福建省高中物理第一轮总复习 第6章第1课时 电荷 库仑定律 电场及其描述课件鲁科版 新课标.ppt

电荷库仑定律电场及其描述 第六章 电场是电学的基础知识 为历年高考的热点之一 特别是在力电综合试题中巧妙地把电场概念与牛顿运动定律 功能关系等力学知识有机地结合起来是高考对本章考查的重要形式之一 新考纲中库仑定律 电场强度 电势差均为 级要求 因此复习时要深入理解这些规律与概念的物理意义以及内涵外延 注意将它与动力学 功和能等问题的联系应用 带电粒子在各种电场中的运动分析 一直是高考的重点和热点 特别是该内容与力学知识的综合 往往以综合性较强的计算题进行考查 对该内容要以较高要求来学习 高考对本章内容考查频率较高 试题主要集中在电场的力的性质 电场的能的性质以及与其他知识的综合应用 涉及基本概念的建立 基本规律的内涵与外延 基本规律的适用条件以及对电场知识跟其他相关知识的区别与联系的理解 鉴别和综合应用 如09年福建卷第15题 第21题与第22题 09年全国卷 第18题 09年全国卷 第19题 09年山东卷第25题 09年安徽卷第23题等 将静电场与恒定电流 磁场 力 运动 牛顿运动定律 功能关系等有机地结合起来 考查考生的辨析能力和分析综合能力 预计2012年高考 本专题仍是命题的热点之一 在上述考查角度的基础上 重点加强以选择题的形式考查静电场的基本知识点 以综合题的形式考查静电场和其他相关知识在生产 生活中的实际应用 同时还要注意到高考命题的一个新动向 就是静电现象的防治与应用 静电场与相关环保等热点问题相联系 在新颖 热门的背景下考查静电场基本知识的应用 复习本章时应注意以电场中力的性质和电场中能的性质为两条主线 深入透彻地理解好各物理概念和规律的物理意义以及内涵外延 理解其来龙去脉 掌握其知识的形成过程 同时采用类比的方式进行再认识 对于带电粒子在加速电场 偏转电场中运动的处理的基本思路要做到了然于心 其实质仅是在以前的力学基础上多了电场力的作用 力学问题的处理方法仍能在电场的力学问题中迁移应用 一 电荷守恒定律1 自然界只存在与这两种电荷 任何带电体的电荷量都是的整数倍 元电荷 e 1 6 10 19c 正电荷 负电荷 元电荷 2 电荷守恒定律 电荷既不能 也不能 只能从一个物体到另一个物体 或从物体的一部分另一部分 在过程中 电荷的总量 3 起电的几种方法 和 起电的实质是 创造 消灭 转移 转移到 转移 不变 摩擦起电 接触起电 感应起电 电荷的转移 二 库仑定律1 内容 的个点电荷之间的相互作用力与它们成正比 与它们成反比 作用力的方向在 公式 式中k叫做 数值为9 0 109n m2 c2 2 点电荷 若带电体的和 对它们相互作用力的影响可以忽略不计 这样的带电体就可以看成点电荷 点电荷是一种模型 真空中 两 电荷量的乘积 距离的二次方 静电力常量 形状 体积大小 理想化 它们的连线上 三 电场强度1 定义 放入电场中的某一点的检验电荷受到的静电力跟它的电荷量的比值 叫该点的电场强度 2 公式 单位 3 方向 规定为在该点受到的电场力的方向 4 点电荷的电场 e f q n c v m 正电荷 e kq r2 5 电场线 为了直观形象地描述电场中各点电场强度大小与方向 在电场中画出一系列曲线 曲线上各点的方向表示该点的场强方向 曲线的表示电场的强弱 电场线的性质 电场线起源于 或无穷远处 终止于 或无穷远处 不会在无电荷处中断 电场线不相交 不重合 电场线不是真实存在 电场线不表示电荷在电场中的运动轨迹 切线 疏密 正电荷 负电荷 6 匀强电场 在电场中 如果各点的场强大小和方向都相同 这样的电场叫匀强电场 匀强电场中的电场线是 平行且等间距的直线 库仑定律与力学的综合应用有两个带电小球 电荷量分别为 q和 9q 在真空中分别放在a b两点 相距l 0 4m 若引进第三个带电小球 正好要使三个小球都处于平衡状态 三个带电小球可看做点电荷 