2019-2020版物理新突破人教選修3-1課件：第一章 靜電場 1.3

1、-1- 3電場強度 目標(biāo)導(dǎo)航知識梳理重難聚焦典例透析 1.知道電荷間的相互作用是通過電場發(fā)生的,知道電場是客觀存 在的一種物質(zhì)形態(tài)。 2.理解電場強度的概念,掌握電場強度的定義式,會根據(jù)電場強度 的定義式進行有關(guān)的計算;知道電場強度是矢量及電場強度的方向 是怎樣規(guī)定的。 3.知道電場線的概念,了解幾種典型電場的電場線分布特點。 4.能根據(jù)庫侖定律和電場強度的定義式推導(dǎo)點電荷電場強度的 表達式,并能用此公式進行有關(guān)的計算。 5.知道電場的疊加原理,并會應(yīng)用這個原理進行簡單計算。 目標(biāo)導(dǎo)航知識梳理重難聚焦典例透析 1.電場 (1)概念:電荷的周圍存在著一種特殊的物質(zhì),這種物質(zhì)看不見、 摸不著,我們

2、把這種物質(zhì)叫作電場。靜止的電荷在周圍空間產(chǎn)生的 是靜電場,它的分布不隨時間改變。 (2)電場最明顯的特征就是對放入其中的電荷有力的作用,電荷之 間的相互作用就是通過電場來實現(xiàn)的。 電場是假想出來的,實際上不存在,對嗎? 提示:不對,電場是物質(zhì),是客觀存在的。場和實物是物質(zhì)存在的 不同形式。 目標(biāo)導(dǎo)航知識梳理重難聚焦典例透析 2.電場強度 (1)兩個電荷的概念 場源電荷:激發(fā)電場的電荷稱為場源電荷。任何電荷均能激發(fā) 電場。 檢驗(試探)電荷:用來探測電場是否存在或研究電場的強弱及 方向的電荷稱為檢驗電荷,檢驗電荷的特點是所帶的電荷量必須很 小,放入被研究的電場時,應(yīng)該對原電場不產(chǎn)生影響。 目標(biāo)導(dǎo)

3、航知識梳理重難聚焦典例透析 目標(biāo)導(dǎo)航知識梳理重難聚焦典例透析 目標(biāo)導(dǎo)航知識梳理重難聚焦典例透析 4.電場線 (1)畫法:在電場中畫出一些曲線,從正電荷或無限遠出發(fā)到無限 遠或負電荷終止的一系列曲線。 (2)表示方法:電場線上任意一點順著電場線的切線方向,表示該 點電場強度方向;電場線的疏密程度表示電場強度的大小。 5.勻強電場 如果電場中各點電場強度的大小相等、方向相同,這樣的電場叫 作勻強電場。 只給出一條直的電場線,能否確定是哪種電場的電場線? 提示:不能。因為一個孤立的正(或負)點電荷的電場、等量異種 電荷電場、等量同種電荷電場、勻強電場中都能找到直的電場線。 目標(biāo)導(dǎo)航知識梳理重難聚焦典

4、例透析 1.如何正確理解電場強度 (1)電場強度 目標(biāo)導(dǎo)航知識梳理重難聚焦典例透析 目標(biāo)導(dǎo)航知識梳理重難聚焦典例透析 2.對電場線的理解 (1)電場線不存在:電場線是為了形象描述電場而假設(shè)的,是一種 科學(xué)抽象出來的物理模型。 (2)電場線能描述電場的強弱和方向:電場線的疏密程度表示電場 強弱;電場線上某點的切線方向表示這一點的電場方向。 (3)電場線不相交、不相切。 因為電場中某點的電場強度方向沿電場線的切線方向,若電場線 能相交,那么交點處就會出現(xiàn)兩條切線,這時的電場強度就失去了 方向的唯一性,所以電場線不相交。 電場線也不能相切,在切點雖然滿足了電場強度的唯一方向,但 從疏密程度的角度出發(fā)

