【高中物理粤教版】电场(知识导学).doc

电场学习目标：1、知道两种电荷及其相互作用，知道电荷量的概念。2、理解摩擦起电和感应起电不是创造了电荷，而是使物体中的正负电荷分开。3、理解并掌握电荷守恒定律。4、掌握库仑定律，理解点电荷的概念。5、理解电场强度是反映电场强弱的物理量，场强是矢量。6、理解什么是电场线，用电场线可以形象地表示电场的方向和强弱。7、理解什么是匀强电场，以及匀强电场电场线的分布。重点与难点：重点：电荷守恒定律、库仑定律难点：1、利用电荷守恒定律分析解决相关问题。2、电场强度概念的建立。学习内容：一、 电荷、电荷守恒定律1、自然界中只存在正负两种电荷，把用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷称为正电荷；把用毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电荷称为负电荷。2、电荷间的相互作用：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，这种相互作用是通过电场发生的。3、静电产生(1)摩擦起电原因：不同物质的原子核束缚电子的能力不同。实质：电子的转移。结果：两个相互摩擦的物体带上了等量异种电荷。(2)接触起电一个不带电的导体跟另一个带电的导体接触后分开，使不带电的导体带上电荷的方式。(3)感应起电实验：如下图，把带正电荷的球C移近彼此接触的导体A、B，可以看到A、B上的金属箔都张开了，表示A、B都带上了电荷，如果先把C移走，A和B上的金属箔就会闭合。如果先把A和B分开，然后移开C，可以看到A和B上的金属箔仍张开，表示A、B带有电荷，如果再让A和B接触，金属箔就会闭合，说明它们就不再带电，这说明A和B分开后所带的是异种等量电荷，重新接触后等量异种电荷发生电中和。把电荷移近不带电的导体，可以使导体带电，这种现象叫做静电感应。利用静电感应使物体带电，叫做感应起电。4、电荷守恒定律(1)电荷量：电荷的多少叫做电荷量，符号：Q或q单位：库仑符号：C说明：正电荷的电荷量用正数表示，负电荷的电荷量用负数表示。(2)电荷守恒定律：电荷既不能被创造也不能被消灭，它们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，在转移过程中，电荷的总量不变。二、点电荷间的相互作用1、点电荷：如果带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以至带电体的形状和大小对相互作用力的影响可忽略不计，这样的带电体可以看成点电荷。点电荷是一种理想模型，实际不存在。2、库仑定律(1)内容：真空中两个点电荷之间相互作用的电力，跟它们的电荷量的乘积成正比，跟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。(2)数学表达式：其中比例常数k叫静电力常数，k9.0109Nm2/C2。(3)适用条件：真空中的点电荷。(4)注意：真空中两点电荷间库仑力的大小由公式计算，方向由同种电荷相斥，异种电荷相吸判断。两带电体间的库仑力是一对作用力与反作用力。三、电场的描述1、电场(1)电场：带电体周围存在的一种物质，是电荷间相互作用的介质，它是一种看不见的客观存在的特殊物质，具有力的特性和能的特性。(2)电场最基本的性质：它对放入电场中的电荷有电场力的作用。(3)电场力：放入电场中的电荷受到的电场的力的作用，此力叫电场力。2、电场强度(1)引入电场强度的目的是描述电场的强弱，它所描述的是放入电场中的电荷所受电场力的性质。(2)电场强度用E表示，其定义式为：E=F/q(3)单位：牛/库，符号：N/C或者V/m。(4)矢量性：电场强度是矢量，方向与正电荷在该点所受电场力方向相同。(5)在电场中某一点，电场强度的大小表示该点电场的强弱，电场强度的方向就是该点处的电场方向。3、电场线(1)电场线：在电场中画出的一些曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟该点的电场强度方向一致，这样的曲线就叫做电场线。(2)电场线的性质：电场线是为了形象地描述电场而假想的、实际不存在的理想化模型。电场线是起源于正电荷(或无穷远处)，终止于负电荷(或无穷远处)的有源线，是不闭合曲线。电场线的疏密表示电场的强弱，某点的切线方向表示该点的电场方向。电场线不相交，在静电场中，电场线不中断，电场线也不会相切。电场线不表示电荷在电场中运动的轨迹。四、匀强电场1、在电场中的某个区域，如果电场强度的大小和方向处处相同，这个区域的电场叫做匀强电场。2、匀强电场的电场线是一簇方向相同的等距平行线。匀强电场是最简单的电场。