2018-2019學(xué)年高中物理第一章靜電場(chǎng)第3節(jié)電場(chǎng)強(qiáng)度課件新人教版.pptx

3電場(chǎng)強(qiáng)度 第一章靜電場(chǎng) 學(xué)科素養(yǎng)與目標(biāo)要求 物理觀念 1 掌握電場(chǎng)強(qiáng)度的概念及公式 理解點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度公式 2 會(huì)用電場(chǎng)線表示電場(chǎng) 并熟記幾種常見(jiàn)電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布特征 科學(xué)思維 1 領(lǐng)悟比值定義法定義物理量的方法和特點(diǎn) 2 在進(jìn)行場(chǎng)強(qiáng)疊加等計(jì)算時(shí)培養(yǎng)綜合分析能力和知識(shí)的遷移能力 內(nèi)容索引 重點(diǎn)探究啟迪思維探究重點(diǎn) 達(dá)標(biāo)檢測(cè)檢測(cè)評(píng)價(jià)達(dá)標(biāo)過(guò)關(guān) 自主預(yù)習(xí)預(yù)習(xí)新知夯實(shí)基礎(chǔ) 自主預(yù)習(xí) 一 電場(chǎng)1 電場(chǎng) 存在于周圍的一種特殊物質(zhì) 電荷之間的相互作用是通過(guò)產(chǎn)生的 2 電場(chǎng)的基本性質(zhì) 電場(chǎng)對(duì)放入其中的電荷有的作用 二 電場(chǎng)強(qiáng)度1 試探電荷與場(chǎng)源電荷 1 試探電荷 用來(lái)檢驗(yàn)電場(chǎng)及其分布情況的電荷 電荷量和尺寸必須 2 場(chǎng)源電荷 的電荷 電荷 電場(chǎng) 力 是否存在 強(qiáng)弱 充分小 產(chǎn)生電場(chǎng) 2 電場(chǎng)強(qiáng)度 1 定義 放入電場(chǎng)中某點(diǎn)的電荷所受的跟它的的比值 叫做該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度 2 定義式 3 單位 牛 庫(kù) N C 伏 米 V m 4 方向 電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量 電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的方向與在該點(diǎn)所受的靜電力的方向相同 與所受靜電力的方向相反 靜電力 電荷量 正電荷 負(fù)電荷 三 點(diǎn)電荷的電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加1 真空中點(diǎn)電荷的電場(chǎng) 1 場(chǎng)強(qiáng)公式 E 其中k是 Q是的電荷量 2 方向 當(dāng)Q為正電荷時(shí) E的方向沿半徑 當(dāng)Q為負(fù)電荷時(shí) E的方向沿半徑 2 電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加場(chǎng)強(qiáng)是 如果場(chǎng)源是多個(gè)點(diǎn)電荷時(shí) 電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為各個(gè)點(diǎn)電荷在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的 靜電力常量 場(chǎng)源電荷 向外 向內(nèi) 矢量 單獨(dú) 矢量和 四 電場(chǎng)線勻強(qiáng)電場(chǎng)1 電場(chǎng)線 1 概念 電場(chǎng)線是畫(huà)在電場(chǎng)中的一條條的曲線 曲線上每點(diǎn)的方向表示該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向 電場(chǎng)線實(shí)際存在的線 而是為了形象描述電場(chǎng)而的線 2 特點(diǎn) 電場(chǎng)線從或無(wú)限遠(yuǎn)出發(fā) 終止于或負(fù)電荷 電場(chǎng)線在電場(chǎng)中不 在同一電場(chǎng)中 電場(chǎng)強(qiáng)度較大的地方電場(chǎng)線 電場(chǎng)強(qiáng)度較小的地方電場(chǎng)線 有方向 切線 不是 假想 正電荷 無(wú)限遠(yuǎn) 相交 較密 較疏 3 幾種特殊的電場(chǎng)線分布 如圖1所示 圖1 2 勻強(qiáng)電場(chǎng) 1 概念 如果電場(chǎng)中各點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小 方向 這個(gè)電場(chǎng)就叫做勻強(qiáng)電場(chǎng) 2 特點(diǎn) 電場(chǎng)方向處處相同 電場(chǎng)線是 場(chǎng)強(qiáng)大小處處相等 電場(chǎng)線間隔 3 實(shí)例 相距很近 帶有電荷的一對(duì)平行金屬板之間的電場(chǎng) 邊緣附近除外 可以看做勻強(qiáng)電場(chǎng) 相等 相同 平行直線 相等 等量異種 即學(xué)即用 1 判斷下列說(shuō)法的正誤 1 由電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式E 可知 E與F成正比 與q成反比 2 電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度與正電荷受力方向相同 當(dāng)該點(diǎn)放置負(fù)電荷時(shí) 該點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度方向也反向 3 由E 知 在以Q為球心 r為半徑的球面上 各處場(chǎng)強(qiáng)相同 4 若空間有兩個(gè)點(diǎn)電荷 則該空間某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)等于這兩個(gè)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的矢量和 答案 2 在靜電場(chǎng)中的某一點(diǎn)A放一個(gè)試探電荷q 1 10 10C q受到的靜電力大小為1 10 8N 方向向左 則A點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)的大小為 方向 如果從A點(diǎn)取走q A點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小為 解析由題意知 q 1 10 10C F 1 10 