人教版高三物理选修3-1第1章《静电场》(电场力的性质)课件 人教版.ppt

选修第一章静电场,一、库仑定律电场强度,1、电荷电荷守恒,(1)自然界中只存在两种电荷：_和_。用毛皮摩擦过的橡胶棒带_电荷；用丝绸摩擦过的玻璃棒带_电荷。,元电荷；e=_C的电荷，这是带电体所带的最小电荷量，最早是由测得的。带电体的比荷：,(2)使物体带电的方式有:;.,(4)电荷守恒定律:电荷既不能创造,也不能被消灭,只能从一个物体_到另一个物体,或者从物体的一部份_到另一部分,电荷的总量不变.,正电荷,负电荷,负,正,1.6010-19,转移,转移,摩擦起电,接触起电,感应起电,(3),点电荷:,试探电荷(检验电荷):,电荷量和尺寸必须充分小,对原来的电场不产生明显的影响.,形状、大小及电荷分布状况对作用力的影响可以忽略不计的带电体,密立根,2、库仑定律,（1）内容：在真空中静止的两个点电荷的作用力跟它们的_成正比，跟它们的_成发比，作用力的方向在它们的连线上。,电荷量的乘积,距离的平方,(2)公式：_（其中k为静电力常量，k=90109Nm2/c2）,（3）适用条件：_、_。,真空中,点电荷,注意：代入时电量取绝对值,训练2两个半径为0.25m的铜球，球心相距1m，若各带1C的同种电荷时，相互作用的力为F1，各带1C的异种电荷时，相互作用的力为F2。则（）AF1=F2BF1F2CF1F2D无法判断,训练1关于点电荷的说法，正确的是()A只有体积很小的带电体，才能作为点电荷B体积很大的带电体一定不能看作点电荷C点电荷一定是电量很小的电荷D两个带电的金属小球，不一定能将它们作为电荷集中在球心的点电荷处理,D,点电荷：形状、大小及电荷分布状况对作用力的影响可以忽略不计的带电体,注意D选项的几种情形,B,注意：带电体距离太近，电荷不是均匀分布,跳回,例1冬天当我们脱毛线衫时，静电经常会跟你开开小玩笑。下列一些相关的说说法中正确的是：()A.在将外衣脱下的过程中，内外衣间摩擦起电，内衣和外衣所带的电荷是同种电荷B如果内外两件衣服可看作电容器的两极，并且在将外衣脱下的某个过程中两衣间电量一定，随着两衣间距离的增大，两衣间电容变小，则两衣间的电势差也将变小C在将外衣脱下的过程中，内外两衣间隔增大，衣物上电荷的电势能将增大（若不计放电中和）D脱衣如果人体带上了正电，当触摸金属门把时，人所带的正电荷会通过金属门把流入大地，从而造成对人体轻微的电击,c,电容器的二类问题,电量不变,电压不变,小结B选项：,看电势能变化就看电场力做功,小结C选项：,W电=-EP电=EP1-EP2,返回1,例2有三个完全相同的金属小球A、B、C，A球带电荷量为7Q，B带电荷量为-Q，C球不带电，将、两球固定，然后让C球先跟球接触，再跟B球接触，最后移去球，则、球间的作用力变为原来的多少倍？,拓展（1）若B带+Q呢？,58,（2）若先跟B接触,再跟A接触呢？,（3）若跟AB接触无数次呢？,小结：带电体（相同金属小球）接触问题,（1）同种电荷均分,（2）异种电荷先中和后均分,1356,47,98,带电物体接触问题,例3两个相同的金属小球，带电量之比为15，当它们相距r时的相互作用力为F1若把它们互相接触后再放回原处，它们的相互作用力变为F2，则F1：F2这比为()A51B59C54D58,BC,例4有两个正电荷带电量均为q相距r若从其中一个电荷上取下q电量，并将此q电量加在另一个电荷上，那么它们之间的相互作用力与原来比较()(A)变大(B)变小(C)不变(D)无法判断,B,例5如图615所示，A、B带有等量正电荷Q，一带电量为q的电荷放在两者连线中点处恰能平衡现将电荷B十分缓慢地向右移动，电荷q的运动情况是()。(A)不动(B)向左运动(C)向右运动(D)可能向左运动，也可能向右运动,D,例6.