高考物理复习 第6章第一节库仑定律 电场强度课件 沪科版.ppt

第一节库仑定律电场强度 课堂互动讲练 经典题型探究 知能优化演练 第一节库仑定律电场强度 基础知识梳理 基础知识梳理 一 元电荷及电荷守恒定律1 元电荷 科学实验发现的最小电荷量是电子的电荷量 质子 正电子所带的电荷量与它相同 但符号相反 人们把这个最小的电荷量叫做元电荷 用e表示 e 2 电荷守恒定律 1 起电方式 1 60 10 19c 摩擦起电 接触起电 感应起电 2 带电实质 物体带电的实质是 3 内容 电荷既不会创生 也不会消灭 它只能从一个物体 或者从物体的一部分 在转移的过程中 电荷的总量保持不变 电荷的转移 转移到另一个物体 转移到另一部分 1 完全相同的金属球接触后电荷量分配规律怎样 提示 1 完全相同的带电金属球相接触 同种电荷总的电荷量平均分配 异种电荷先中和后平分 思考感悟 二 点电荷及库仑定律1 点电荷 忽略 和电荷分布状况的可看成一个点的带电体 是一种理想化的模型 2 库仑定律 1 内容 真空中两个静止点电荷之间的相互作用力 与它们的 成正比 与它们的 成反比 作用力的方向在 形状 大小 电荷量的乘积 距离的二次方 它们的连线上 9 0 109 真空 点电荷 电场力 电荷量 正电荷 1 定义 在电场中画出一系列从正电荷出发到负电荷终止的曲线 使曲线上每一点的 方向跟该点的场强方向一致 这样的曲线就叫电场线 2 电场线的性质 电场线起源于 电荷 或 处 终止于 电荷 或 处 电场线的 反映电场的强弱 电场线不相交 电场线不是真实存在的 切线 正 无穷远 负 无穷远 疏密 4 几种典型电场的电场线 如图6 1 1 图6 1 1 思考感悟 2 电场线是电荷运动的轨迹吗 提示 2 不是 课堂互动讲练 一 库仑定律的理解和应用1 区分几种电荷 1 元电荷 电荷量为e 1 6 10 19c的电荷叫做元电荷 质子和电子均带元电荷电荷量 2 点电荷 形状和大小对研究问题的影响可忽略不计的带电体称为点电荷 3 场源电荷 电场是由电荷产生的 我们把产生电场的电荷叫做场源电荷 4 试探电荷 检验电荷 研究电场的基本方法之一是放入一带电荷量很小的点电荷 考查其受力情况及能量情况 这样的电荷称为试探电荷或检验电荷 2 适用条件仅适用于真空中的两个静止点电荷间的相互作用 虽然从数学角度讲由r 0能得出f 的结论 但从物理学的角度分析 这一结论是错误的 因为r 0时 两电荷已不能再看成点电荷了 3 三点电荷平衡问题 图6 1 2如图6 1 2所示 在一条直线上的三点a b c 自由放置点电荷qa qb qc 每个电荷在库仑力作用下均处于平衡状态的条件是 1 正 负电荷必须相互间隔 两同夹一异 2 qa qb qc qb 两大夹一小 3 若qc qa则qb靠近qa 近小远大 名师点睛 1 两个点电荷间的距离r 0时 不能再视为点电荷 也不遵循库仑定律 它们之间的库仑力不能认为趋于无穷大 2 两个带电体间的库仑力是一对相互作用力 二 场强的三个表达式的比较及电场的叠加1 对场强的三个表达式的正确理解 2 电场的叠加原理多个电荷在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矢量和 这种关系叫电场强度的叠加 电场强度的叠加遵循平行四边形定则 名师点睛 在求解电场强度问题时 应分清所叙述的场强是合场强 还是分场强 若求分场强 要注意选择适当的公式进行计算 求合场强时 应先求出分场强 然后再根据矢量的合成法则 平行四边形定则 进行求解 即时应用 即时突破 小试牛刀 2 如图6 1 3所示 两等量异号的点电荷相距为2a m与两点电荷共线 n位于两点电荷连线的中垂线上 两点电荷连线中点到m和n的距离都为l 图6 1 3 且l a 略去 a l n n 2 项的贡献 则两点电荷的合电场在m和n点的强度 a 大小之比为2 方向相反b 