8N 由場(chǎng)強(qiáng)的定義知A點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)的大小為 場(chǎng)強(qiáng)方向與負(fù)電荷在A點(diǎn)所受靜電力方向相反 所以A點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向向右 電場(chǎng)強(qiáng)度是反映電場(chǎng)性質(zhì)的物理量 與有無(wú)試探電荷無(wú)關(guān) 把這個(gè)試探電荷取走 A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度不變 仍為100N C 答案 解析 100N C 向右 100N C 重點(diǎn)探究 導(dǎo)學(xué)探究 1 電場(chǎng)的基本性質(zhì)是什么 如何去探究電場(chǎng)的這種性質(zhì) 答案電場(chǎng)對(duì)放入其中的電荷有力的作用 可在電場(chǎng)中放一試探電荷 通過(guò)分析試探電荷的受力研究電場(chǎng)的性質(zhì) 2 在空間中有一電場(chǎng) 把一帶電荷量為q的試探電荷放在電場(chǎng)中的A點(diǎn) 該電荷受到的靜電力為F 若把帶電荷量為2q的點(diǎn)電荷放在A點(diǎn) 則它受到的靜電力為多少 若把帶電荷量為nq的點(diǎn)電荷放在該點(diǎn) 它受到的靜電力為多少 電荷受到的靜電力F與電荷量q有何關(guān)系 答案2FnFF與q成正比 即F與q的比值為定值 一 電場(chǎng)強(qiáng)度 答案 知識(shí)深化 1 電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向是由電場(chǎng)本身所決定的 與試探電荷無(wú)關(guān) 2 電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量 其方向與在該點(diǎn)的正電荷所受靜電力的方向相同 與在該點(diǎn)的負(fù)電荷所受靜電力的方向相反 3 公式E 可變形為F qE 電場(chǎng)強(qiáng)度E與電荷量q的乘積等于靜電力的大小 正電荷所受靜電力方向與電場(chǎng)強(qiáng)度方向相同 負(fù)電荷所受靜電力方向與電場(chǎng)強(qiáng)度方向相反 例1在電場(chǎng)中的某點(diǎn)放一個(gè)試探電荷 其電荷量為q 受到的靜電力為F 則該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為E 下列說(shuō)法正確的是A 若移去試探電荷 則該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為0B 若試探電荷的電荷量變?yōu)?q 則該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)變?yōu)?EC 若放置到該點(diǎn)的試探電荷變?yōu)?2q 則場(chǎng)中該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小不變 但方向相反D 若放置到該點(diǎn)的試探電荷變?yōu)?2q 則場(chǎng)中該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小 方向均不變解析電場(chǎng)中某點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的大小和方向由電場(chǎng)本身決定 與放入該點(diǎn)的試探電荷無(wú)關(guān) 也與在該點(diǎn)是否放試探電荷無(wú)關(guān) 故選D 解析 答案 例2如圖2所示 在一帶負(fù)電的導(dǎo)體A附近有一點(diǎn)B 如在B處放置一個(gè)q1 2 0 10 8C的電荷 測(cè)出其受到的靜電力F1大小為4 0 10 6N 方向如圖 則 1 B處場(chǎng)強(qiáng)多大 方向如何 圖2 答案200N C方向與F1方向相反 解析 答案 2 如果換用一個(gè)q2 4 0 10 7C的電荷放在B點(diǎn) 其受力多大 此時(shí)B處場(chǎng)強(qiáng)多大 答案8 0 10 5N200N C 解析q2在B點(diǎn)所受靜電力F2 q2EB 4 0 10 7 200N 8 0 10 5N 方向與場(chǎng)強(qiáng)方向相同 也就是與F1方向相反 此時(shí)B處場(chǎng)強(qiáng)仍為200N C 方向與F1方向相反 解析 答案 3 如果將B處電荷拿走 B處的場(chǎng)強(qiáng)是多大 答案200N C 解析某點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小與有無(wú)試探電荷無(wú)關(guān) 故拿走B處電荷 B點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小仍為200N C 解析 答案 導(dǎo)學(xué)探究 如圖3所示 在正點(diǎn)電荷Q的電場(chǎng)中有一試探電荷q放于P點(diǎn) 已知P點(diǎn)到Q的距離為r Q對(duì)q的作用力是多大 Q在P點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度是多大 方向如何 二 點(diǎn)電荷的電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加 圖3 如果再有一正點(diǎn)電荷Q Q 放在如圖4所示的位置 P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度多大 圖4 答案 如圖所示 P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為Q Q 單獨(dú)在P點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的矢量和 知識(shí)深化 2 電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量 合成時(shí)遵循矢量運(yùn)算法則 平行四邊形定則或三角形定則 對(duì)于同一直線上電場(chǎng)強(qiáng)度的合成 可先規(guī)定正方向 進(jìn)而把矢量運(yùn)算轉(zhuǎn)化成代數(shù)運(yùn)算 例3如圖5所示 真空中 帶電荷量分別為 Q和 Q的點(diǎn)電荷A B相距r 求 1 兩點(diǎn)電荷連線的中點(diǎn)O的場(chǎng)強(qiáng)的大小和方向 解析 答案 圖5 解析分別求 Q和 