人教版选修31 第1章 3 电场强度 课件（44张）.pptx

第一章静电场 3电场强度 学习目标1 掌握电场强度的概念及公式 并会进行有关的计算 2 理解点电荷的电场强度及场强叠加原理 3 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 内容索引 知识探究 题型探究 达标检测 知识探究 1 一 电场与电场强度 1 电场的基本性质是什么 如何去探究电场的这种性质 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性质 答案 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 2f nf f与q成正比 即f与q的比值为定值 答案 1 电场及其性质电荷的周围存在着由它产生的 电荷之间的作用是通过电场发生的 电场的基本性质是对放入其中的有力的作用 2 场源电荷和试探电荷电荷是激发或产生我们正在研究的电场的电荷 电荷是用来检验电场是否存在及其分布情况的电荷 电场 电荷 试探 强弱 场源 3 电场强度 1 定义及公式 试探电荷在电场中某个位置与它的 的比值叫电场强度 公式e 单位 符号为 2 物理意义 表示电场的强弱和方向 3 方向 与正电荷在该点正电荷所受的静电力的方向 与负电荷在该点所受的静电力方向 所受的力 电荷量 牛每库 相同 相反 n c 判断下列说法的正误 1 根据电场强度的定义式e 可知e与f成正比 与q成反比 2 在电场中某点放入的试探电荷电量减半 则该点的电场强度也减半 3 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 电荷受力方向反向 则该点电场强度方向也反向 4 p点的电场强度越大 则同一电荷在p点所受电场力越大 二 点电荷的电场 1 如图1所示 在正点电荷q的电场中有一试探电荷q 已知q到q的距离为r q对q的作用力是多大 q在q所在位置产生的电场的电场强度是多大 方向如何 答案 图1 2 如果再有一正点电荷q q 放在如图2所示的位置 q所在位置的电场的电场强度多大 答案 图2 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 单独 矢量 矢量和 判断下列说法的正误 1 以点电荷为球心的球面上各点电场强度处处相同 2 由e 知 e与q成正比 而与r2成反比 3 由e 知 在以q为球心 r为半径的球面上 各处场强大小相等 但方向不同 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电场的代数和 三 电场线与匀强电场 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 3 试画出点电荷 等量异种电荷 等量同种电荷及匀强电场周围的电场线 答案 答案见知识梳理 几种特殊的电场线分布 1 电场线 1 电场线 电场线是画在电场中的一条条有方向的 曲线上每点的方向表示该点的电场强度方向 电场线不是实际存在的线 而是为了形象描述而假想的线 2 几种特殊的电场线分布 如图3所示 曲线 切线 电场 图3 3 电场线的特点 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 2 匀强电场 1 定义 如果电场中各点电场强度大小 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 正电荷 无限远 相交 较密 相等 较疏 相同 平行直线 相等 判断下列说法的正误 1 电场线是电场中实际存在的线 2 电场中的任意两条电场线都不可能相交 3 电场线的方向与带电粒子的受力方向一定相同 4 顺着电场线的方向 电场强度一定越来越小 5 电场线与电荷的运动轨迹一定重合 2 题型探究 一 对电场强度的理解电场强度的两个性质 1 唯一性 电场中某点的电场强度e是唯一的 是由电场本身的特性 形成电场的电荷及空间位置 决定的 与是否放入试探电荷 放入电荷的电性 电荷量的多少均无关 电场中不同的地方 电场强度一般是不同的 2 矢量性 电场强度描述了电场的方向 是矢量 其方向与在该点的正电荷所受电场力的方向相同 与在该点的负电荷所受电场力的方向相反 例1真空中o点放一个点电荷q 1 0 10 9c 直线mn通过o点 om的距离r 30cm m点放一个点电荷q 1 0 10 10c 如图4所示 求 图4 1 q在m点受到的作用力 答案 解析 1 0 10 8n 方向沿mo指向q 2 m点的场强 图4 答案 解析 100n c 方向沿om连线背离q 3 拿走q后m点的场强 图4 答案 解析 100n c 方向沿om连线背离q 场强是反映电场的力的性质的物理量 它是由形成电场的电荷q及场中位置决定的 与试探电荷q是否存在无关 故m点的场强仍为100n c 方向沿om连线背离q 4 m n两点的场强哪点大 图4 答案 解析 m点场强大 针对训练1 多选 在电场中某点放入正点电荷q 它受到的电场力f方向向右 当放入负点电荷q时 它受到的电场力f方向向左 下列说法正确的是a 该点放入正电荷时 电场强度方向向右 放入负电荷时 电场强度方向向左b 该点电场强度大小为e c 该点放入2q的正点电荷时 电场强度变为原来的2倍d 该点电场强度的方向向右 答案 解析 放入正电荷和负电荷时 该点的场强均向右 故a错误 d正确 根据电场强度的定义可知b正确 该点放入2q的正点电荷时 电场力变为原来的2倍 电场强度不变 故c错误 二 点电荷的电场电场强度的叠加 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 常用的方法有图解法 解析法 正交分解法等 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2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 答案 解析 图5 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 答案 解析 针对训练2如图6所示 在等边三角形abc的三个顶点上 固定三个正点电荷 电荷量的大小q q 则三角形abc的几何中心处电场强度的方向a 平行于ac边b 平行于ab边c 垂直于ab边指向cd 垂直于ab边指向ab 答案 解析 图6 例3某电场的电场线分布如图7所示 下列说法正确的是 答案 解析 三 电场线的理解和应用 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 电场线的疏密表征了电场强度的大小 由题图可知ea eb ed ec eb ed ea ec 故选项c正确 选项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 1 电场线并不是粒子运动的轨迹 带电粒子在电场中的运动轨迹由带电粒子所受合外力与初速度共同决定 电场线上各点的切线方向是场强方向 决定着粒子所受电场力的方向 轨迹上每一点的切线方向为粒子在该点的速度方向 2 电场线与带电粒子运动轨迹重合必须同时满足以下三个条件 1 电场线是直线 2 带电粒子只受电场力作用或除电场力外的其它力的合力与电场力在同一直线上 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一条直线上 达标检测 3 1 下列说法中正确的是a 电场强度反映了电场的力的性质 因此场中某点的场强与试探电荷在该点所受的静电力成正比 答案 1 2 3 4 2 如图8所示是某静电场的一部分电场线分布情况 下列说法中正确的是a 这个电场可能是负点电荷的电场b 点电荷q在a点处受到的电场力比在b点处受到的电场力大c 负电荷在b点处受到的电场力的方向沿电场线的切线方向d 点电荷q在a点处的瞬时加速度比在b点处的瞬时加速度小 不计重力 答案 1 2 3 4 图8 解析 1 2 3 4 3 在一个等边三角形abc顶点b和c处各放入一个电荷量相同的点电荷时 测得a处的场强大小为e 方向与bc边平行沿b指向c 如图9所示 拿走c处的点电荷后 a处电场强度情况将是 答案 解析 1 2 3 4 图9 设点电荷b c在a处产生的场强大小均为e 则e e 拿走c处的点电荷后 a处电场强度大小为e