大小之比为1 方向相反c 大小均与a成正比 方向相反d 大小均与l的平方成反比 方向相互垂直 三 常见电场的电场线特点1 孤立点电荷的电场 1 正 负 点电荷的电场线呈空间球对称分布指向外 内 2 离点电荷越近 电场线越密 场强越大 3 不存在场强相同的点 若以点电荷为球心作一球面 则电场线处处与球面垂直 在此球面上场强大小相等 但方向不同 2 等量点电荷的电场线比较 3 电场线与带电粒子在电场中的运动轨迹的关系根据电场线的定义 一般情况下 带电粒子在电场中的运动轨迹不会与电场线重合 只有同时满足以下三个条件时 两者才会重合 1 电场线为直线 2 电荷初速度为零 或初速度方向与电场线平行 3 电荷仅受电场力或所受其他力合力的方向与电场线平行 名师点睛 根据电场线的分布可以判断电场强度的大小和方向 但仅一条电场线不能判断场强的强弱 即时应用 即时突破 小试牛刀 3 如图6 1 4所示 m n为两个固定的等量同种正电荷 在其连线的中垂线上的p点自由释放一个负电荷 重力不计 关于负电荷的运动 下列说法中正确的是 图6 1 4 a 从p到o 可能加速度越来越小 速度先变大后变小b 从p到o 可能加速度先变大再变小 速度越来越大c 越过o点后 加速度一直变大 速度一直变小d 越过o点后 加速度一直变小 速度一直变小 解析 选b op段上电场方向沿o p 故负电荷所受电场力方向为由p o 故由p o 速度越来越大 因o点和无穷远处的场强都为零 中间不为零 即从o点到无穷远处场强先增大后减小 中间有极值点 而p在极值点的上方还是下方不能确定 故加速度可能一直减小 也可能先变大再变小 故选b 经典题型探究 如图6 1 5所示 用三根长度相同的绝缘细线将三个带电小球连接后悬挂在空中 三个带电小球质量相等 a球带正电 平衡时三根绝缘细线都是直的 但拉力都为零 1 指出b球和c球分别带何种电荷 并说明理由 2 若a球带电荷量为q 则b球的带电荷量为多少 图6 1 5 思路点拨 分析小球受力 由平衡条件求解 解析 1 b球平衡时 绳对球无拉力 但b球受重力 而c球对b球的排斥力在水平方向上 故b球要保持平衡 a球应对b球有吸引力 又a带正电 故b c带负电 图6 1 6 答案 见解析 方法总结 分析带电体平衡问题的方法与力学中分析物体平衡的方法是一样的 学会把电学问题力学化 必要时 进行讨论 互动探究例1中 若a球带电荷量减小 b c两球带电荷量保持不变 仍处于平衡状态 则细线ab bc中有无拉力 解析 由上例可知 若a球带电荷量减小 a球对b球的库仑力减小 故ab线有拉力 由于重力不变 所以ab线上的拉力与a球对b球的引力的合力在竖直方向上的分力和上例中是一样的 同理水平方向也一样 故bc线上仍无拉力 答案 ab中有拉力 bc中无拉力 满分样板8分 如图6 1 7所示 一根长l 1 5m的光滑绝缘细直杆mn 竖直固定在场强为e 1 0 105n c 与水平方向成 30 角的倾斜向上的匀强电场中 杆的下端m固定一个带电小球a 电荷量q 4 5 10 6c 另一带电小球b穿在杆上可自由滑动 电荷量q 1 0 10 6c 质量m 1 0 10 2kg 现将小球b从杆的上端n静止释放 小球b开始运动 静电力常量k 9 0 109n m2 c2 取g 10m s2 求 图6 1 7 1 小球b开始运动时的加速度为多大 2 小球b的速度最大时 距m端的高度h1为多大 思路点拨 通过分析b球所受合力求解其加速度 利用当a 0时速度最大来求h1 答案 1 3 2m s2 2 0 9m 反思领悟 解决带电体运动问题的一般方法 1 确定研究对象 如果有几个物体相互作用时 要依据题意 适当选取 整体法 或 隔离法 一般是先整体后隔离 2 对研究对象进行受力分析 3 应用平衡条件或牛顿运动定律列方程讨论求解 如图6 1 8所示 正电荷q1固定于半径为r的半圆光滑轨道的圆心处 将另一带正电 电荷量为q