靜電場(chǎng)的學(xué)習(xí)指導(dǎo)

1、靜電場(chǎng)的學(xué)習(xí)指導(dǎo)學(xué)了電場(chǎng)，學(xué)生感覺(jué)滿腦子都是問(wèn)題，特別是電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向、 電場(chǎng)力的大小和方向、電勢(shì)能的大小及變化、電勢(shì)的高低等以及它們之間 的聯(lián)系，縱橫交錯(cuò)，頭緒繁多，不易掌握.產(chǎn)生這些問(wèn)題的原因，除這些知識(shí)本身比較抽象，具有一定的難度外, 教材講解的比較簡(jiǎn)略、電荷有正負(fù)之分也使問(wèn)題復(fù)雜化；另外與課本上練 習(xí)題太少也有一定關(guān)系.在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，只要我們充分發(fā)揮教材的內(nèi) 在潛力，在不增加教學(xué)內(nèi)容的前提下，搞清這兒個(gè)物理概念和它們之間的 相互關(guān)系，并配合完成一定數(shù)量的習(xí)題，是能找到解決問(wèn)題的鑰匙的.概 括起來(lái)就是：“狠抓1個(gè)關(guān)鍵，記住3個(gè)結(jié)論，弄清3對(duì)正、負(fù)，掌握3 種方法.”1. 要狠抓

2、的1個(gè)關(guān)鍵是電場(chǎng)線.電場(chǎng)線是形象描述電場(chǎng)性質(zhì)的一簇 假想曲線，曲線上每一點(diǎn)的切線方向都跟該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向一致.除了弄清 各種特殊電場(chǎng)的電場(chǎng)線的分布情況外，還應(yīng)弄清靜電場(chǎng)中電場(chǎng)線的4個(gè)特 點(diǎn)：從正電荷出發(fā)，終止于負(fù)電荷；電場(chǎng)線上某點(diǎn)的切線方向表示該 點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向；電場(chǎng)線的疏密程度表示場(chǎng)強(qiáng)的強(qiáng)弱；電場(chǎng)線不相交也 不閉合.特別需要強(qiáng)調(diào)的是：電場(chǎng)線不是電荷運(yùn)動(dòng)的軌跡，也不是客觀存 在于電場(chǎng)中的線在特殊條件下，帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡可以與電場(chǎng)線重合, 這些特殊條件是：電場(chǎng)線是直線：帶電粒子的初速度為零或初速度的 方向與電場(chǎng)線的方向在同一直線上；帶電粒子只受電場(chǎng)力作用.以上3 個(gè)條件必須同時(shí)滿足.2. 要記住的

3、3個(gè)結(jié)論是：電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量，電場(chǎng)中某點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的方 向就是正電荷在該點(diǎn)所受電場(chǎng)力的方向，負(fù)電荷在該點(diǎn)所受電場(chǎng)力的方向 與場(chǎng)強(qiáng)的方向相反.電勢(shì)是標(biāo)量，沿著電場(chǎng)強(qiáng)度的方向（即沿著電場(chǎng)線 的方向）電勢(shì)逐漸降低.電場(chǎng)力移動(dòng)電荷做正功，電荷的電勢(shì)能減少； 電場(chǎng)力移動(dòng)電荷做負(fù)功（即外力反抗電場(chǎng)力做功），電荷的電勢(shì)能增加.3. 要弄清的3對(duì)正、負(fù)是：場(chǎng)強(qiáng)矢量的正、負(fù)只說(shuō)明它的方向與 所設(shè)正方向相同或相反,并不表明正值大于零、零大于負(fù)值的數(shù)量關(guān)系 電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)能為正或?yàn)樨?fù)，表示電荷在該點(diǎn)的電勢(shì)能較所設(shè) 零電勢(shì)能處的電勢(shì)能大或小.電場(chǎng)中某點(diǎn)電勢(shì)的正.負(fù)，表示該點(diǎn)的電 勢(shì)較所設(shè)零電勢(shì)處（即零電勢(shì)能處）的電勢(shì)

