93电场线课件高二上学期物理人教版

第九章静电场及其应用3.电场

电场强度第2课时

电场线学习目标1.知道什么是电场线并掌握电场线的特点。(物理观念)2.知道孤立正负点电荷、等量同种(异种)点电荷、匀强电场电场线的分布特点。(科学思维)3.根据矢量叠加原理,掌握两个等量同种(异种)点电荷连线及中垂线上的电场变化规律。(科学思维)4.知道匀强电场及其特点,理解电场线在解决物理问题中的作用。(物理观念)基础落实·必备知识全过关一、电场线实际不存在,是假想的

一、电场线1.电场线的概念物理学家

采用画电场线的方法来描述电场。电场线是画在电场中的一条条有

的曲线,曲线上每点的

方向表示该点的电场强度方向,电场线的疏密表示电场强度的

。法拉第

方向

切线大小2.电场线的特点

(1)电场线从_____________________出发,终止于无限远(或负电荷)。

(2)电场线在电场中不相交,不闭合。有起点和终点,不是闭合曲线

表明电场强度的唯一性

正电荷(或无限远)二、匀强电场【要点提示】

匀强电场的电场线疏密程度、方向处处相同。1.概念:如果电场中各点的电场强度的大小

、方向

,就叫作匀强电场。

2.产生:相距很近的一对带等量异种电荷的平行金属板,它们之间的电场除边缘外,可以看作匀强电场。3.电场线:用间隔相等的

线来表示。相等

相同

这个电场

平行

情境链接如图为地球仪上的经线和纬线,想一想,它们实际存在吗?它们的主要作用是什么?提示:不存在;形象直观地描述方向和位置。

易错辨析(1)电场线是形象表示电场的强弱和方向的曲线,客观上并不存在。

(

)

(2)在电场中,不画电场线区域内的点的电场强度为零。

(

)

(3)在多个电荷产生的合电场中,电场线是可以相交的。

(

)

(4)同一试探电荷在电场线密集的地方所受静电力大。

(

)

(5)匀强电场的电场线可以是间距相等的曲线。

(

)

√解析:电场线的疏密表示电场的强弱,不画电场线区域内的点的电场强度不一定为零。解析:电场线若相交,则该点的电场有两个方向。

解析:匀强电场中各点的电场方向都相同,故电场线必为平行直线。√×××重难探究·能力素养全提升探究点一电场线的理解及点电荷的电场线导学探究1.电场中两条电场线不可能相交,因相交会在交点处有两个电场方向。有人认为电场线可以相切,因相切处仍然只有一个切线方向,即只有一个电场方向,上述说法是否正确?提示:两条电场线不会相切,相切处尽管只有一个电场方向,但切点意味着电场线无限密,即电场强度无限大,仍不符合电场分布特点。2.如图为某电场的电场线,电场线是电场中实际存在的吗?两条电场线之间无电场线,是否无电场?提示:电场线是人们为形象描述电场,人为画出的一些线,电场线不是实际存在的,两条电场线之间虽然没有电场线,但仍有电场存在。知识归纳1.点电荷的电场线特点正点电荷的电场线从正点电荷出发延伸到无限远处,负点电荷的电场线由无限远处延伸到负点电荷,如图所示。其特点有:(1)单一点电荷形成的电场中,不存在电场强度相同的点,离电荷越近,电场线越密集,电场强度越强。(2)若以点电荷为球心作一个球面,电场线处处与球面垂直。在此球面上电场强度大小处处相等,方向各不相同。2.电场线不是带电粒子在电场中的运动轨迹,只有当电场线是直线,且带电粒子只受静电力作用(或受其他力,但方向沿电场线所在直线),同时带电粒子的初速度为零或初速度方向沿电场线所在直线时,运动轨迹才和电场线重合,这只是一种特殊情况。典例剖析【例1】

下列各电场中,A、B两点电场强度相同的是(

)

C解析:A图中,A、B两点电场强度大小相等,方向不同;B图中,A、B两点电场强度的方向相同,但大小不等;C图中是匀强电场,则A、B两点电场强度大小、方向相同;D图中A、B两点电场强度大小、方向均不相同。C正确。方法技巧