Q在某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小和方向 然后根據(jù)電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加原理 求出該點(diǎn)的合場(chǎng)強(qiáng) 如圖甲所示 A B兩點(diǎn)電荷在O點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)方向相同 均由A B A B兩點(diǎn)電荷分別在O點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度大小 2 在兩點(diǎn)電荷連線的中垂線上 距A B兩點(diǎn)都為r的O 點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小和方向 解析 答案 針對(duì)訓(xùn)練 2018 山東濰坊市高一下期末 如圖6所示 abc處在真空中 邊長(zhǎng)分別為ab 5cm bc 3cm ca 4cm 兩個(gè)帶電小球固定在a b兩點(diǎn) 電荷量分別為qa 6 4 10 12C qb 2 7 10 12C 已知靜電力常量k 9 0 109N m2 C2 求c點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的大小及方向 圖6 答案見(jiàn)解析 解析 答案 解析如圖所示 a b兩電荷在c點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)分別為 由幾何關(guān)系 有E2 Ea2 Eb2解得E 45N C方向平行于ab指向b 導(dǎo)學(xué)探究 1 為了形象的描述電場(chǎng) 法拉第引入了電場(chǎng)線的概念 電場(chǎng)線是真實(shí)存在的嗎 答案電場(chǎng)線實(shí)際上不存在 2 電場(chǎng)線是如何表示電場(chǎng)方向和強(qiáng)弱的 答案在電場(chǎng)中 某點(diǎn)電場(chǎng)線的切線方向表示該點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的方向 電場(chǎng)線的疏密表示電場(chǎng)強(qiáng)度的相對(duì)大小 電場(chǎng)強(qiáng)度較大的地方電場(chǎng)線較密 反之較疏 三 電場(chǎng)線 答案 答案 3 試畫(huà)出點(diǎn)電荷 等量異號(hào)點(diǎn)電荷 等量同號(hào)點(diǎn)電荷及勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線 答案見(jiàn)課本 知識(shí)深化 1 電場(chǎng)線是為了形象地描述電場(chǎng)而假想的線 實(shí)際上是不存在的 2 電場(chǎng)線每點(diǎn)的切線方向與該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向相同 例4某電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布如圖7所示 下列說(shuō)法正確的是 解析 答案 圖7 A c點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大于b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度B 若將一試探電荷 q由a點(diǎn)靜止釋放 它將沿電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)C b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大于d點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度D a點(diǎn)和b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的方向相同 解析電場(chǎng)線的疏密表示電場(chǎng)強(qiáng)度的大小 由題圖可知Ed Ec Eb Ed 故選項(xiàng)C正確 A錯(cuò)誤 由于電場(chǎng)線是曲線 由a點(diǎn)靜止釋放的正電荷不可能沿電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng) 故選項(xiàng)B錯(cuò)誤 電場(chǎng)線的切線方向?yàn)樵擖c(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的方向 a點(diǎn)和b點(diǎn)的切線不在同一條直線上 故選項(xiàng)D錯(cuò)誤 電場(chǎng)線不是粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡 當(dāng)完全滿足以下條件時(shí)運(yùn)動(dòng)軌跡和電場(chǎng)線重合 1 電場(chǎng)線是直線 2 帶電粒子只受靜電力作用或除靜電力外的其他力的合力與靜電力在同一條直線上 3 帶電粒子初速度的大小為零或初速度的方向與電場(chǎng)線方向在同一條直線上 達(dá)標(biāo)檢測(cè) 1 場(chǎng)強(qiáng)的概念 2018 山東濰坊市高一下期末 關(guān)于電場(chǎng)強(qiáng)度E 下列說(shuō)法正確的是 答案 1 2 3 4 2 電場(chǎng)線 某電場(chǎng)的電場(chǎng)線如圖8所示 A點(diǎn)和B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度分別為EA EB 點(diǎn)電荷在A B點(diǎn)所受的靜電力分別為FA FB 則A EA EB FA FBB EA EB FA FBC EAFB 答案 1 2 3 4 圖8 解析電場(chǎng)線越密的地方場(chǎng)強(qiáng)越大 越疏的地方場(chǎng)強(qiáng)越小 可知EA EB 根據(jù)F qE知 FA FB 故A正確 B C D錯(cuò)誤 解析 3 電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加 2018 山東煙臺(tái)市高一下期末 如圖9所示 四個(gè)點(diǎn)電荷所帶電荷量的絕對(duì)值均為Q 分別固定在正方形的四個(gè)頂點(diǎn)上 正方形邊長(zhǎng)為a 則正方形兩條對(duì)角線交點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度 圖9 答案 解析 1 2 3 4 1 2 3 4 4 場(chǎng)強(qiáng)的計(jì)算