把电量Q分配在与球心相距为r的两个不同金属球A、B上，则可知当分配的电量qA:qB_时，它们相互的作用力最大，最大值是_。(r金属球的半径R),1:1,KQ2/4r2,注重审题，没说电性关系,注重审题，经分析q可正可负,训练:密立根油滴实验如图所示,已知A、B板之间距离d为5.0mm,电源电压U为150V.当S断开,在电介质为空气的电容器中,观察以某速度进入的一个带负电的油滴,这油滴经过一会儿达到一个恒定的速度v0匀速下落.然后闭合S,则油滴匀速上升,其速度大小也为v0.已测得油滴直径为1.1010-6m,密度为1.05103kg/m3.已知空气阻力f和速度v0成正比,即f=kv0,空气浮力不计,基本电荷量e=1.610-19C.(1)求油滴所带的电荷量q.(2)下表是通过这一实验所得不同的油滴所带电荷量q的一些测定值(单位为10-19C):请根据这些数据推算出你的结论:.(3)题中油滴缺少或多余多少个电子?,这些实验数据的最大公约数为1.6410-19C即油滴所带的电荷量为q=ne,其中e=1.610-19C,油滴多余电子n=3,例7如图122所示，+Q1和-Q2是两个可自由移动的电荷，且Q2=4Q1现再取一个可自由移动的点电荷Q3放在Q1与Q2连接的直线上，欲使整个系统平衡，那么()AQ3应为负电荷，放在Q1的左边BQ3应为负电荷，放在Q2的右边CQ3应为正电荷，放在Q1的左边DQ3应为正电荷，放在Q2的右边,A,电场中的带电体的动力学问题,三个自由电荷在同一直线上的平衡问题,小结:三个电荷在同一直线上的平衡问题,两侧同，中间异，夹小，靠小,训练：如图所示Q1,Q2,Q3,分别表示在一条直线上的三个点电荷，已知Q1和Q2的距离为L1,Q2和Q3的距离为L2且每个电荷都处于平衡状态若Q2为正电荷，则Q1为_电荷，Q3_电荷Q1,Q2,Q3电量大小之比是_：_：_。,训练2：下列各组共线自由电荷ABC,可以平衡的是（）A：4Q4Q4QB：4Q3Q5QC：4Q4QQD：4Q3Q2Q.,负,负,（L1+L2）2L12：（L22L12）：（L1+L2）2L22,C,对A：,对B：,对C：,由结合牛顿第三定律有:,三个电荷在同一直线上的加速问题,例8：质量均为m的三个带电小球A、B、C放置在光滑绝缘的水平面上，A与B间与B与C间距离均为L，A球所带电荷量QA=+2q,B球所带电荷量为QB=-q,若小球C上加一水平向右的恒力F，恰好使A、B、C三小球保持相对静止。求（1）C球带何种电荷？电量多少？（2）外力F的大小。,正电，Q=8q/3,F=2kq2/L2,2、求F与分析C或分析整体紧密联系（即隔离法与整体法），分析整体时只受F（受力简单）,分析C受力稍烦索一些。若该力F作用在B上一样的解题方法（对A、C分析求得Q和a，再对整体分析求得力F）。,小结：,1、对A、B分析连列方程组求得Q和a，再对整体分析求得力F,例9、如图6111所示，光滑绝缘水平面上固定着三个带电小球A、B、C，它们的质量均为m，间距均为r，A、B带正电且电量各为q现给C球施一个水平力F的同时，将三个小球都放开，欲使三个小球在运动过程中保持距离r不变，求：(1)C球的电性和电量为?(2)水平力F及小球的加速度为?,负,2q,q,qm,关键词的理解：,小结此题：选择恰当的研究对象是关键,三个小球距离r不变A、B、C、具有共同a,思路点拨：研究C的电性只有对A或B，a方向由整体研究得出,不在同一直线上的三个电荷的加速问题,二、电场强度,1、电场,（1）定义：存在于_周围，能传递_的一种特殊物质。,电荷,电荷间相互作用,(2)基本性质：对放入其中的_有力的作用。,电荷,2、电场的定性描述-电场线,（1）电场线是为了直观形象描述电场中各点电场的_及_而画的一系列曲线，曲线上各点的_表示该点的场强方向，曲线的_表示场强的强弱。