高二物理 1.3 电场强度 16课件 新人教版选修31.ppt

1 3 电场强度 教学目标 一 知识与技能1 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 2 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 3 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 4 知道电场的叠加原理 并应用这个原理进行简单的计算 二 过程与方法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 三 情感态度与价值观培养学生学会分析和处理电场问题的一般方法 重点 电场强度的概念及其定义式难点 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 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 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 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 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 1 点电荷的电场 大小 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 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 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 2e1cos60 代入数值得 e 2 7 104n 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 巩固练习 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 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 f1b f2c f3d f4 d 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 l r 则剩余部分在圆心o处产生的场强多大 方向如何 四 电场线 1 定义 电场线是用来形象地描述电场强弱与方向特性的一簇曲线 电场线上每一点的切线方向 都和该点的场强方向一致 2 电场线的特征1 电场线密的地方场强强 电场线疏的地方场强弱2 静电场的电场线起于正电荷止于负电荷 孤立的正电荷 或负电荷 的电场线止于 或起于 无穷远处点 3 电场线不会相交 也不会相切4 电场线是假想的 实际电场中并不存在5 电场线不是闭合曲线 且与带电粒子在电场中的运动轨迹之间没有必然联系 特点 a 离点电荷越近 电场线越密 场强越大b 以点电荷为球心作个球面 电场线处处与球面垂直 在此球面上场强大小处处相等 方向不同 3 几种常见电场中电场线的分布及特点1 正 负点电荷的电场中电场线的分布 特点 a 沿点电荷的连线 场强先变小后变大 b 两点电荷连线中垂面 中垂线 上 场强方向均相同 且总与中垂面 中垂线 垂直 2 等量异种点电荷形成的电场中的电场线分布 c 在中垂面 中垂线 上 与两点电荷连线的中点0等距离各点场强相等 3 等量同种点电荷形成的电场中电场中电场线分布情况 特点 a 两点电荷连线中点o处场强为0b 两点电荷连线中点附近的电场线非常稀疏 但场强并不为0c 两点电荷连线的中点到无限远电场线先变密后变疏 4 匀强电场 特点 a 匀强电场是大小和方向都相同的电场 故匀强电场的电场线是平行等距同向的直线b 电场线的疏密反映场强大小 电场方向与电场线平行 例 如图 是静电场的一部分电场线的分布 下列说法正确的是 a 这个电场只能是负电荷的电场b 点电荷q在a b两处受到的电场力fb fac 点电荷q在a b两处的加速度大小 aa ab 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 cp点的场强越大 则同一电荷在p点受到的电场力越大 dp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ebb 因电场线是直线 所以是匀强电场 故ea ebc a点电场方向一定由a指向bd ab两点的场强方向不能确定 a b c 真空中有一电场 在电场中的p点放一电量为4 10 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 5 103 1 10 5 5 103 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 a b c d p q p q p q p q 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b e 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 a b a b a b 在真空中有两个点电荷q1和q2 分别位于a和b 相距20cm q1为4 10 8c q2为 8 10 8c 则在ab连线上a点的外侧离a点20cm处的d点场强大小 方向如何 4 5 103n c 方向由d指向a 课堂训练 是非题 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 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 c 沿电场线方向 场强一定越来越小 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 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 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