2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理必修3 第9章靜電場及其應(yīng)用第3節(jié)電場電場強(qiáng)度(6)課件

1、第三節(jié)電場電場強(qiáng)度1 |電場產(chǎn)生電荷周圍存在著的一種特殊性質(zhì)對放入電場中的電荷有的作用力的分析電荷間通過電場產(chǎn)生電場力靜電場電荷產(chǎn)生的電場物質(zhì)力靜止2 |電場強(qiáng)度定義放入電場某點處的試探電荷受到的電場力F與它的電荷量q之比,叫作電場在該點的電場強(qiáng)度,簡稱場強(qiáng),用符號E表示公式E=單位牛頓每庫侖,符號是標(biāo)矢性,有大小、方向方向物理學(xué)中規(guī)定,電場中某點的電場強(qiáng)度的方向與在該點所受的電場力的方向相同,負(fù)電荷在某點受到的電場力的方向與該點場強(qiáng)的方向相反意義電場強(qiáng)度是反映電場本身的力的性質(zhì)的物理量,與試探電荷的電荷量及其受到的電場力大小N/C矢量正電荷無關(guān)1.點電荷的電場(1)場強(qiáng)公式:E=,其中k是電

2、場力常量,Q是 的電荷量.(2)適用條件:真空中的.2.電場強(qiáng)度的疊加如果場源是多個點電荷,則電場中某點的電場強(qiáng)度等于各個點電荷單獨在該點產(chǎn)生的電場強(qiáng)度的.3 |點電荷的電場電場強(qiáng)度的疊加k場源電荷點電荷矢量和1.電場線電場線是畫在電場中的一系列有的曲線,曲線上每點的方向表示該點的電場強(qiáng)度方向.2.特點4 |電場線勻強(qiáng)電場方向切線正電荷不相交場強(qiáng)大場強(qiáng)方向理想化3.勻強(qiáng)電場(1)如果電場中各點電場強(qiáng)度的大小、方向,這個電場就是勻強(qiáng)電場.(2)電場線:勻強(qiáng)電場的電場線是疏密均勻的直線.相等相同平行1.電場是一種物質(zhì),它與其他物質(zhì)一樣,是不依賴我們的感覺而客觀存在的東西.()2.根據(jù)E=可知,電場

3、中某點的電場強(qiáng)度與試探電荷在該點所受的電場力成正比.()3.點電荷產(chǎn)生的電場中,在以點電荷為球心的球面上各點的電場強(qiáng)度相同.()提示:點電荷產(chǎn)生的電場中,以點電荷為球心的球面上各點場強(qiáng)大小相等,方向不同.4.由公式E=k可知,r0時,場強(qiáng)E.()提示:當(dāng)r0時,帶電體不能看成點電荷,公式E=k就不再適用,所以不能得出E.判斷正誤,正確的畫“ ” ,錯誤的畫“ ” .5.公式E=與E=k中的q與Q含義不同.()提示:公式E=中q是指試探電荷的電荷量,公式E=k中Q是指場源電荷的電荷量,含義不同.6.如果某電場的電場線是直線,那么在同一條電場線上各處的電場強(qiáng)度相同.()提示:如果某電場的電場線是直

4、線,則在同一條電場線上各處的場強(qiáng)方向相同,而大小不一定相等.7.相距很近且?guī)в械攘慨惙N電荷的一對平行金屬板之間的電場(除邊緣附近),可以看作勻強(qiáng)電場.()情境你知道“無網(wǎng)捕魚”嗎?它實際上是用電捕魚,電捕魚是一些人在漁業(yè)資源大幅減少的背景下,為了快速且大量地捕魚而采取的一種非法捕魚方法.這是一種毀滅性的、極具危險性的捕魚方法,對魚、對人、對環(huán)境都有著巨大的危害.所謂無網(wǎng),是無漁網(wǎng),卻有一張“電網(wǎng)”,說到底就是在捕魚器的電極間形成了一個電場.1 | 對電場強(qiáng)度的理解問題1.“電網(wǎng)”看不見、摸不著,那么“電網(wǎng)”實際存在嗎?“電網(wǎng)”形成的電場有強(qiáng)弱之分嗎?若有,哪里強(qiáng),哪里弱呢?提示:“電網(wǎng)”雖然看

5、不見,摸不著,但“電網(wǎng)”實際存在.“電網(wǎng)”形成的電場有強(qiáng)弱之分,離捕魚器電極近處電場強(qiáng),遠(yuǎn)處電場弱.2.如何研究電場的強(qiáng)弱?能否直接用試探電荷所受的電場力表示電場的強(qiáng)弱?為什么?提示:電場是在與電荷的相互作用中表現(xiàn)出自己的特性的,因此在研究電場時,應(yīng)該將試探電荷放入電場中,從試探電荷所受的電場力入手.但不能直接用試探電荷所受的電場力表示電場的強(qiáng)弱,因為在電場中的同一點,不同的試探電荷受到的電場力也不同,電場力的大小不僅與試探電荷所處位置有關(guān),還與試探電荷的電荷量有關(guān).3.若不能用電場力的大小表示電場的強(qiáng)弱,那么應(yīng)如何描述電場的強(qiáng)弱呢?你能得出什么結(jié)論?提示:用試探電荷所受的電場力F與它的電荷量