5、,又是不合理的,電場線相切意味著無限稠 密,表明電場強度無限大,但電場強度無限大的電場不存在。 目標(biāo)導(dǎo)航知識梳理重難聚焦典例透析 (4)電場線不是帶電粒子的運動軌跡。 物理學(xué)上規(guī)定電場線上每點的切線方向為該點的電場強度方向, 也是正電荷在該點受電場力方向(與負電荷受力方向相反)。運動 軌跡是帶電粒子在電場中實際通過的徑跡,徑跡上每點的切線方向 為粒子在該點的速度方向。在力學(xué)的學(xué)習(xí)中我們就已知道,物體運 動速度的方向和它的受力方向是兩回事,不一定相同。因此,電場 線與運動軌跡不能混為一談,不能認為電場線就是帶電粒子在電場 中的運動軌跡。 特別提醒電場線與帶電粒子運動軌跡重合的條件: (1)電場線

6、是直線; (2)帶電粒子只受靜電力作用,或受其他力但合力方向沿電場線所 在直線; (3)帶電粒子初速度為零或初速度方向沿電場線所在的直線。 目標(biāo)導(dǎo)航知識梳理重難聚焦典例透析 3.兩點電荷連線和中垂線上電場強度的分布特點 (1)等量異種電荷 兩電荷連線的中垂線上:各點的電場強度方向為由正電荷的一 邊指向負電荷的一邊,且與中垂線垂直,O點的電場強度最大,從O點 沿中垂線向兩邊逐漸減小,直至無窮遠時為零;中垂線上任意一點a 與該點關(guān)于O點的對稱點b的電場強度大小相等、方向相同。(如 圖所示) 兩電荷的連線上:各點電場強度的方向由正電荷沿兩電荷的連 線指向負電荷,O點的電場強度最小,從O點沿兩電荷的連

7、線向兩邊 逐漸增大;兩電荷的連線上,任一點c與它關(guān)于O點對稱的點d的電場 強度相同。(如圖所示) 目標(biāo)導(dǎo)航知識梳理重難聚焦典例透析 (2)等量同種正電荷 兩電荷連線的中垂線上:O點和無窮遠處的電場強度均為零,所 以在中垂線上,由O點開始,沿中垂線向兩邊電場強度先變大,后逐 漸減小,到無窮遠時減小為零;中垂線上任一點a與該點關(guān)于O點的 對稱點b的電場強度大小相等、方向相反。(如圖所示) 兩電荷的連線上:每點電場強度的方向由該點指向O點,大小由 電場強度為零的O點開始向兩端逐漸變大;任意一點c與該點關(guān)于O 點的對稱點d的電場強度大小相等、方向相反。(如圖所示) 目標(biāo)導(dǎo)航知識梳理重難聚焦典例透析 特

8、別提醒場的疊加只是解決問題的一種方法,上述問題中,空間存 在的電場是幾個電荷共同產(chǎn)生的,千萬不要以為電場線在這里是可 以相交的。 目標(biāo)導(dǎo)航知識梳理重難聚焦典例透析 4.電場強度的疊加 (1)有幾個場源點電荷,就各自產(chǎn)生幾個電場,各場源點電荷在某 處產(chǎn)生的電場強度可用 (2)電場強度是矢量,故當(dāng)某處同時存在幾個電場時,該處的合電 場強度可以用平行四邊形定則進行矢量運算。 目標(biāo)導(dǎo)航知識梳理重難聚焦典例透析 類型一類型二類型三類型四 對電場強度的理解 【例1】 如圖所示,在真空中O點放一個點電荷Q1,其所帶的電荷 Q=+1.010-9 C,直線MN通過O點,OM的距離r=30 cm,M點放一個 點電

9、荷Q2,其所帶的電荷q=-1.010-10 C。求: (1)Q2在M點受到的作用力; (2)M點的電場強度; (3)拿走Q2后M點的電場強度; (4)M、N兩點的電場強度哪點大? 點撥:本題分層次逐步遞進地考查了對電場和電場強度的理解, 求解時要區(qū)分場源電荷和檢驗電荷。 目標(biāo)導(dǎo)航知識梳理重難聚焦典例透析 類型一類型二類型三類型四 解析:根據(jù)題意,Q1是場源電荷,Q2為檢驗電荷,為了方便,只用電荷 量的絕對值計算,靜電力和電場強度的方向可通過電荷的正、負判 斷。 目標(biāo)導(dǎo)航知識梳理重難聚焦典例透析 類型一類型二類型三類型四 (3)在M點拿走檢驗電荷Q2,有的同學(xué)說M點的電場強度EM=0,這 是錯誤

