2019-2020学年高中物理第1章静电场第3节电场强度课件 人教版选修3-1

2019-2020学年高中物理第1章静电场第3节电场强度课件 人教版选修3-1

第 3 节　电场强度 1 ．概念：电荷周围存在的一种特殊物质．带电体间的相互作用是通过周围的 ___________ 发生的． 2 ．基本性质：电场对放入其中的电荷有 __________ 的作用． 课前教材预案 要点一　电场 电场 力 1 ．试探电荷 ( 检验电荷 ) ：用来检验电场 _____________ 及其强弱分布情况的电荷，是研究电场的工具． 2 ．场源电荷：激发或产生我们正在研究的电场的电荷，是电场的来源． 要点二　电场强度 是否存在 3 ． 电场强度 (1) 概念：放入电场中某一点的检验电荷受到的静电力跟它的电荷量的比值，叫做该点的电场强度． (2) 物理意义：表示电场的 ______________. (3) 公式： ____________. (4) 单位：牛 / 库，符号 ____________ ，另一个单位是伏 / 米，符号 V/ m ，有 1 V /m ＝ 1 N/ C ． 强弱和方向 N/C 　 (5) 方向：电场强度是矢量，规定某点电场强度的方向与 ____________ 在该点所受的静电力的方向相同．负电荷在电场中某点所受的静电力的方向跟该点电场强度的方向 ___________. 正电荷 相反 1 ． 真空中点电荷的电场强度 (1) 大小计算式： _____________. (2) 方向：以 Q 为中心， r 为半径作一球面，则球面上各点电场强度大小 ___________ ，当 Q 为正电荷时， E 的方向 ______________ ，当 Q 为负电荷时， E 的方向 ______________. 同一球面上的场强只是大小相等，方向并不相同． 要点三　点电荷的电场强度　电场强度的叠加 相等 沿半径向外 沿半径向内 2 ．电场强度的叠加：如果场源电荷是多个点电荷，则电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的 ____________. 矢量和 1 ．电场线：为了形象描述电场而 ___________ 的一条条有 ___________ 的曲线．曲线上每点的 _____________ 表示该点的电场强度的方向． 2 ． 静电场电场线的特点 (1) 电场线从 ____________ 或 ____________ 出发，终止于 ____________ 或 ____________. 要点四　电场线　匀强电场 假想 方向 切线方向 正电荷 无穷远 无穷远 负电荷 (2) 电场线在电场中既不相交，也不相切． (3) 电场强度较大的地方，电场线 ___________ ；电场强度较小的地方，电场线 ___________. (4) 电场线上任一点顺着电场线的 ___________ 方向，就表示该点电场强度的方向． (5) 电场线不是实际存在的曲线，是为了形象描述电场而假想的． 较密 较疏 切线 3 ． 匀强电场 (1) 概念：电场中各点电场强度的大小 ___________ 、方向 ___________ 的电场． (2) 特点：匀强电场的电场线是 _____________ 的平行线． (3) 实例：两块等大、靠近、正对的平行金属板，带等量异种电荷时，它们之间的电场除边缘附近外就是匀强电场 . 相等 相同 间隔相等 课堂深度拓展 考点一　对电场强度的理解 电场力与电场强度的区别与联系 电场强度是描述电场力的性质的物理量，电场力与电场强度的区别与联系可以通过下表进行比较 . 【例题 1 】 点电荷 Q 产生的电场中有一 A 点，现在在 A 点放上一电荷量为 q ＝＋ 2×10 － 8 C 的试探电荷，它受到的静电力 为 7.2×10 － 5 N ，方向水平向左，则： (1) 点电荷 Q 在 A 点产生的电场强度大小为 E 1 ＝ ____________ ，方向 ____________ ． (2) 若在 A 点换上另一电荷量为 q ′ ＝－ 4×10 － 8 C 的试探电荷，此时点电荷 Q 在 A 点产生的电场强度大小为 E 2 ＝ ______________ ，该试探电荷受到的静电力大小为 ____________ ，方向 ____________ ． (3) 若将 A 点的试探电荷移走，此时点电荷 Q 在 A 点产生的电场强度大小 E 3 ＝ ____________ ，方向 ____________ ． 思维导引： 场强的大小如何计算？其方向是如何规定的？电场中某点的电场强度与试探电荷有关吗？ D ．若该点放一电荷量为 2 q 的试探电荷，则该点的电场强度为 E 答案 D 解析 电场强度是电场的固有属性，不会因放入的电荷而改变，因此不论是放正试探电荷，还是负试探电荷，不论试探电荷的电量多少，不论是否移去试探电荷，该点的场强仍不变，选项 A 、 B 、 C 错误， D 正确． 