,强弱,方向,切线方向,疏密,(2)始于_（或无穷远），终于无穷远或_。,负电荷,正电荷,(3)电场线不闭合，不相交,(4)沿电场线电势_.,降低,(5)几种常见的电场线：,例：,注意：,2、疏密程度,3、电场线的特征,1、电场线的方向,自己画一下各种情况,3、电场的定量描述-电场强度（E，矢量）,(1)定义：放入电场中某点的电荷所受到的_与它的_的比值,叫该点的电场强度.,电场力F电,电荷q,(2)定义式:,(3)单位:N/C或V/m,(4)方向:_在该点受到的电场力方向即为该点的电场强度的方向（与在改点受到的电场力的方向.）,正电荷,(5)电场的叠加：多个电荷在某点的产生电场强度为各个电荷单独在该点产生的电场强度的_和，遵循_定则。,平行四边形,矢量,负电荷,相反,E=kQ/r2,E=U/d,式中q为电荷，E与、无关由本身决定。,试探,F电,q,此式反映了电场具有的性质,适用于电场.,力,任何,此式适用于,式中Q为电荷.,点电荷,场源,此式适用于,式中d为的距离.,匀强电场,两点沿场强方向,跳,1下列关于电场线性质的说法中，正确的是：()A电场线是电荷受到电场力的作用而改变运动状态所运动的轨迹B在电场中没有电荷的空间里，电场线既不中断也不相交C正电荷在电场中某一点的速度方向，就是通过这一点电场线的切线方向D相邻两条电场线间的空白处，电场强度必定为零,B,回,2对于点电荷Q产生的电场，下列说法中正确的是（）A电场强度的表达式仍成立，式中q就是本题中所指的产生电场的点电荷QB在真空中，电场强度的表达式为，式中Q就是产生电场的电荷C在真空中式中q是试探电荷D上述说法都不对,B,回,1、思考:在Q1和Q2的连线上,Q1和Q2产生的场强大小相等的点有几个?大小方向相同的点有几个？合场强为零的点有几个?,Q2=4Q1,电场强度的叠加问题,2、如图所示，在正六边形a、c两个顶点各放一带正电的点电荷，电量的大小都是q1，在b、d两个顶点上，各放一带负电的点电荷，电量的大小都是q2，q1q2已知六边形中心0点处的场强可用图中的四条有向线段中的一条来表示，它是哪一条?()AE1BE2CE3DE4,B,3、如图所示,用金属丝AB弯成半径r=1m的圆弧,但在A、B之间留出宽度为d=2cm的间隙,间隙相对来说很小的.将电荷量Q=3.1310-9C的正电荷均匀分布在金属丝上,求圆心O处的电场强度.,E2=910-2N/C,方向:向左指向缺口中心.,方法小结:,1、等效替代法,2、求电量用比例,3、若改成原来是圆后截去一小段，注意比例关系,4、如图所示,均匀分布的带正电的金属圆环,半径为R,总电量为Q,过圆心O且垂直与圆环平面的ox上有一P点,OP=L,试求P点场强.,方法小结:,1、微元法,2、不能用等效替代法,3、当L趋向于无穷时可以等效放在圆心,1、如图29所示，实线表示匀强电场的电场线.一个带正电荷的粒子以某一速度射入匀强电场，只在电场力作用下，运动的轨迹如图中的虚线所示，a、b为轨迹上的两点.若a点电势为a，b点电势为b，则:()A.场强方向一定向左，且电势abB.场强方向一定向左，且电势abD.场强方向一定向右，且电势aBCECEBEA(C)UABUBC(D)UAB=UBC,ABC,3、如图所示，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点放一个静止的负电荷（重力不计），下列说法中正确的是（）A、从P到O，可能加速度越来越小，速度越来越大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，加速度可能变小，速度一直变小,AB,小结：,等量同种电荷中垂线上有三个场强为0的点，有二个场强最大的点,3如果不计重力的电子，只受电场力作用，那么电子在电场中可能做（）A匀速直线运动B匀加速直线运动C匀变速曲线运动D匀速圆周运动,BCD,小结：会举出例子,4A、B是一条电场线上的两个点，一带负电的微粒仅在电场力作用下以一定初速度从A点沿电场线运动到B点，其速度-时间图像如图甲所示.