高中物理 1.3 电场 电场强度和电场线课件2 教科版选修31.ppt

高中物理 选修3 1 教科版 第一章静电场 1 3电场电场强度和电场线2 目标定位 会处理电场中的平衡问题 会处理库仑力与牛顿第二定律结合的综合问题 1 2 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习 电场的力的性质 预习导学 1 外力的合力2 整体法3 1 正比反比连线 2 真空中 点电荷4 1 任何电场n c或v m 2 真空 3 正电荷所受电场力5 1 矢量和 2 平行四边形 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习 电场的力的性质 课堂讲义 1 库仑力与前面学习过的重力 弹力和摩擦力一样都是矢量 在分析物体受力时 只要注意库仑力就可以了 2 两带电体间的静电力遵循牛顿第三定律 处理过程中选取研究对象时 要注意整体法和隔离法的灵活运用 常用的数学知识和方法有直角三角形 相似三角形和正交分解法等 一 库仑力作用下的平衡 3 三电荷系统的平衡问题 同一直线上的三个自由点电荷 彼此间存在相互作用的库仑力 在三个电荷都处于平衡的情况下 每个电荷受其余两个电荷的作用力的合力为零 因此可以对三个电荷分别列平衡方程求解 解题时只需列其中两个电荷的平衡方程即可 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习 电场的力的性质 课堂讲义 题眼 三个自由电荷受力平衡 例1如图所示 光滑水平面上相距为l的a b两个带正电小球 电荷量分别为4q和q 要在它们之间引入第三个带电小球c 使三个小球都只在相互库仑力作用下而处于平衡 求 1 小球c带何种电 2 c与a之间的距离x等于多大 3 c球的电荷量q为多大 规律总结 两同夹异 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习 电场的力的性质 课堂讲义 解析 1 由平衡条件可知小球c必然带负电 2 以c为研究对象 解得 规律总结 两同夹异 近小远大 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习 例1如图所示 光滑水平面上相距为l的a b两个带正电小球 电荷量分别为4q和q 要在它们之间引入第三个带电小球c 使三个小球都只在相互库仑力作用下而处于平衡 求 1 小球c带何种电 2 c与a之间的距离x等于多大 3 c球的电荷量q为多大 电场的力的性质 课堂讲义 解析 1 由平衡条件可知小球c必然带负电 3 以b为研究对象 解得 规律总结 两同夹异 两大夹小 近小远大 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习 例1如图所示 光滑水平面上相距为l的a b两个带正电小球 电荷量分别为4q和q 要在它们之间引入第三个带电小球c 使三个小球都只在相互库仑力作用下而处于平衡 求 1 小球c带何种电 2 c与a之间的距离x等于多大 3 c球的电荷量q为多大 电场的力的性质 课堂讲义 例2如图所示 真空中两个相同的小球带有等量同种电荷 质量均为m 分别用绝缘细线悬挂于绝缘天花板的上同一点 平衡时 b球偏离竖直方向 角 a球竖直且与墙壁接触 此时a b两球位于同一高度且相距l 求 1 每个小球带电荷量q 2 b球所受绳的拉力t 3 墙壁受到小球a的压力n 解析 1 对b完整的受力分析 解得 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习 电场的力的性质 课堂讲义 例2如图所示 真空中两个相同的小球带有等量同种电荷 质量均为m 分别用绝缘细线悬挂于绝缘天花板的上同一点 平衡时 b球偏离竖直方向 角 a球竖直且与墙壁接触 此时a b两球位于同一高度且相距l 求 1 每个小球带电荷量q 2 b球所受绳的拉力t 3 墙壁受到小球a的压力n 解析 2 对b受力分析如图所示 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习 电场的力的性质 课堂讲义 例2如图所示 真空中两个相同的小球带有等量同种电荷 质量均为m 分别用绝缘细线悬挂于绝缘天花板的上同一点 平衡时 b球偏离竖直方向 角 a球竖直且与墙壁接触 此时a b两球位于同一高度且相距l 求 1 每个小球带电荷量q 2 b球所受绳的拉力t 3 墙壁受到小球a的压力n 3 对a进行受力分析 根据牛顿第三定律 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习 电场的力的性质 课堂讲义 