会进行有关的计算.3.理解点电荷的电场强度及场强叠加原理.4.理解电场线的概念、特点,了解常见的电场线的分布,知道什么是匀强电场.,课前预习,课堂探究,随堂演练,课前预习 掌握新知,知识梳理,一、电场、电场强度 1.电场 (1)概念:存在于电荷周围的一种 物质,场与实物是物质存在的两种不同形式. (2)性质:对放入其中的电荷有 的作用,电荷间通过 发生相互作用. (3)静电场: 的电荷产生的电场.,特殊,电场,力,静止,2.电场强度 (1)两种不同功能的电荷 试探电荷:用来检验电场 及其 分布情况的电荷,电荷量和尺寸必须 . 场源电荷: . (2)定义: 在电场中某个位置所受的力与其 成正比,即F=Eq,在电场的不同位置,比例常数E一般 ,它反映了电场在这点的性质,叫做电场强度.,是否存在,强弱,充分小,产生电场,试探电荷,带电荷量,不一样,(4)单位: 或 . (5)方向:电场强度是矢量,规定电场中某点的电场强度的方向跟 在该点所受的静电力的方向相同.,N/C,V/m,正电荷,二、点电荷的电场、电场强度的叠加 1.真空中点电荷的电场强度 (2)方向:当Q为正电荷时,E的方向沿半径 ;当Q为负电荷时,E的方向沿半径 . 2.电场强度的叠加:如果场源是多个点电荷,则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 . 三、电场线、匀强电场 1.电场线:画在电场中的一条条有方向的曲线,曲线上每点的切线方向表示该点的 方向.电场线不是实际存在的线,而是为了形象地描述电场而 的线.,静电力常量,场源电荷,向外,向内,矢量和,电场强度,假想,2.电场线的特点 (1)起始于无限远或正电荷,终止于 或 . (2)任意两条电场线不相交. (3)电场线的疏密表示电场的 ,在同一幅图中,电场强度较大的地方电场线 ,电场强度较小的地方电场线 . 3.匀强电场 (1)定义:各点电场强度的大小 、方向 的电场. (2)匀强电场的电场线: 的平行直线.,负电荷,无限远,强弱,较密,较疏,相等,相同,间距相等,科学思维,1.思考判断,(1)电场看不见,摸不着,因此电场实际不存在.( ) (3)用正、负两种试探电荷检验电场中某点电场强度方向时,由于受力方向相反,则得到同一点电场强度有两个方向.( ) (4)电场强度的叠加满足平行四边形定则.( ) (5)电场线可以描述电场的强弱,也能描述电场的方向.( ),2.思维探究 (1)阅读教材第10页“电场”部分,知道了电场是一种物质,那么场这种物质和实物的差别在哪里? 答案:实物所占据的空间不能再为另一实物所占据,但几个场可以同时占据同一个空间,电场虽然看不见、摸不着,但它是客观存在的一种物质. (2)教材第11页提到“在物理学中,常常用比值定义物理量”,电场强度就是用比值法定义的,你还学过哪些用比值法定义的物理量?,(3)教材第14页“问题与练习”的第4题,有的同学说,电场线一定是带电粒子在电场中运动的轨迹.这种说法对吗?举例说明. 答案:不对.例如:正电荷的电场线呈辐射状,电子可以垂直正电荷的电场线绕正电荷做匀速圆周运动.,要点一 电场强度的理解 探究导学,课堂探究 突破要点,天体之间没有直接接触,就有引力作用,这种作用是通过引力场传递的,电荷与电荷之间的相互作用是通过电场来实现的.试问: (1)你知道哪里有电场吗? (2)电场的强弱怎样描述?,答案:(1)带电体的周围存在电场. (2)电场的强弱用电场强度来描述.,要点归纳 1.固有性:电场中某点的电场强度E是固有的,是由电场本身决定的.电场中不同的地方,电场强度一般是不同的. 2.矢量性:电场强度描述了电场的强弱,是矢量,其方向与在该点的正电荷所受静电力的方向相同,与在该点的负电荷所受静电力的方向相反.,4.求解电场强度常用的三种方法 (1)等效法:均匀带电金属球等一些带电体有时可等效为点电荷,因此可以应用点电荷电场强度公式. (2)对称法:均匀带电金属板等带电体周围的电场强度上下、左右可能出现对称性,利用对称性可确定某点电场强度的大小. (3)叠加法:电场强度是矢量,求解多个电荷产生的电场的电场强度,可以根据电荷的分布情况,采用合成方法求解.,例1如图所示,在真空中有一条直线OMN,OM的距离为30 cm,在O点放一个点电荷 Q=+1.010-9 C,在M点放一个点电荷q=-1.010-10 C,静电力常量k=9.0109 Nm2/C2.