6、q之比來描述電場的強(qiáng)弱.對電場中的同一點,是一定的,與試探電荷的電荷量無關(guān),只與試探電荷在電場中的位置有關(guān).4.能否根據(jù)E=得出電場強(qiáng)度E與電場力F成正比,與試探電荷的電荷量q成反比?若不能,請問電場強(qiáng)度E是由什么因素決定的?提示:不能.電場中某點的電場強(qiáng)度E是唯一的,只由電場本身的特性決定,與q、F無關(guān).5.電場強(qiáng)度E是用什么方法定義的?還有哪些物理量采用了這種定義法?提示:電場強(qiáng)度E是用比值定義法定義的,采用這種定義法定義的物理量還有密度、速度、加速度等.唯一性電場中某點的電場強(qiáng)度是唯一的,是由電場本身的特性決定的,與是否放入試探電荷及放入電荷的電性、電荷量的多少均無關(guān)矢量性電場強(qiáng)度描述電

7、場的強(qiáng)弱和方向,是矢量,電場中某點的電場強(qiáng)度方向與正電荷在該點所受的電場力的方向相同,與負(fù)電荷在該點所受的電場力的方向相反疊加性如果有幾個靜止點電荷在空間同時產(chǎn)生電場,那么空間某點的場強(qiáng)是各場源電荷單獨存在時在該點所產(chǎn)生的場強(qiáng)的矢量和電場強(qiáng)度的三個性質(zhì)場強(qiáng)公式E=與E=的對比理解公式E=E=本質(zhì)區(qū)別場強(qiáng)的定義式點電荷場強(qiáng)的決定式意義給出了一種測量電場強(qiáng)度的方法指明了點電荷場強(qiáng)大小的決定因素適用范圍一切電場真空中點電荷激發(fā)的電場Q或q意義q表示引入電場的試探電荷的電荷量Q表示產(chǎn)生電場的場源電荷的電荷量E與其他量的關(guān)系E用F與q的比值來表示,但E的大小與F、q的大小無關(guān)E不僅用Q、r來表示,且EQ

8、,E 電場強(qiáng)度的疊加(1)合成法則電場強(qiáng)度是矢量,合成時遵循矢量運算法則(平行四邊形定則或三角形定則);對于同一直線上電場強(qiáng)度的合成,可先規(guī)定正方向,進(jìn)而把矢量運算轉(zhuǎn)化成代數(shù)運算.(2)分析電場疊加問題的一般步驟確定分析計算的空間位置;分析該處有幾個分電場,計算出各個分電場在該點的電場強(qiáng)度的大小和方向;利用平行四邊形定則求出矢量和.電場線是為了形象地描述電場而假想的線,實際上是不存在的.幾種常見電場的電場線如表所示:2 | 對電場線的理解電場電場線圖樣簡要描述正點電荷“光芒四射”,發(fā)散狀.以點電荷為球心的球面上各點場強(qiáng)大小相等、方向不同正點電荷“眾矢之的”,會聚狀.以點電荷為球心的球面上各點場

9、強(qiáng)大小相等,方向不同電場電場線圖樣簡要描述等量同種點電荷“勢不兩立”,相斥狀.(1)兩點電荷連線上各點的場強(qiáng)先變小后變大,中點O場強(qiáng)為零.(2)從兩點電荷連線中點O沿中垂線到無限遠(yuǎn),場強(qiáng)先變大后變小.(3)連線或中垂線上關(guān)于O點對稱的兩點場強(qiáng)等大反向等量異種點電荷“手牽手,心連心”,相吸狀.(1)兩點電荷連線上各點的場強(qiáng)先變小后變大,中點O場強(qiáng)最小,且不為零.(2)從兩點電荷連線中點O沿中垂線到無限遠(yuǎn),場強(qiáng)逐漸減弱.(3)連線或中垂線上關(guān)于O點對稱的兩點場強(qiáng)相同(等大、同向)電場線與帶電粒子在電場中的運動軌跡的區(qū)別比較項目電場線運動軌跡客觀性電場中并不存在,是為研究電場方便而人為引入的粒子在電

10、場中的運動軌跡是客觀存在的切線意義電場線上各點的切線方向即該點的場強(qiáng)方向, 同時也是正電荷在該點的受力方向,即正電荷在該點產(chǎn)生的加速度的方向(只受電場力)軌跡上任一點的切線方向即粒子在該點的速度方向,但加速度的方向與速度的方向不一定相同 電場線與帶電粒子運動軌跡重合的條件(1)電場線是直線.(2)帶電粒子初速度為零或初速度的方向與電場線在同一條直線上.(3)帶電粒子只受電場力作用,或受其他力,但其他力的合力方向沿電場線所在直線.以上三個條件必須同時滿足.圖示為A、B兩個帶電小球周圍的電場線分布【1】.如果把這個裝置放到“云室”里,讓粒子通過這個電場區(qū)域,可以看到粒子的運動徑跡.有一個粒子的軌跡

11、如圖中曲線ab所示,a為兩小球連線的中垂線上的點,b為兩小球連線上的點,粒子由a運動到b【2】,則可以判斷()A.由圖可以判斷射入的粒子帶正電荷B.粒子從a運動到b的過程中,動能一定變大C.A、B兩個帶電小球帶等量異種電荷 D.a點的電場強(qiáng)度一定大于b點的電場強(qiáng)度信息提取【1】B球處電場線較密,A球處電場線較稀疏且“相吸”,可知A、B兩球電性不同,電荷量不相等.【2】粒子的運動徑跡向右彎曲,電性與B相反.思路分析解答此題的三個依據(jù):(1)依據(jù)電場線是相吸型且不對稱【3】,判斷A、B所帶電荷的電性關(guān)系及電荷量關(guān)系.(2)依據(jù)電場線的疏密判斷場強(qiáng)的大小【4】.(3)依據(jù)力與速度夾角的關(guān)系及動能定理【5】判斷粒子運動時的動能變化.解析由題圖粒子運動徑跡的彎曲方向可知,粒子受到的電場力的方向向右,但由于不知道A、B哪個小球帶正電,所以不能判斷出粒子的電性,選項A錯誤;粒子受到的電場力的