4、高或低山于電勢(shì)能和電勢(shì)都 是標(biāo)量，當(dāng)其零位置選定以后，即有正值大于零、零大于負(fù)值的數(shù)量關(guān) 系.但我們經(jīng)常要訃算的是電勢(shì)能的改變量和兩點(diǎn)間的電勢(shì)差，它們均與 零位置的選擇無(wú)關(guān).4. 必須掌握的3種方法是： 比較電場(chǎng)中兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小的方法.曲于場(chǎng)強(qiáng)是矢量，比較場(chǎng)強(qiáng)的大小應(yīng)比較其絕對(duì)值的大小，絕對(duì)值大 的場(chǎng)強(qiáng)就大，絕對(duì)值小的場(chǎng)強(qiáng)就小.方法1:在同一電場(chǎng)分布圖上，觀察電場(chǎng)線的疏密程度，電場(chǎng)線分布 相對(duì)密集處，場(chǎng)強(qiáng)較大；電場(chǎng)線分布相對(duì)稀疏處，場(chǎng)強(qiáng)較小.E_k Q 方法2：形成電場(chǎng)的電荷為點(diǎn)電荷時(shí)，山點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)公式r2可知，電場(chǎng)中距這個(gè)點(diǎn)電荷該交近的點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)比業(yè)這個(gè)點(diǎn)電荷Q較 遠(yuǎn)的點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大.方法3：勻強(qiáng)電

5、場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)處處相等.F方法4；晉遍情況下，用場(chǎng)強(qiáng)定義式£ = £|；液兩Q處場(chǎng)強(qiáng)的大小.首先把正檢驗(yàn)電荷+q分別引入電場(chǎng)中待比較場(chǎng)強(qiáng)大小的兩點(diǎn)C、D,所受電 Ec二空和Ed二魚 的大小.場(chǎng)力分別為F,、心然后比較 qq 比較電荷在電場(chǎng)中某兩點(diǎn)電勢(shì)能大小的方法.方法1:做功判斷法.根據(jù)電場(chǎng)力移送電荷所做的功W秋產(chǎn)一 £, 結(jié)合前面講的結(jié)論進(jìn)行分析可知：在電場(chǎng)力作用下，電荷總是從電勢(shì)能 較大的地方移向電勢(shì)能較小的地方.這個(gè)判斷與電荷本身的正、負(fù)無(wú)關(guān).方法2：電場(chǎng)線法.正電荷順著電場(chǎng)線的方向移動(dòng)時(shí)電勢(shì)能逐漸減小, 逆著電場(chǎng)線的方向移動(dòng)時(shí)電勢(shì)能逐漸增大.負(fù)電荷則恰好與此相反.

6、 比較電場(chǎng)中某兩點(diǎn)電勢(shì)高低的方法.£方法1：依據(jù)電勢(shì)的定義式廠一來(lái)判斷具體步q驟是：首先確定電場(chǎng)中待比較電勢(shì)高低的兩點(diǎn)M、X.再引入正檢驗(yàn)電荷+q,使之宙M移動(dòng) 到N若電場(chǎng)力做正功，則電勢(shì)能若電場(chǎng)力做負(fù)功，則電勢(shì)能 然后計(jì)算出兩點(diǎn)電勢(shì)的值最后曲知頊和備的大小這種方法很麻煩，實(shí)際操作中運(yùn)用得較少.方法2：電場(chǎng)線法.若是在同一條電場(chǎng)線上，電勢(shì)順著電場(chǎng)線的方向 逐點(diǎn)降低.方法3：等勢(shì)面法.在靜電場(chǎng)中，同一等勢(shì)面上各點(diǎn)電勢(shì)相等；在不 同等勢(shì)面之間，沿著電場(chǎng)線的方向各等勢(shì)面的電勢(shì)越來(lái)越低.方跑通過(guò)計(jì)算電勢(shì)差哄晉，結(jié)合u宀來(lái)判斷.若U.b>0,則匕匕；若U0,則匕二匕；若U.VO,則卩V化

7、.在本章復(fù)習(xí)時(shí)，可以配合以下例題.【例1】空間靜電場(chǎng)的一束電場(chǎng)線如圖1所示，場(chǎng)中有A、B、C三 點(diǎn)，試判斷：（1）哪一點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度最小，哪一點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度最大？（2）比 較三點(diǎn)電勢(shì)的高低.（3）負(fù)電荷一 q在哪一點(diǎn)的勢(shì)能最大？解析（1）從圖1可以看出，A點(diǎn)處電場(chǎng)線最稀疏，B點(diǎn)處電場(chǎng)線最密 集，所以A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度最小，B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度最大.（2）畫出通過(guò)A、B、C三點(diǎn)的等勢(shì)面（如圖2中虛線所示，注意等 勢(shì)面總是與電場(chǎng)線垂直）.電場(chǎng)線由A等勢(shì)面指向C等勢(shì)面，再指向B 等勢(shì)面，所以三點(diǎn)電勢(shì)的高低是匕>匕>匕.（3）由于負(fù)電荷順著電場(chǎng)線的方向移動(dòng)時(shí)電勢(shì)能增大，所以 c<5,負(fù)電荷在B點(diǎn)的電勢(shì)