求: (1)q在M点受到的静电力的大小和方向;,答案:(1)110-8N,方向由N指向M,(2)Q产生的电场在M点的电场强度大小、方向如何? (3)拿走点电荷q后M点的电场强度;,答案:(2)100 N/C,方向由M指向N (3)100 N/C,方向由M指向N,(3)由电荷所受静电力与其电荷量的比值来定义.比值与静电力及电荷量均无关.拿走点电荷q后M点的电场强度E=100 N/C,方向由M指向N.,(4)Q产生的电场在M,N两点的电场强度哪点大?,答案:(4)M点的电场强度大,学霸笔记,(1)电场强度由形成电场的电荷及空间位置等因素决定,与是否放入试探电荷、放入电荷的电性、电荷量的多少均无关.,(教师备用) 例1-1:(2019河北承德校级月考)如图所示,真空中有两个静止点电荷,Q=+210-4 C,q=-210-5 C,它们相距 r=2 m,求: (1)q受的静电力;,答案:(1)9 N,方向在A与B的连线上,且指向A,(2)q所在的B点的电场强度EB;,答案:(2)4.5105 N/C,方向由A指向B,(3)将q换为q=410-5 C的正点电荷,求q受的静电力及B点的电场强度;,答案:(3)18 N,方向由A指向B 4.5105 N/C,方向由A指向B,(4)4.5105 N/C,方向由A指向B,解析:(4)因E与q无关,q=0也不会影响E的大小与方向,所以拿走q后电场强度不变,还是4.5105 N/C,方向由A指向B.,答案:(4)4.5105 N/C,方向由A指向B,针对训练1 (2019重庆校级月考)有关电场强度的理解,下述说法正确的是( ),D,要点二 电场强度的叠加 探究导学,阅读教材第12页“电场强度的叠加”部分内容,知道多个场源电荷产生的电场中某点的电场强度,等于各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和.请思考后画图分析两个等量异种电荷连线的中垂线上,从O点向外各点的电场强度的大小和方向如何变化?,要点归纳 2.电场强度是矢量,故当某处同时存在几个电场时,该处的电场强度为各个电场强度的矢量和.,例2(2018河南驻马店期末)如图所示,16个电荷量均为+q(q0)的小球(可视为点电荷),均匀分布在半径为R的圆周上.若将圆周上P点的一个小球的电荷量换成-2q,则圆心O点处的电场强度为( ),D,审题指导:,学霸笔记,(1)电场强度的叠加遵循矢量运算法则(平行四边形定则),常用的方法有图解法、解析法、正交分解法等. (2)对于同一直线上电场强度的合成,可先规定正方向,进而把矢量运算转化成代数运算. (3)根据对称性原理,灵活利用假设法、分割法等,求解不能看做点电荷的带电体的电场强度.,(教师备用) 例2-1:如图,一半径为R的圆盘上均匀分布着电荷量为Q的电荷,在垂直于圆盘且过圆心c的轴线上有a,b,d三个点,a和b,b和c,c和d间的距离均为R,在a点处有一电荷量为q(q0)的固定点电荷.已知b点处的电场强度为0,则d点处电场强度的大小为(k为静电力常量)( ),B,针对训练2(2019浙江杭州期末)如图所示,真空中有两个点电荷Q1=+1.010-8 C和Q2=+4.010-8 C,分别固定在x坐标轴上的x=0和x= 6 cm的位置,则下列说法正确的是( ) A.在x轴上有两个电场强度为0的点 B.在x=1.2 cm处电场强度为0 C.在x轴上的x6 cm的区域电场强度沿着x的正方向,D,要点三 电场线的理解 探究导学,如图所示,在电场线的模拟实验中,头发屑浮在蓖麻油内,油中放入电极,电极周围产生电场,头发屑排列起来的形状显示出电场线的分布.这说明电场线是客观存在的,对吗?,答案:不对,头发屑在电场中被极化,极化的头发屑在电场中受静电力,我们用无数头发屑在静电力的作用下排列起来的形状来模拟电场线.,要点归纳 1.点电荷的电场线 (1)点电荷的电场线呈辐射状,正电荷的电场线向外至无限远,负电荷则相反. (2)以点电荷为球心的球面上,电场线疏密相同,但方向不同,说明电场强度大小相等,但方向不同. (3)同一条电场线上,电场强度方向相同,但大小不等.实际上,点电荷形成的电场中,任意两点的电场强度都不同,2.等量异号点电荷与等量同号点电荷的电场线,3.电场线与带电粒子运动轨迹的关系 (1)电场线不是带电粒子的运动轨迹,电场线与运动轨迹不一定重合. (2)如果不同时具备以下条件,运动轨迹不可能与电场线重合. 