1.大小:按照电场线画法的规定,电场强度大处电场线密,电场强度小处电场线疏,根据电场线的疏密可以比较电场强度的大小。2.方向:根据电场线的定义,电场线每点的切线方向就是该点电场强度的方向。3.特点:正电荷所受静电力的方向与电场线的切线方向相同,负电荷所受静电力的方向与电场线的切线方向相反。对点演练1.(2025陕晋青宁卷)某同学绘制了四幅静电场的电场线分布图,其中可能正确的是(

)B解析:静电场的电场线不闭合、不相交,故A、C错误;B项电场线分布图可能为孤立正电荷周围的局部电场线分布图,故B正确;若电场线相互平行,电场线应等间距,故D错误。2.用电场线能直观、方便地比较电场中各点的电场强度大小与方向。如图是静电除尘集尘板与放电极间的电场线,A、B是电场中的两点,则(

)A.EA<EB,方向不同B.EA<EB,方向相同C.EA>EB,方向不同D.EA>EB,方向相同C解析:根据电场线的疏密表示电场强度的大小,可知EA>EB。电场强度的方向为电场线上该点的切线方向,可知,A、B两点的电场强度方向不同,故C项正确,A、B、D错误。探究点二两个等量同种(或异种)点电荷的电场线分布导学探究在装有蓖麻油的玻璃器皿里撒上一些细小的头发屑,再加上电场,头发屑会重新排列。图甲是根据头发屑在一对等量异种电荷形成的电场中的排列情况画出的电场线分布图;图乙是根据头发屑在一对等量同种电荷形成的电场中的排列情况画出的电场线分布图。请结合电场线分布图分析沿两点电荷连线和两点电荷连线的中垂线电场强度如何变化?提示:根据电场线分布特点,可以看出等量异种点电荷连线上由中点向两侧电场强度越来越大,在中垂线上由中点向两侧电场强度越来越小。等量同种点电荷连线上由中点向两侧电场强度越来越大,在中垂线上由中点向两侧电场强度先增大后减小。知识归纳等量异种点电荷与等量同种点电荷形成的电场中电场强度分布特点的比较比较项目等量异种点电荷等量同种(正)点电荷电场线分布图

关于连线(或中垂线)对称连线上的电场强度O点最小,从O点沿连线向两边逐渐变大,方向均为沿连线指向负电荷O点为零,从O点沿连线向两边逐渐变大,方向为沿连线指向O点比较项目等量异种点电荷等量同种(正)点电荷中垂线上的电场强度O点最大,从O点沿中垂线到无限远处逐渐变小,方向均为平行连线,指向负电荷一侧O点为零,从O点沿中垂线到无限远处先变大后变小,方向为沿中垂线向外关于O点对称的点A与A'、B与B'的电场强度等大同向等大反向特别提示

等量同种点电荷的中垂线上电场强度有两个极值点,等量异种点电荷的中垂线上电场强度方向均相同。典例剖析【例2】

如图所示,O点为两个带等量正电荷的点电荷连线的中点,a点在连线的中垂线上,若在a点由静止释放一个电子,关于电子的运动,下列说法正确的是(

)CA.电子在从a点向O点运动的过程中,加速度越来越大,速度越来越大B.电子在从a点向O点运动的过程中,加速度越来越小,速度越来越大C.电子运动到O点时,加速度为零,速度最大D.电子通过O点后,速度越来越小,加速度越来越大,一直到速度为零解析:带等量正电荷的两点电荷连线的中垂线上,中点O处的电场强度为零,向中垂线的两边先变大,达到一个最大值后,再逐渐减小。但a点与最大电场强度点的位置关系不确定,当a点在最大电场强度点的上方时,电子在从a点向O点运动的过程中,加速度先增大后减小;当a点在最大电场强度点的下方时,电子的加速度则一直减小,A、B错误。不论a点的位置如何,电子在向O点运动的过程中,都在做加速运动,所以电子的速度一直增加,当达到O点时,加速度为零,速度达到最大值,C正确。通过O点后,电子的运动方向与电场强度的方向相同,与所受静电力方向相反,故电子做减速运动,由能量守恒定律得,当电子运动到a点关于O点对称的点时,电子的速度为零,同样因该点与最大电场强度点的位置关系不确定,故加速度大小的变化不能确定,D错误。教你析题

