2018-2019学年高中物理第一章静电场第3节电场强度课件新人教版.pptx

3电场强度 第一章静电场 学科素养与目标要求 物理观念 1 掌握电场强度的概念及公式 理解点电荷的电场强度公式 2 会用电场线表示电场 并熟记几种常见电场的电场线分布特征 科学思维 1 领悟比值定义法定义物理量的方法和特点 2 在进行场强叠加等计算时培养综合分析能力和知识的迁移能力 内容索引 重点探究启迪思维探究重点 达标检测检测评价达标过关 自主预习预习新知夯实基础 自主预习 一 电场1 电场 存在于周围的一种特殊物质 电荷之间的相互作用是通过产生的 2 电场的基本性质 电场对放入其中的电荷有的作用 二 电场强度1 试探电荷与场源电荷 1 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 2 场源电荷 的电荷 电荷 电场 力 是否存在 强弱 充分小 产生电场 2 电场强度 1 定义 放入电场中某点的电荷所受的跟它的的比值 叫做该点的电场强度 2 定义式 3 单位 牛 库 N C 伏 米 V m 4 方向 电场强度是矢量 电场中某点的电场强度的方向与在该点所受的静电力的方向相同 与所受静电力的方向相反 静电力 电荷量 正电荷 负电荷 三 点电荷的电场电场强度的叠加1 真空中点电荷的电场 1 场强公式 E 其中k是 Q是的电荷量 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 电场强度的叠加场强是 如果场源是多个点电荷时 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 静电力常量 场源电荷 向外 向内 矢量 单独 矢量和 四 电场线匀强电场1 电场线 1 概念 电场线是画在电场中的一条条的曲线 曲线上每点的方向表示该点的电场强度方向 电场线实际存在的线 而是为了形象描述电场而的线 2 特点 电场线从或无限远出发 终止于或负电荷 电场线在电场中不 在同一电场中 电场强度较大的地方电场线 电场强度较小的地方电场线 有方向 切线 不是 假想 正电荷 无限远 相交 较密 较疏 3 几种特殊的电场线分布 如图1所示 图1 2 匀强电场 1 概念 如果电场中各点电场强度的大小 方向 这个电场就叫做匀强电场 2 特点 电场方向处处相同 电场线是 场强大小处处相等 电场线间隔 3 实例 相距很近 带有电荷的一对平行金属板之间的电场 边缘附近除外 可以看做匀强电场 相等 相同 平行直线 相等 等量异种 即学即用 1 判断下列说法的正误 1 由电场强度的定义式E 可知 E与F成正比 与q成反比 2 电场中某点的电场强度与正电荷受力方向相同 当该点放置负电荷时 该点电场强度方向也反向 3 由E 知 在以Q为球心 r为半径的球面上 各处场强相同 4 若空间有两个点电荷 则该空间某点的场强等于这两个点电荷产生的电场强度的矢量和 答案 2 在静电场中的某一点A放一个试探电荷q 1 10 10C q受到的静电力大小为1 10 8N 方向向左 则A点的场强的大小为 方向 如果从A点取走q A点场强大小为 解析由题意知 q 1 10 10C F 1 10 8N 由场强的定义知A点的场强的大小为 场强方向与负电荷在A点所受静电力方向相反 所以A点的场强方向向右 电场强度是反映电场性质的物理量 与有无试探电荷无关 把这个试探电荷取走 A点的电场强度不变 仍为100N C 答案 解析 100N C 向右 100N C 重点探究 导学探究 1 电场的基本性质是什么 如何去探究电场的这种性质 答案电场对放入其中的电荷有力的作用 可在电场中放一试探电荷 通过分析试探电荷的受力研究电场的性质 2 在空间中有一电场 把一带电荷量为q的试探电荷放在电场中的A点 该电荷受到的静电力为F 若把带电荷量为2q的点电荷放在A点 则它受到的静电力为多少 若把带电荷量为nq的点电荷放在该点 它受到的静电力为多少 电荷受到的静电力F与电荷量q有何关系 答案2FnFF与q成正比 即F与q的比值为定值 一 电场强度 答案 知识深化 1 电场强度的大小和方向是由电场本身所决定的 与试探电荷无关 2 电场强度是矢量 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 3 公式E 可变形为F qE 电场强度E与电荷量q的乘积等于静电力的大小 正电荷所受静电力方向与电场强度方向相同 负电荷所受静电力方向与电场强度方向相反 例1在电场中的某点放一个试探电荷 其电荷量为q 受到的静电力为F 则该点的电场强度为E 下列说法正确的是A 若移去试探电荷 则该点的电场强度为0B 若试探电荷的电荷量变为4q 则该点的场强变为4EC 若放置到该点的试探电荷变为 2q 则场中该点的场强大小不变 但方向相反D 若放置到该点的试探电荷变为 2q 则场中该点的场强大小 