如图7 1 1所示 则 图7 1 1 1 第三个小球应放在什么位置 2 第三个小球带电性质如何 带电量多少 因为a带电量为q b带电量为 9q 要使三个小球都处于平衡状态 则第三个小球可能带负电 放在a的左边 可能带正电 放在b的右边 设第三个小球带负电为q 放在a的左边x处 由库仑定律和力的平衡条件知 由 得 x 0 2m或x 0 1m 舍去 q q 设第三个小球带正电为q 放在b的右边x 处 由库仑定律和力的平衡条件知 由 得 因为x l均为正值 所以 式不成立 综上可得 1 第三个小球应放在距a的左边0 2m处 2 第三个小球带负电 带电量为q q 类似这种三个点电荷的平衡问题 可归纳成口诀 电性 同夹异 电量 大夹小 间距 远大近小 即 在库仑力作用下能平衡时 三个电荷中两侧的电荷具有同种电性 中间的电荷电性与两侧的相反 中间的电荷电量比两侧的要小且离电荷量大的远 离电荷量小的要近 要求解三个电荷电量和位置的定量关系 可根据任一电荷受另两个电荷的库仑力作用的平衡条件来列方程求解 两个大小相同的小球带有同种电荷 质量分别为m1和m2 带电量分别是q1和q2 用细绝缘线悬挂后 因静电力而使两悬线张开 分别与铅垂线方向成角 1和 2 且两球同处一水平线上如图7 1 2所示 若 1 2 则下述结论正确的是 a q1一定等于q2b 一定满足q1 m1 q2 m2c m1一定等于m2d 必须同时满足q1 q2 m1 m2 图7 1 2 理解库仑定律 作好受力分析图 而后利用平衡条件求解 电场的力学性质如图7 1 3 甲 所示 ab是电场中的一条直电场线 在只有电场力的作用下一带负电粒子沿直线从a运动到b点的速度 时间图象如图 乙 所示 图7 1 3 则关于a b两点的电场强度ea和eb的下列说法正确的是 a eb ea 电场方向从a指向bb ea eb 电场方向从b指向ac ea eb 电场方向从a指向bd 无法确定 由速度 时间图象可以看出 图线上各点切线斜率随时间逐渐增大 说明粒子从a到b的运动加速度逐渐增大 根据牛顿第二定律知粒子在b点受到的电场力较大 因此电场线上b点场强比a点大 又可知粒子从a到b加速 根据动力学知识知粒子受到的电场力方向与速度方向相同 即由a指向b 负电荷受到的电场力方向与场强方向相反 因此场强方向从b指向a 选项b正确 虽然a b两点在同一直电场线上 但仅从 甲 图无法断定a b场强的大小 结合图 乙 的速度 时间图线就可以分析a b场强大小关系了 同学们不妨思考一下 若v t是直线呢 如图7 1 4所示 真空有一点电荷 在它产生的电场中有a b两点 a点的场强大小为ea 方向与ab连线成60 角 b点的场强大小为eb 方向与ab连线成30 关于a b两点场强ea eb及电势fa fb的关系 下列判断正确的是 图7 1 4 如图7 1 5所示 带正电小球质量为m 1 10 2kg 带电量为q 1 10 6c 置于光滑绝缘水平面上的a点 当空间存在着斜向上的匀强电场时 该小球从静止开始始终沿水平面做匀加速直线运动 当运动到b点时 测得其速度v 1 5m s 此时小球的位移为x 0 15m 求此匀强电场场强e的取值范围 取g 10m s2 图7 1 5 某同学求解如下 设电场方向与水平面之间夹角为 由动能定理qexcos 0得v m由题意可知 0 所以当e 7 5 104v m时小球始终沿水平做匀加速直线运动 经检查 计算无误 该同学所得结论是否有不完善之处 若有 请予以补充 该同学所得结论有不完善之处 为使小球始终水平面运动 还必须有一条件 小球不能离开水平面 电场力在竖直方向上的分力必须小于重力 qesin mg 又qexcos 两式联立得 即 53 所以由 式得即 7 5 104v m e 1 25 105v m电场力虽然从本质上区别于力学的重力 弹力 摩擦力 但产生的效果服从牛顿力学中的所有规律 因此 有关电场力的综合