8、能最大.【例2】圖3所示為負(fù)點(diǎn)電荷所形成的電場(chǎng)中的一條電場(chǎng)線，M、N 為該電場(chǎng)線上的兩點(diǎn).設(shè)電子在M點(diǎn)和X點(diǎn)所受的電場(chǎng)力分別為人和F、, 所具有的電勢(shì)能分別為£ 和5,則下列關(guān)系中正確的是A Fx<Fx, £ 襲< £ *B. Fx>Fx, £ $C. FwVFk, £ w> £ xD Fx>Fx, 5> 5解析由于場(chǎng)源電荷Q為負(fù)電荷，依據(jù)“電場(chǎng)線從正電荷出發(fā)，終止 于負(fù)電荷”可知，場(chǎng)源電荷Q必然在圖示電場(chǎng)線延長(zhǎng)線的左邊某處，它與 M點(diǎn)之間的距離小于與N點(diǎn)之間的距離.根據(jù)點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)公式E=k

9、5;及F二 qE可知，Em>En,1-K>FX；另夕卜，電子是負(fù)電荷，從M點(diǎn)移到N點(diǎn)時(shí)電場(chǎng)力做正功，故->5.應(yīng)選擇D.【例3】已知電場(chǎng)中A、B、C三點(diǎn)，現(xiàn)使正電荷q二5.0X10H從A 移到B,電場(chǎng)力做功8. 0X10'5J.再使q由B移到C,電場(chǎng)力做功一9. 0 XIO'J.試比較：（1）該電荷q在A、B、C三點(diǎn)電勢(shì)能的大??；（2）電 場(chǎng)中A、B、C三點(diǎn)電勢(shì)的高低.解析（1）正電荷q由A移到B,電場(chǎng)力做正功，故5>5；由B 移到C,電場(chǎng)力做負(fù)功，故正電荷q從A移到B再移到C,電 場(chǎng)力做的總功W二8. 0X10T+ （-9.0Xl（r）J二一1.0X1

10、0*0,故c由以上可知A、B、C三點(diǎn)電勢(shì)能的大小關(guān)系是££ s用公式晉，分別算匕w 辺S.0X1Q-5UAB = V = 160Vq 5.0 X10"7Wb -0.9X10"5Ubc = = V = 180VBC q 5.0 X10-7這說(shuō)明，A點(diǎn)的電勢(shì)比B點(diǎn)高160V,C點(diǎn)的電勢(shì)比B點(diǎn)高180V,故A、B、C三點(diǎn)電勢(shì)的高低順序是匕匕匕也可以用電勢(shì)公式儀=厶，從第1）問(wèn)的結(jié)論亠q5一直接&入 > 3a» Eks > E“ 3a V 3g 9 Eu > Ek3 3a A 3g 9 Eks > E“ &入 V

11、 d” Eka > Ezs【例4】如圖4所示為某一電場(chǎng)的電場(chǎng)線和等勢(shì)面.一帶電粒子從A 點(diǎn)射入電場(chǎng)后，在電場(chǎng)力作用下沿曲線運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn).若粒子在A、B兩點(diǎn) 的加速度分別為比和在A、B兩點(diǎn)的動(dòng)能分別為險(xiǎn)和Ei則A. 粒子帶正電,B. 粒子帶正電,C. 粒子帶負(fù)電,D. 粒子帶負(fù)電，解析 從粒子運(yùn)動(dòng)軌跡的彎曲方向可知，它受到與場(chǎng)強(qiáng)方向相反的電 場(chǎng)力作用，所以粒子帶負(fù)電.從圖上看出，A點(diǎn)處的電場(chǎng)線比B點(diǎn)處稀疏，所以場(chǎng)強(qiáng)EXES.粒子 在A點(diǎn)處受的電場(chǎng)力較小，加速度亦較小，故aAa5沿著電場(chǎng)線的方向電勢(shì)越來(lái)越低，匕匕匕匕，則匕匕.負(fù)電 荷從電勢(shì)高的地方移動(dòng)到電勢(shì)低的地方，電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增大，故 動(dòng)能減小，EaE°.綜上所述，正確答案為D.【例5】如圖5所示，1、2、3