高中物理电场强度课件新人教版选修3-1

第一章静电场,第三节电场强度,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,例如：接触力:弹力和摩擦力等非接触力:万有引力（重力）,磁力，库仑力等,物体之间的相互作用，有的需要通过接触挤压；有的则不需要。,磁力的传递是通过磁场，万有引力的传递是通过万有引力场。,引入,一.电场：,1、定义:,存在于带电体周围的特殊物质。电场是物质存在的一种特殊的形式,(与原子分子组成的物质一样,但有区别),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。,那么那么两个电荷之间的相互作用靠什么传递呢？电场本节课我们来学习电场.,电场看不见也摸不着,我们怎样来认识它呢?,产生,对A有力的作用,产生,对B有力的作用,这是一对作用力与反作用力,电场对电荷有力的作用，怎样描述这种作用呢？,q,FA,q,FB,场源电荷：产生电场的电荷,试探电荷（或称为检验电荷）,Q,不同的电荷在电场中同一点所受的电场力不同,但电场中同一点的电场是一定的,因此不能用电场力的大小来表示电场的强弱,猜想：能否用电场力的大小表示电场的强弱？,A,B,电荷q在距Q较近的A点，受到的电场力大.,电荷q在距Q较远的B点，受到的电场力小.,同一试探电荷q在电场中的不同点受到的电场力的大小是否相同?,结论:F/q能反映电场中某点电场力的性质电场的强弱。,2.电场中不同的点，同一电荷所受力也不同，比值F/q一般是不同的。,1.电场中的同一点，不同电荷所受力不同，比值F/q是一定的。,实验发现：,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）、定义式（比值定义式适用于任意电场）,3）、单位：N/C,V/m，1N/C=1V/m。,4）、性质：,矢量,方向,跟正电荷在该点所受电场力F的方向相同,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”）,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。,三、电场力1.由电场强度的定义式E=，可导出电场力F=qE。2.电场力是性质力，与重力（G）、弹力（F弹）、摩擦力（f）一样，遵循力学的一切规律。3.电场力是由电荷和场强共同决定的，而场强是由电场本身决定的。4.对公式E=的理解：（1）此公式是电场强度的定义式，适用于一切电场。,F,q,F,q,（2）电场中某点的电场强度与试探电荷的电荷量、电性、所受静电力F的大小及是否存在无关，所以不能说EF或F。（3）由此公式可求出电场强度的大小，其方向需另行判定。（4）如果已知电场中某点的电场强度E，由F=qE便可计算在电场中该点任何带电体（所带电荷量已知）所受的静电力的大小。,q,1,例由电场强度的定义E=F/q可知（）A.E和F成正比，F越大E越大B.E和q成反比，q越大E越小C.E的方向与F的方向相同D.E的大小可由F/q确定,D,例A为已知电场中的一个固定点，在A点放一电量为q的电荷，所受电场力为F，A点的电场强度为E，则（）A.若在A点换上q，A点的电场强度将发生变化B.若在A点换上电量为2q的电荷，A点的电场强度将变为2EC.若A点移去电荷q，A点的电场强度变为零D.A点电场强度的大小、方向与q的大小、正负、有无均无关,D,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),提示：利用场强的定义式和库仑定律推导,r,+Q,该点的场强为,真空中点电荷电场强度,E=F/q,定义式,决定式,任何电场,真空中点电荷电场,大小与q(试探电荷）的正负、大小以及有无均无关,由场源电荷Q及该点到Q的距离r决定,对比学习：,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，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,关于电场强度，下列说法正确的是（）AE=F/q，若q减半，则该处的场强变为原来的2倍BE=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,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,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。,=2E1cos60,代入数值得：E=2.7104N/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，,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,在原点0和x轴上的P点，分别固定同种电荷Q1和Q2已知Q10B02L,题中轴上一点的合场强为零，因两电荷为同种电荷，故只有在OP之间某处的合场强才能大小相等，方向相反，矢量和为零设在x=a处，E=0,则有：所以可知aL,即在0xL区间内E=0.故选B,B,ACD,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,首先由ac间为斥力可排除A,B在由ac间作用力大于bc间作用力排除C,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=l(且laB（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,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,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？,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。,a,b,A,B,a,B,如图所示，P、Q是两个电荷量相等的正点电荷，它们连线的中点是O，A、B是PQ的中垂线上的两点，OAOB.用EA、EB分别表示A、B两点的场强，则()A.EA一定大于EBB.EA不一定大于EBC.EA一定小于EBD.EA一定等于EB【解析】从O点沿中垂线到无穷远处，场强先增大后减小，因无法确定场强最大值对应的具体位置，所以不能判断EA、EB的大小关系，故B正确.,B,变形1：如图，一电子沿等量异种电荷的中垂线匀速通过A0-B，电子重力不计，则电子所受另一个力的大小和方向变化情况是（）A:先变大后变小，方向水平向左。B:先变大后变小，方向水平向右。C:先变小后变大，方向水平向右。D:先变小后变大，方向水平向左。,B,变形2:MN为等量同种电荷，在其连线的中垂线上P点放一静止的点电荷Q（负电荷）不计重力，下列说法中正确的是（）A:点电荷从P-0过程中，加速度越来越大，速度也越来越大。B:点电荷从P-0过程中，加速度越来越小，速度也越来越大。C:点电荷运动到0点时，加速度为0，速度达到最大。D:点电荷运动到0点后，加速度不断增大，速度不断减小，直到变为0。,C,【例】(多选)某静电场中的电场线如图所示，带电粒子在电场中仅受静电力作用，其运动轨迹如图中虚线所示，由M运动到N，以下说法正确的是(,A粒子必定带正电荷B粒子在M点的加速度大于它在N点的加速度C粒子在M点的加速度小于它,在N点的加速度D粒子在M点的速度大于它在N点的速度,),AC,解析：电荷做曲线运动时受到的合力(电场力)必指向轨迹的凹侧，故得粒子带正电，A正确；因电场力的方向与粒子的速度方向的夹角为锐角，电场力做正功，故N点的动能增大，D错误；电场线的疏密程度能描述电场的强弱，由图可看出，,N处电场线密，电场强度大，由a,Eqm,可知，粒子在N处的加,速度大，C正确，B错误,【触类旁通】如图所示，图中实线是一簇未标明方向的由点电荷产生的电场线，虚线是某带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹，a、b是轨迹上的两点，若带电粒子在运动过程中只受到电场力作用，根据此图无法作出正确判断的是(),A带电粒子所带电荷的正、负B带电粒子在a、b两点的受力方向C带电粒子在a、b两点的速度何处,较大,D带电粒子在a、b两点的加速度何处较大,A,解析：由轨迹的弯曲情况，可知电场力应沿电场线向左，但因不知电场线的方向，故带电粒子所带电荷符号不能确定，A错由电场线的疏密程度知a点场强大于b点场强，带电粒子在a点受电场力较大，从而加速度较大设粒子从a运动到b(也可分析从b到a的情况，两种分析不影响结论)，速度方向与电场力夹角大于90，故速度减小综上所述，B、C、D正确,【例6】如图1所示，用30cm的细线将质量为4103kg的带电小球P悬挂在O点下，当空间有方向为水平向右，大