10、的,其原因在于他不懂得電場強度是反映電場的力的性質(zhì)的 物理量,它是由形成電場的場源電荷Q1決定的,與檢驗電荷Q2是否 存在無關(guān)。拿走Q2后,M點的電場強度大小和方向都不變。 目標(biāo)導(dǎo)航知識梳理重難聚焦典例透析 類型一類型二類型三類型四 答案:(1)1.010-8 N方向沿MO指向Q1 (2)100 N/C方向沿OM連線背離Q1 (3)100 N/C方向沿OM連線背離Q1 (4)M點電場強度大 目標(biāo)導(dǎo)航知識梳理重難聚焦典例透析 類型一類型二類型三類型四 觸類旁通例1中,如果把Q1換成電荷量為-1.010-9 C的點電荷,情 況又如何? 解析:如果把Q1由正電荷換成負電荷,其電荷量不變,除Q2所受靜

11、 電力方向和電場強度方向變?yōu)樵瓉淼姆捶较蛲?其他情況不變。 答案:見解析 目標(biāo)導(dǎo)航知識梳理重難聚焦典例透析 類型一類型二類型三類型四 電場強度的疊加 【例2】 在x軸上有兩個點電荷A、B,A帶正電荷Q1,B帶負電荷Q2, 且Q1=2Q2。用E1和E2分別表示兩個電荷所產(chǎn)生的電場強度的大小, 則在x軸上() A.E1=E2的點只有一處;該點電場強度矢量和為0 B.E1=E2的點共有兩處;一處電場強度矢量和為0,另一處電場強 度矢量和為2E2 C.E1=E2的點共有三處;其中兩處電場強度矢量和為0,另一處電 場強度矢量和為2E2 D.E1=E2的點共有三處;其中一處電場強度矢量和為0,另兩處電 場

12、強度矢量和為2E2 目標(biāo)導(dǎo)航知識梳理重難聚焦典例透析 類型一類型二類型三類型四 點撥:電場的疊加本質(zhì)上就是電場強度的疊加,故遵從平行四邊 形定則。同一直線上的電場疊加問題可轉(zhuǎn)化為求代數(shù)和,即同向相 加、反向相減。 解析:設(shè)兩電荷連線長為l,E1=E2的點離B的距離為x,由點電荷的 答案:B 題后反思場的疊加是一種解決問題的方法,相當(dāng)于等效替代。該 點的實際電場強度等于幾個電荷單獨存在時產(chǎn)生的電場強度的矢 量和。 目標(biāo)導(dǎo)航知識梳理重難聚焦典例透析 類型一類型二類型三類型四 對稱法巧解電場強度 【例3】如圖所示,一半徑為R的絕緣球殼上均勻地帶有+Q的電 荷,球心O處電場強度為零?，F(xiàn)在球殼上M處挖去

13、半徑為r(rR)的 一個小圓孔,則此時球心O處的電場強度大小為多少?方向如何?(已 知靜電力常量為k) 點撥:未挖出小圓孔時,由球?qū)ΨQ性知,疊加的合電場強度為零;挖 出小圓孔后,由對稱性,電場強度可看成是由與M對稱處的電荷產(chǎn)生 的。 目標(biāo)導(dǎo)航知識梳理重難聚焦典例透析 類型一類型二類型三類型四 題后反思球殼可以被分割成許多小塊,每一小塊都可看成點電荷, 并且都能找到它關(guān)于球心對稱的另一小塊,它們在球心處產(chǎn)生的合 電場強度為零,則所有小塊對O點的合電場強度為零。有一塊一旦 被挖去,那么它關(guān)于球心對稱的另一塊的電場就表現(xiàn)出來了。 目標(biāo)導(dǎo)航知識梳理重難聚焦典例透析 類型一類型二類型四類型三 靜電力作用下的平衡 【例4】如圖所示,A為帶正電荷Q的金屬板,沿金屬板的垂直平分 線在距離板r處放一質(zhì)量