1 电场线的特点 1 由电场线的疏密可以判断场强的大小 二 电场线与运动轨迹 3 物体做曲线运动的条件 合力在轨迹曲线的内侧 速度方向沿轨迹的切线 2 根据电场线的切线方向可知场强的方向 2 由场强方向 结合电荷的正负可判断电荷所受电场力方向 由f qe可知电场力大小 再根据牛顿第二定律f ma可判断电荷加速度大小 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习 电场的力的性质 课堂讲义 场强与正电荷的受力方向相同 场强与负电荷的受力方向相反 说明粒子受到恒力作用 c 例3如图所示 直线mn是某电场中的一条电场线 方向未画出 虚线是一带电的粒子只在电场力的作用下 由a到b的运动轨迹 轨迹为一抛物线 下列判断正确的是 a 电场线mn的方向一定是由n指向mb 带电粒子由a运动到b的过程中速度一定逐渐减小c 带电粒子在a点的速度一定小于b点的速度d 带电粒子在a点的加速度一定大于在b点的加速度 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习 电场的力的性质 课堂讲义 三 电场力与牛顿第二定律的结合 例4如图所示 带电小球a和b放在光滑绝缘水平面上 质量分别为ma 2g mb 1g 所带电荷量值qa qb 10 7c a带正电 b带负电 现有水平向右的恒力f作用于a球 可使a b一起向右运动 且保持间距d 0 1m不变 试问f多大 解析对a b整体应用牛顿第二定律得 f ma mb a 隔离b 由牛顿第二定律得 f电 mba 两球库仑力 联立解得 f 2 7 10 2n 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习 电场的力的性质 课堂讲义 三 电场力与牛顿第二定律的结合 解析 1 物块静止于斜面上 则mgsin37 qecos37 例5如图所示 光滑斜面倾角为37 一带正电的小物块质量为m 电荷量为q 置于斜面上 当沿水平方向加如图所示的匀强电场时 带电小物块恰好静止在斜面上 从某时刻开始 电场强度变化为原来的 求 1 原来的电场强度 2 物块运动的加速度 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习 电场的力的性质 课堂讲义 三 电场力与牛顿第二定律的结合 例5如图所示 光滑斜面倾角为37 一带正电的小物块质量为m 电荷量为q 置于斜面上 当沿水平方向加如图所示的匀强电场时 带电小物块恰好静止在斜面上 从某时刻开始 电场强度变化为原来的 求 1 原来的电场强度 2 物块运动的加速度 2 当场强变为原来的时 小物块受到的合外力 又f合 ma 所以 方向沿斜面向下 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习 电场的力的性质 对点练习 库仑力作用下的平衡 1 两个通电小球带电后相互排斥 如图所示 两悬线跟竖直方向各有一个夹角 且两球在同一水平面上 两球质量用m和m表示 所带电量用q和q表示 若已知 则一定有关系 a 两球一定带同种电荷b m一定小于mc q一定大于qd m受到的电场力一定大于m所受电场力 解析库仑力同样满足牛顿第三定律 满足共点力平衡条件 由图示可知两小球相互排斥 故a正确 d错误 ab 偏角的大小与小球的质量和悬线的长度有关 故b正确 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习 电场的力的性质 对点练习 电场线与运动轨迹 2 一带电粒子从电场中的a点运动到b点 轨迹如图中虚线所示 不计粒子所受重力 则 a 粒子带正电荷b 粒子加速度逐渐减小c a点的速度大于b点的速度d 粒子的初速度不为零 bcd 若初速度为0 粒子将做直线运动 而非曲线运动 f e反向 粒子带负电 f v成钝角 粒子减速 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习 电场的力的性质 对点练习 电场力与牛顿第二定律的结合 3 用一条绝缘轻绳悬挂一个带电小球 小球质量为1 0 10 2kg 所带电荷量为 2 0 10 8c 现加一水平方向的匀强电场 平衡时绝缘绳与竖直线成30 角 绳长l 0 2m 求 1 这个匀强电场的电场强度大小 2 突然剪断轻绳 小球做什么运动 加速度大小和方向如何 解析 1 根据共点力平衡得 qe mgtan30 解得 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习 电场的力的性质 对点练习 电场力与牛顿第二定律的结合 3 用一条绝缘轻绳悬挂一个带电小球 小球