则这一电场可能是图乙中的(),A,5如图所示，带正电的点电荷固定于Q点，电子在库仑力作用下，做以Q为焦点的椭圆运动。M、P、N为椭圆上的三点，P点是轨道上离Q最近的点。电子在从M经P到达N点的过程中（）A速率先增大后减小B动能先减小后增大C加速度先增大后减小D电势能先减小后增大,ACD,小结:,1、A,B,D选项看电场力做功,2、联系到天体模型,6如图9所示，在xOy坐标系中，将一负检验电荷q由y轴上的a点移至x轴上的b点时，需克服电场力做功W；若将q从a点移至x轴上c点时，也需克服电场力做功W。那么关于此空间存在的静电场可能是()(A)存在电场强度方向沿y轴负方向的匀强电场；(B)存在电场强度方向沿x轴正方向的匀强电场；(C)处于第I象限某一位置的正点电荷形成的电场中；(D)处于第象限某一位置的负点电荷形成的电场中。,ACD,7、如图6115所示，质量为m的带正电小球A悬挂在绝缘细线上，且处在场强为E的匀强电场中，当小球A静止时，细线与竖直方向成30角，已知此电场方向恰使小球受到的电场力最小，小球所带的电量应为()（A）mg/3E，（B）Mg/E，（C）2mg/E，（D）mg/2E；,D,受力分析是关键，图解是重要的处理手段,第一部分电场力的性质,1、电荷、电荷守恒,2、库仑定律,二、电场强度,1、电场,2、电场的定性描述-电场线（各种模型）,3、电场的定量描述-电场强度（各种模型）,一、库仑定律电场强度,常见题型：,电场中的带电体的动力学问题,1、三个电荷在同一直线上的平衡问题,2、三个电荷在同一直线上的加速问题,3、不在同一直线上的三个电荷的加速问题,4、带电粒子的受力问题,解题步骤：1、选择研究对象2、进行受力分析（顺便表上v、a方向）3、根据平衡条件或牛顿第二定律求解,1等量异种点电荷的连线和其中垂线如图所示，现将一个带负电的试探电荷先从图中a点沿直线移到b点，再从b点沿直线移到c点，则检验电荷在此全过程中（）A所受电场力的方向将发生改变B所受电场力的大小恒定C电势能一直减小D电势能先不变后减小,D,2如图所示，虚线表示电场的一簇等势面，相邻等势面间电势差相等，一个质子以一定的初速度进入电场后，只在电场力作用下沿实线轨迹运动，质子先后通过M点和N点，在这一过程中电场力作负功，由此可判断出（）AN点的电势低于M点的电势B质子在N点的电势能大于在M点的电势能C质子在M点的速率小于在N点的速率D质子在M点受的电场力大于在N点受的电场力,B,附题,3如图所示，a、b是竖直方向上的电场线的两点，一带电质点在a点由静止释放，沿电场线向上运动，到b点恰好速度为零，下列说法中正确的是()A带电粒子在a、b两点所受的电场力都是竖直向上的Ba点的电势比b点的电势高C带电质点在a点的电势能比b点的电势能小Da点的电场强度比b点的电场强度小,A,4、一水平放置的平行板电容器置于真空中，开始时两极板间匀强电场大小为E1，在电场中有一静止的带电微粒现使两板间的场强保持方向不变，由E1突然增加到E2，持续一段时间后，又突然将电场反向而保持场强大小E2不变再持续同样的一段时间后，带电粒子恰好回到其初始位置已知整个过程中微粒并未与极板相碰，求场强E2的大小,2E,6.如图6113所示，两杆所在平面与桌面垂直，杆上各穿一个质量为10g的小球，可沿杆无摩擦滑动，两球均带107C的正电荷(1)求两球在同一水平面上相距10cm处下滑时的加速度为_。(2)两球从上述位置开始下滑到两球在同一水平面上相距为_时，两球速度最大?,6.4m/s2,310-2m,5、如图6