点电荷的电场强度及理解 (1) 设一场源电荷的电荷量为 Q ，与之相距 r 的试探电荷的电荷量为 q ，则有 考点二　点电荷的电场强度　电场强度的叠加 (3) 利用场的叠加原理求解： 如果在空间中同时存在多个点电荷，这时在空间某一点电场强度等于各个点电荷单独存在时在该点产生的电场强度的矢量和，这叫做电场的叠加法则 —— 平行四边形定则．在叠加时，还可以使用三角形法则、正交分解法等进行求解． (4) 巧妙而合适地假设放置额外电荷，或将电荷巧妙地分割，使问题简化而求得未知的电场强度，这都可采用对称法求解． 【例题 2 】 如图所示，真空中 xOy 平面直角坐标系上的 A 、 B 、 C 三点构成等边三角形，边长 L ＝ 2.0 m ．若将电荷量均为 q ＝＋ 2.0×10 － 6 C 的两点电荷分别固定在 A 、 B 两点，已知静电力常量 k ＝ 9.0×10 9 N · m 2 /C 2 ，求： (1) 两点电荷间的库仑力大小； (2) C 点的电场强度的大小和方向． 答案 (1)9.0×10 － 3 N 　 (2)7.8×10 3 N/C 　方向沿 y 轴正方向 B 　 几种常见电场的电场线 考点三　对电场线的理解 电场线与带电粒子运动轨迹重合必备的条件 一般情况下带电粒子在电场中的运动轨迹不会与电场线重合，只有同时满足以下三个条件时，两者才会重合． (1) 电场线是直线． (2) 带电粒子只受电场力作用，或受其他力，但方向沿电场线所在的直线． (3) 带电粒子初速度为零或初速度方向沿电场线所在的直线．　 【例题 3 】 用电场线能直观、方便地比较电场中各点的场强大小．如图所示是两等量异种点电荷形成电场中的一些点： O 是两点电荷连线的中点， E 、 F 是连线中垂线上关于 O 对称的两点， B 、 C 和 A 、 D 也关于 O 对称．则下列说法错误的是 ( 　　 ) A ． B 、 C 两点电场强度大小和方向都相同 B ． A 、 D 两点电场强度大小相等，方向相反 C ． E 、 F 两点电场强度大小和方向都相同 D ． E 、 F 连线上从 E 到 F 过程中电场强度先增大后减小 解析 等量异种电荷的电场线如图所示，根据对称性可看出， B 、 C 两点处电场线疏密程度相同，则 B 、 C 两点场强大小相同，这两点场强方向均为 B → C ，方向相同，选项 A 正确；根据对称性， A 、 D 两处电场线疏密程度相同，则 A 、 D 两点场强大小相同，由题图可看出， A 、 D 两点场强方向相同，选项 B 错误； 答案 B 　 再根据对称性， E 、 F 两点电场线疏密程度相同，两点场强方向相同，选项 C 正确； E 、 F 连线上从 E 到 F ，电场线先变密再变疏，所以场强先增大后减小，选项 D 正确． 【变式 3 】 某电场的电场线分布如图所示，下列说法正确的是 ( 　　 ) A ． c 点的电场强度大于 b 点的电场强度 B ．若将一试探电荷＋ q 由 a 点静止释放，它将沿电场线运动到 b 点 C ． b 点的电场强度大于 d 点的电场强度 D ． a 点和 b 点的电场强度的方向相同 C 　 解析 电场线的疏密表示电场强度的大小，由题图可知 E d > E c ， E b > E d ，故选项 C 正确， A 错误；由于电场线是曲线，由 a 点静止释放的正电荷不可能沿电场线运动，故选项 B 错误；电场线的切线方向为该点电场强度的方向， a 点和 b 点的切线不在同一条直线上，故选项 D 错误 . 课末随堂演练 ABC 　 2 ． ( 多选 ) 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．不计粒子所受的重力，则 ( 　 　 ) A ．粒子带正电荷 B ．粒子的加速度逐渐减小 C ． A 点的速度大于 B 点的速度 D ．粒子的初速度不为零 BCD 　 解析 带电粒子所受合力 ( 即静电力 ) 指向轨迹凹侧，故静电力方向向左，粒子带负电荷，选项 A 错误；根据 E A > E B ，选项 B 正确；粒子从 A 到 B 受到的静电力为阻力，选项 C 正确；由粒子开始运动方向与受力方向不一致，选项 D 正确． 3 ． 如图所示，在 x 轴上有两个点电荷 A 、 B ，带电荷量分别为＋ Q 1 与－ Q 2 ，且 Q 1 ＝ 2| Q 2 |. 用 E 1 和 E 2 分别表示两个点电荷所产生的场强的大小，则在 x 轴上应有 ( 　　 ) A ． E 1 ＝ E 2 的点只有一处，该处合场强为零 B ． E 1 ＝ E 2 的点共有两处，一处合场强为零，另一处合场强为 2 E 2 C ． E 1 ＝ E 2 的点共有三处，其中两处合场强为零，另一处合场强为 2 E 2 D ． E 1 ＝ E 2 的点共有三处，其中一处合场强为零，另两处合场强为 2 E 2 答案 B A