方向均不变解析电场中某点场强的大小和方向由电场本身决定 与放入该点的试探电荷无关 也与在该点是否放试探电荷无关 故选D 解析 答案 例2如图2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 0 10 8C的电荷 测出其受到的静电力F1大小为4 0 10 6N 方向如图 则 1 B处场强多大 方向如何 图2 答案200N C方向与F1方向相反 解析 答案 2 如果换用一个q2 4 0 10 7C的电荷放在B点 其受力多大 此时B处场强多大 答案8 0 10 5N200N C 解析q2在B点所受静电力F2 q2EB 4 0 10 7 200N 8 0 10 5N 方向与场强方向相同 也就是与F1方向相反 此时B处场强仍为200N C 方向与F1方向相反 解析 答案 3 如果将B处电荷拿走 B处的场强是多大 答案200N C 解析某点场强大小与有无试探电荷无关 故拿走B处电荷 B点场强大小仍为200N C 解析 答案 导学探究 如图3所示 在正点电荷Q的电场中有一试探电荷q放于P点 已知P点到Q的距离为r Q对q的作用力是多大 Q在P点产生的电场的电场强度是多大 方向如何 二 点电荷的电场电场强度的叠加 图3 如果再有一正点电荷Q Q 放在如图4所示的位置 P点的电场强度多大 图4 答案 如图所示 P点的电场强度为Q Q 单独在P点产生的电场强度的矢量和 知识深化 2 电场强度是矢量 合成时遵循矢量运算法则 平行四边形定则或三角形定则 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 例3如图5所示 真空中 带电荷量分别为 Q和 Q的点电荷A B相距r 求 1 两点电荷连线的中点O的场强的大小和方向 解析 答案 图5 解析分别求 Q和 Q在某点的场强大小和方向 然后根据电场强度的叠加原理 求出该点的合场强 如图甲所示 A B两点电荷在O点产生的场强方向相同 均由A B A B两点电荷分别在O点产生的电场强度大小 2 在两点电荷连线的中垂线上 距A B两点都为r的O 点的场强大小和方向 解析 答案 针对训练 2018 山东潍坊市高一下期末 如图6所示 abc处在真空中 边长分别为ab 5cm bc 3cm ca 4cm 两个带电小球固定在a b两点 电荷量分别为qa 6 4 10 12C qb 2 7 10 12C 已知静电力常量k 9 0 109N m2 C2 求c点场强的大小及方向 图6 答案见解析 解析 答案 解析如图所示 a b两电荷在c点的场强分别为 由几何关系 有E2 Ea2 Eb2解得E 45N C方向平行于ab指向b 导学探究 1 为了形象的描述电场 法拉第引入了电场线的概念 电场线是真实存在的吗 答案电场线实际上不存在 2 电场线是如何表示电场方向和强弱的 答案在电场中 某点电场线的切线方向表示该点电场强度的方向 电场线的疏密表示电场强度的相对大小 电场强度较大的地方电场线较密 反之较疏 三 电场线 答案 答案 3 试画出点电荷 等量异号点电荷 等量同号点电荷及匀强电场的电场线 答案见课本 知识深化 1 电场线是为了形象地描述电场而假想的线 实际上是不存在的 2 电场线每点的切线方向与该点的电场强度方向相同 例4某电场的电场线分布如图7所示 下列说法正确的是 解析 答案 图7 A c点的电场强度大于b点的电场强度B 若将一试探电荷 q由a点静止释放 它将沿电场线运动到b点C b点的电场强度大于d点的电场强度D a点和b点的电场强度的方向相同 解析电场线的疏密表示电场强度的大小 由题图可知Ed Ec Eb Ed 故选项C正确 A错误 由于电场线是曲线 由a点静止释放的正电荷不可能沿电场线运动 故选项B错误 电场线的切线方向为该点电场强度的方向 a点和b点的切线不在同一条直线上 故选项D错误 电场线不是粒子运动的轨迹 当完全满足以下条件时运动轨迹和电场线重合 1 电场线是直线 2 带电粒子只受静电力作用或除静电力外的其他力的合力与静电力在同一条直线上 3 带电粒子初速度的大小为零或初速度的方向与电场线方向在同一条直线上 达标检测 1 场强的概念 2018 山东潍坊市高一下期末 关于电场强度E 下列说法正确的是 答案 1 2 3 4 2 电场线 某电场的电场线如图8所示 A点和B点的电场强度分别为EA EB 点电荷在A B点所受的静电力分别为FA FB 则A EA EB FA FBB EA EB FA FBC EAFB 答案 1 2 3 4 图8 解析电场线越密的地方场强越大 越疏的地方场强越小 可知EA EB 根据F qE知 FA FB 故A正确 B C D错误 解析 3 电场强度的叠加 2018 山东烟台市高一下期末 如图9所示 四个点电荷所带电荷量的绝对值均为Q 分别固定在正方形的四个顶点上 正方形边长为a 则正方形两条对角线交点处的电场强度 图9 答案 解析 1 2 3 4 1 2 3 4 4 场强的计算