例题精讲：例1、对于库仑定律，下面说法中正确的是( )A、凡计算两个点电荷的相互作用力，就可以使用公式B、两个带电小球即使相距非常近，也能用库仑定律C、相互作用的两个点电荷，不论它们的电量是否相同，它们之间的库仑力大小一定相等D、两个点电荷的电量各减为原来的一半，它们之间的距离保持不变，则它们之间的库仑力减为原来的一半解析：选项A错在不懂得公式只适用于真空中的两个点电荷；选项B错在不懂得点电荷的概念，当两个带电小球的距离非常近时，已不能视为点电荷，因而不符合库仑定律的条件；选项C是正确的，虽然两个点电荷的电量不同，但是它们之间的库仑力是作用力和反作用力，其大小相等，方向相反；选项D是错误的，因为根据库仑定律可知，当两个点电荷距离不变时，作用力跟它们的电量的乘积成正比，不是跟某一电荷的电量成正比，所以它们之间的作用力应变为原来的1/4。答案：C例2、下列关于电场线的说法，正确的是( )A、电场线是电荷受电场力作用在电场中的运动轨迹B、在电场中电场线不相交C、正电荷在电场中某一点的速度方向，就是通过这一点的电场线切线方向D、相邻两条电场线间的空白处，场强为零解析：电场线是其上各点的切线跟该点电场方向一致的曲线，因此电场线切线反映了正电荷在电场中的受力情况，在电场中，电荷的受力方向和运动方向往往是不同的，所以A错误。电场线是发自于正电荷终止于负电荷的有向非封闭曲线，所以B正确；正电荷在电场中某一点受到电场力的方向与该点电场线切线方向一致，速度方向与之无关；电场线的稀密情况反映场强的大小，稀疏处场强小，密集处场强大，所以D错误。答案：B例3、下列关于带电粒子在电场中的运动轨迹与电场线的关系说法中正确的是( )A、带电粒子在电场中运动，如只受电场力作用，其加速度方向一定与电场线方向相同B、带电粒子在电场中的运动轨迹一定与电场线重合C、带电粒子只受电场力作用，由静止开始运动，其运动轨迹一定与电场线重合D、带电粒子在电场中运动轨迹可能与电场线重合解析：电场线方向表示场强方向，它决定电荷所受电场力方向，从而决定加速度方向，正电荷加速度方向与电场线的切线方向相同，负电荷则相反，故A错。带电粒子的运动轨迹应由粒子在电场中运动的初速度和受力情况来决定，而该带电粒子所在运动空间的电场的电场线可能是直线也有可能是曲线，带电粒子在电场力作用下只有满足：（1）电场线是直线；（2）粒子的初速度为零或初速度方向与电场线在一条直线上时，其运动轨迹才与电场线重合。故B、C错而D选项正确。答案：D例4、如下图所示，有一带正电的验电器，当一金属球A靠近验电器的小球B（不接触）时，验电器金箔张角减小，则（）A、金属球可能不带电B、金属球可能带负电C、金属球可能带正电D、金属球一定带负电解析：验电器的金箔之所以张开，是因为它们都带有正电荷，而同种电荷相排斥。张开角度的大小决定于两金箔带电荷的多少。如果A球带负电，靠近验电器的B球时，异种电荷相互吸引，使金箔上的正电荷逐渐“上移”，从而使两金箔夹角减小，选项B正确，同时否定选项C。如果A球不带电，在靠近B球时，发生静电感应现象使A球电荷发生极性分布，靠近B球的端面出现负的感应电荷，而背向B球的端面出现正的感应电荷，A球上的感应电荷与验电器上的正电荷发生相互作用，因距离的不同而表现为吸引作用，从而使金箔张角减小，选项A正确，同时否定选项D。答案：AB点评：本题主要考查了电荷间的相互作用规律和静电感应现象，在解决这类问题时根据电荷间相互作用规律和静电感应现象，判断电荷的重新分布情况，进而判断验电器金箔张角大小等问题。例5、真空中两个相同的带等量异种电荷的金属小球A和B，分别固定在两处，两球间的静电力为F，用不带电的同样小球C先和A接触，再与B接触，然后移去C，则A、B间的静电力应为（） A.F/2B.F/4C.F/8D.3F/8解析：设A、B两球带电荷量分别为Q，Q，相距为r，那么它们的之间的库仑力FkQ2/r2，用球C接触A时，A、C球带电量均为Q/2（平均分配）。再用球C接触球B时，B、C球带电量均为Q/4（先中和后再平均分配）。移去C球，A、B两球间的库仑力答案：C点评：在接触起电的过程中，相同的金属小球平分总电量，本题中，如果A、B两相同金属小球带等量同种电荷时，还是用不带电的相同小球先与A接触，再与B接触，移走C球后，A、B间的库仑力例6、如下图所示，两个小球A和B均带正电量q，质量均为m，连接小球的绝缘细线长度都是l，两个小球均处于静止状态，则细线OA的张力TOA；细线AB的张力TAB。解析：用整体法分析A、B组成的系统所受到的力，如下图所示，由于小球均处于静止状态，则TOA2mg；再以B为研究对象，由牛顿第二定律列出平衡方程：TAB=mg+FAB即点评：本题是库仑定律与共点力平衡的综合应用。正确进行受力分析，不要忘记分析库仑力。将A和B各自受到的库仑力方向搞错，就得不出正确解，如果用整体法解，A、B之间的库仑力为内力，因此在考虑A、B整体受力时不应再受库仑力。此外，对于连接体，用隔离法解时，往往从受力最简单的物体着手，此题即是从B的受力着手，最后分析A的受力。例7、如下图所示，带电量分别为+q和+4q的两个点电荷A、B，相距L，求在何处放一个什么样质的电荷，才