读取题干获取信息O点为两个带等量正电荷的点电荷连线的中点,a点在连线的中垂线上连线中点O的电场强度为0沿中垂线到O点电场强度先增大后减小中垂线上的电场强度关于连线对称a点可能在最大电场强度位置的上方也可能在下方在a点由静止释放一个电子电子带负电,所受静电力与电场强度方向相反,先沿静电力方向运动

教你破题

对点演练3.用电场线能很直观、方便地比较电场中各点的强弱。如图是等量异种点电荷形成电场的电场线,A、B为同一电场线上的两点,下列说法正确的是(

)BA.A、B两点电场强度相同B.两个电荷连线(直线)上的电场强度,连线中点电场强度最小C.将一带正电的点电荷从A点无初速度释放,一定会沿电场线运动到B点D.两个电荷连线(直线)的中垂线上,各点电场强度方向相同、大小相等解析:电场线的切线方向表示电场强度的方向,因此A、B两点电场强度方向不同,故A错误;电场线的疏密体现电场强度的强弱,因此两个电荷连线(直线)上的电场强度,连线中点电场强度最小,故B正确;若将一带正电的点电荷从A点无初速度释放,假设该点电荷可以沿电场线运动到B点,则该点电荷做曲线运动,而带正电的点电荷的受力方向时刻沿电场线的切线即轨迹的切线,与物体做曲线运动受力方向指向轨迹凹侧相矛盾,因此运动轨迹不会沿着电场线从A到B,故C错误;电场线的疏密体现电场强度的强弱,因此两个电荷连线(直线)的中垂线上,从两个电荷连线中点到无穷远,电场强度越来越小,电场线的切线方向表示电场强度的方向,因此中垂线上各点电场强度方向一致,故D错误。学以致用·随堂检测全达标1.(电场线的特点)下列关于电场线的说法,正确的是(

)DA.电场线是负电荷运动的轨迹B.电场线是实际存在的曲线C.等量异种点电荷形成的电场线都是闭合的曲线D.带电粒子只受静电力作用,不可能沿着弯曲的电场线运动解析:电场线是人们为了形象地描述电场而引入的线,并不是电荷运动的轨迹,实际上是不存在的,故A、B错误;静电场的电场线都起始于正电荷或无穷远处,终止于负电荷或无穷远处,不是闭合曲线,故C错误;根据力和运动的关系,若带电粒子只受静电力,且电场线是曲线时,电场线不可能和轨迹线重合,如果重合则所受静电力沿切向不能提供向心力使粒子轨迹弯曲,故D正确。2.(电场线)某电场的部分电场线如图所示,电场中有A、B两点,则(

)A.A点电场强度比B点电场强度小B.A点放入负点电荷时所受静电力方向由A指向BC.A点放入正点电荷时所受静电力方向由A指向BD.B点不放入点电荷时电场强度为零解析:由电场线的疏密反映电场强弱可知,EA>EB,故A错误;正(负)电荷所受静电力的方向与所在处的电场强度的方向相同(反),故B错误,C正确;电场强度由电场本身决定,与是否放入电荷无关,故D错误。C3.(等量异种点电荷的电场线)电场线能直观、方便地反映电场的分布情况。图甲是等量异种点电荷形成电场的电场线,图乙是场中的一些点;O是电荷连线的中点,E、F是连线中垂线上相对O对称的两点,B、C和A、D也相对O对称。则(

)A.E、F两点电场强度不同B.A、D两点电场强度不同C.B、O、C三点,O点电场强度最小D.从E点向O点运动的电子所受静电力逐渐减小甲

乙

C解析:等量异