电场线为直线. 带电粒子的初速度为零,或初速度沿电场线所在直线. 带电粒子只受静电力,或其他力的合力沿电场线所在直线.,例3(2019四川广安月考)(多选)某静电场中的电场线如图所示,带电粒子在电场中仅受静电力作用,其运动轨迹如图中虚线所示,由M运动到N,以下说法正确的是( ) A.粒子必定带负电荷 B.由于M点没有电场线,粒子在M点不受静电力的作用 C.粒子在M点的加速度小于它在N点的加速度 D.粒子在M点的动能小于在N点的动能,CD,解析:根据电荷运动轨迹弯曲的情况,可以确定点电荷受静电力的方向沿电场线切线方向,故此点电荷带正电,选项A错误;电场线是形象描述电场的工具,M点没有电场线,在M点依然有电场,选项B错误;由于电场线越密,电场强度越大,点电荷受到的静电力就越大,其加速度也越大,选项C正确;粒子从M点运动到N点,静电力做正功,点电荷在N点的动能大,选项D正确.,学霸笔记,(1)电场线是为了形象地描述电场而引入的假想曲线,带电粒子在电场中的运动轨迹是带电粒子在电场中实际通过的径迹,所以电场线不是带电粒子的运动轨迹. (2)带电粒子只在静电力作用下做曲线运动时,由物体做曲线运动的条件可知静电力一定指向曲线弯曲的内侧,又因为静电力一定与电场线相切,所以运动轨迹与电场线是相交的,不可能重合. (3)电场线上某点切线的方向表示该点场强的方向,不表示电荷受力的方向,更不表示速度的方向.正试探电荷受到的静电力的方向沿该点切线方向,负试探电荷受到的静电力的方向沿该点切线方向的反方向.,(教师备用) 例3-1:某静电场的一部分电场线分布如图所示,下列说法正确的是( ) A.这个电场可能是负点电荷的电场 B.试探电荷在A点受到的静电力比在B点受到的静电力大 C.试探电荷在A点的瞬时加速度比在B点的瞬时加速度小 D.负电荷在B点受到静电力的方向沿B点电场强度的方向,B,解析:根据图象可知这不是孤立的负点电荷形成的电场,故A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,由图可知,A点的电场强度大于B点的电场强度,试探电荷在A处受到的静电力大;产生的加速度也大,故B正确,C错误;电场线的切线方向为该点电场强度的方向,但负电荷在B点处受到的静电力的方向与电场强度的方向相反,故D错误.,针对训练3(2019安徽滁州校级检测)一正电荷从电场中A点由静止释放,只受静电力作用,沿电场线运动到B点,它运动的速度时间图象如图所示,则A,B所在区域的电场线分布情况可能是( ),解析:由v-t图象可知,电荷做加速度逐渐增大的加速运动,因此该电荷所受静电力越来越大,电场强度越来越大,电场线密的地方电场强度大,且正电荷受力与电场方向相同,故A,B,C错误,D正确.,D,随堂演练 检测效果,1.(2019四川绵阳校级月考)(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.某点的电场强度越大,同一电荷在该点所受到的静电力越大 D.某点的电场强度方向为试探电荷在该点受到的静电力的方向,AC,2.(2019江西宜春月考)(多选)如图所示,带箭头的直线是某一电场中的一条电场线,在这条线上有A,B两点,用EA,EB表示A,B两处的电场强度,则( ) A.A,B两处的电场强度方向相同 B.因为A,B在一条电场线上,且电场线是直线,所以EA=EB C.电场线从A指向B,所以EAEB D.不知A,B附近电场线的分布情况,EA,EB的大小不能确定,解析:电场线的切线方向即电场强度方向,所以选项A正确;电场线的疏密程度表示电场强度大小,只有一条电场线的情况下不能判断电场强度大小,所以选项B,C错误,D正确.,AD,3.(2019河北邯郸校级月考)下列各电场中,A,B两点电场强度相同的是( ),C,解析:A图中,A,B两点电场强度大小相等,方向不同,选项A错误;B图中,A,B两点电场强度的方向相同,但大小不等,选项B错误;C图中是匀强电场,则A,B两点电场强度大小、方向相同,选项C正确;D图中A,B两点电场强度大小、方向均不相同,选项D错误.,4.(2019江苏泰州月考)如图,M,N和P是以MN为直径的半圆弧上的三点,O点为半圆弧的圆心,MOP=60.电荷量相等、电性相反的两个点电荷分别置于M,N两点,这时O点电场强度的大小为E1;