《电场线》教学课件

第二课时电场线第九章内容索引0102课前篇自主预习课堂篇探究学习学习目标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)思维导图课前篇自主预习【必备知识】一、电场线1.电场线的概念英国物理学家法拉第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方向的曲线,曲线上每点的切线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大小。2.电场线的特点想一想地球上的经线、纬线实际存在吗?它的主要作用是什么?提示

不存在;主要作用是更形象直观地描述物体的位置。(1)电场线从正电荷(或无限远)出发,终止于无限远(或负电荷)。(2)电场线在电场中不相交。二、匀强电场1.概念:如果电场中各点的电场强度的大小相等、方向相同,这个电场就叫作匀强电场。如带等量异种电荷且相距很近的一对平行金属板间的电场,除边缘外,可以看作匀强电场。2.匀强电场的电场线可以用间隔相等的平行线来表示。【自我检测】正误判断,判断结果为错误的小题说明原因。(1)电场线上某点的切线方向与电荷在该点受力方向可以不同。(

)答案

√(2)在多个电荷产生的合电场中,电场线是可以相交的。(

)答案

×解析

电场中任意一点的电场强度不可能有两个方向。(3)电场线是闭合的曲线。(

)答案

×解析

电场线从正电荷或无穷远出发,终止于负电荷或无穷远,不是闭合的曲线。(4)沿电场线的方向,电场强度必定越来越小。(

)答案

×解析

电场线的疏密表示电场强度的大小,与电场线的方向无关。课堂篇探究学习探究一电场线的理解及点电荷的电场线【情境导引】1.电荷周围存在着电场,法拉第采用了什么简洁方法来描述电场?要点提示

法拉第采用了画电场线的方法描述电场。2.在实验室,可以用实验模拟电场线:把头发碎屑悬浮在蓖麻油里,加上电场,头发碎屑的排列显示了电场线的形状,这能否说明电场线是实际存在的线?要点提示

电场线实际不存在,但可以用实验模拟。【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。【典例示范】例1下列各电场中,A、B两点电场强度相同的是(

)答案

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。故选C。规律方法

(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。探究二两个等量同种点电荷和等量异种点电荷的电场线分布【情境导引】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?要点提示

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

比较项目等量异种点电荷等量同种(正)点电荷连线上的电场强度大小O点最小,从O点沿连线向两边逐渐变大O点为零,从O点沿连线向两边逐渐变大中垂线上的电场强度大小O点最大,从O点沿中垂线到无限远处逐渐变小O点为零,从O点沿中垂线到无限远处先变大后变小关于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要点笔记

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。【典例示范】例2两个带等量正电荷的点电荷,O点为两电荷连线的中点,a点在连线的中垂线上,如图所示,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(

)A.电子在从a向O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向O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时,加速度为零,速度最大D.电子通过O后,速度越来越小,加速度越来越大,一直到速度为零答案

C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,再逐渐减小到零。但a点与最大电场强度点的位置关系不能确定,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,故A、B错误。但不论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的位置关系不能确定,故加速度大小的变化不能确定,D错误。

随堂训练1.如图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点处受到的静电力比在B点处受到的静电力大C.若只受静电力作用,正电荷可以沿电场线由B点运动到C点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(不考虑其他作用力)答案

B解析

负点电荷的电场线是从四周无限远处不同方向指向负点电荷的直线,故A错误;电场线越密的地方电场强度越大,由题图知EA>EB,又因F=qE,故FA>FB,故B正确;由

知,a∝F,而F∝E,EA>EB,所以aA>aB,故D错误;正电荷在B点受到的静电力的方向沿切线方向,故其轨迹不可能沿电场线由B到C,故C错误。2.(多选)如图所示是电场中某区域的电场线分布,a、b是电场中的两点,则(

)A.电荷在a点所受静电力的方向必定与电场强度方向一致B.同一点电荷放在a点时受到的静电力比放在b点时受到的静电力大C.正电荷放在a点静止释放,在静电力作用下运动的轨迹与电场线一致D.a点的电场强度较大答案

BD3.(多选)如图所示,在等量异种点电荷连线的中垂线上取A、B、C、D四点,B、D两点关于O点对称,则关于各点电场强度的关系,下列说法中正确的是(

)A.EA>EB,EB=ED

B.EA<EB,EA<ECC.EA<EB<EC,EB=ED

D.可能EA=EC<EB,EB=ED答案

BC解析

据等量异种点电荷的电场特点,中垂线上各点的电场强度关于电荷连线对称,中点电场强度最大,向两侧电场强度逐渐减小,电场强度方向垂直于中垂线;由于B、D两点关于O点对称,所以B、D两点的电场强度相同,且C点、B点、A点的电场强度逐渐减小,故B、C正