高二物理選修3-1靜電場

高二物理(wùlǐ)選修3-1靜電場第一頁，共88頁。一、電荷：1正電荷：用絲綢(sīchóu)摩擦過的玻璃棒所帶的電荷P22負(fù)電荷：把用毛皮摩擦過的橡膠棒所帶的電荷P23相互作用：同種電荷，異種電荷。思考：為什么自然界沒有第三種電荷？相互(xiānghù)排斥相互(xiānghù)吸引第二頁，共88頁。第三頁，共88頁。二、起電的三種方式：1.摩擦起電：兩個物體(wùtǐ)相互摩擦?xí)r，一些束縛得不緊的電子往往從一個物體(wùtǐ)轉(zhuǎn)移到另一個物體(wùtǐ)，于是原來電中性的物體(wùtǐ)由于得到電子而帶負(fù)電，失去電子的物體(wùtǐ)那么帶正電。P2實質(zhì)：電子的轉(zhuǎn)移！2.感應(yīng)起電：第四頁，共88頁。當(dāng)一個帶電體靠近導(dǎo)體時，由于電荷間相互吸引或排斥，導(dǎo)體中的自由電荷便會趨向或遠(yuǎn)離帶電體，使導(dǎo)體靠近帶電體的一端(yīduān)帶異號電荷的現(xiàn)象。P3實質(zhì)：電荷的重新分布！3.接觸起電：相互接觸的物體帶上電荷的現(xiàn)象第五頁，共88頁。實質(zhì)(shízhì)：電荷從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體！第六頁，共88頁。二、電荷守恒定律：大量事實說明：電荷既不會創(chuàng)生，也不會消滅，它只能從一個物體(wùtǐ)轉(zhuǎn)移到另一個物體(wùtǐ)，或者從物體(wùtǐ)的一局部轉(zhuǎn)移到另一局部。在轉(zhuǎn)移的過程中，電荷的總量保持不變。P4或一個與外界沒有電荷交換的系統(tǒng)，電荷的代數(shù)和保持不變。P4第七頁，共88頁。三、元電荷：1.電量q：電荷的多少叫電荷量。簡稱電量。單位(dānwèi)：庫侖〔符號C〕2.元電荷e:最小的電荷量。e=1.60×10-19C(密立根油滴實驗〕電子：e=－1.60×10-19C質(zhì)子：e=＋1.60×10-19C※一切帶電體所帶電量都是元電荷的整數(shù)倍電荷量是不能連續(xù)變化的物理量第八頁，共88頁。3.電子的比荷:電子的電荷(diànhè)量e與電子的質(zhì)量me之比.第九頁，共88頁。第一章靜電場第二節(jié)庫侖定律(kùlúndìnɡlǜ)第十頁，共88頁。思考：電荷之間作用力的大小(dàxiǎo)決定于哪些因素呢？1.實驗(shíyàn)裝置：2.實驗(shíyàn)方法：控制變量法。3.通過絲線偏離豎直方向的角度來顯示力的大小。4.結(jié)論：①距離不變時，電量Q越大，作用力F越大②電量不變時，距離r越大，作用力F越小第十一頁，共88頁。一、庫侖定律：真空中兩個靜止點電荷之間的相互作用力,與它們的電荷量的乘積(chéngjī)成正比,與它們的距離的二次方成反比,作用力的方向在它們的連線上.電荷間這種相互作用力叫做靜電力或庫侖力。1.大小：靜電力常量(chángliàng)k=9.0×109N·m2/C22.方向(fāngxiàng)：在兩電荷的連線上第十二頁，共88頁。4.適用(shìyòng)條件：①真空中〔空氣中近似成立〕②點電荷第十三頁，共88頁。二、點電荷當(dāng)帶電體間的距離比它們自身的大小大得多，以致帶電體的形狀、大小及電荷分布狀況對它們之間的作用力的影響可以忽略時，這樣的帶電體就可以看做帶電的點，叫做點電荷。※點電荷是實際帶電體在一定(yīdìng)條件下的抽象，是為了簡化某些問題的討論而引進(jìn)的一個理想化的模型?！c電荷本身的線度不一定(yīdìng)很小，它所帶的電量也可以很大。點電荷這個概念與力學(xué)中的“質(zhì)點〞類似?！灿须娏?diànliàng),沒大小的點〕第十四頁，共88頁。第十五頁，共88頁。第十六頁，共88頁。第一章靜電場第三節(jié)電場(diànchǎng)強度第十七頁，共88頁。電場電荷A電荷B用場(yòngchǎng)的觀點分析電荷A和B間的相互作用第十八頁，共88頁。一、電場的概念：1、帶電體周圍(zhōuwéi)客觀存在的特殊物質(zhì)。具有質(zhì)量、能量。2、任何帶電體的周圍(zhōuwéi)都存在電場。3、根本性質(zhì)：電場對放入其中的電荷有電場力的作用，這種電荷間的作用總是通過電場進(jìn)行的。靜止電荷產(chǎn)生的電場，稱為靜電場！第十九頁，共88頁。場源電荷〔源電荷〕試探(shìtàn)電荷〔檢驗電荷〕第二十頁，共88頁。第二十一頁，共88頁。放入該點的檢驗電荷的電荷量檢驗電荷受到庫侖力F電場強度E電場中的B點(與場源電荷相距r）q2q電場中的C點(與場源電荷相距R）q2q研究場源電荷A(電荷量為Q〕所產(chǎn)生(chǎnshēng)的電場第二十二頁，共88頁。二、電場強度：1、定義:放入電場中某點的電荷所受的靜電力F跟它的電量q的比值，叫做該點的電場強度。2、定義式：3、單位(dānwèi)：牛頓/庫侖〔N/C〕計算時，假設(shè)(jiǎshè)電荷是負(fù)電荷只需將它的絕對值代入第二十三頁，共88頁。4、方向：E的方向跟正電荷在該點所受靜電力F的方向相同，跟負(fù)電荷在該點所受靜電力F的方向相反。E是矢量。5、物理意義(yìyì)：是描述電場的力的性質(zhì)的物理量。能描述該點的電場強弱和方向。第二十四頁，共88頁。注意：〔1〕為定義式，適用于一切(yīqiè)電場。〔2〕某點的電場強度的大小及方向取決于電場本身〔即場源電荷及這點的位置〕，與檢驗(jiǎnyàn)電荷的正負(fù)、電量的大小及受到的電場力無關(guān)。具有唯一性。第二十五頁，共88頁。三、點電荷的電場：1.大小(dàxiǎo)：2.方向：當(dāng)Q為正電荷時，E的方向沿半徑向外；當(dāng)Q為負(fù)電荷時，E的方向沿半徑向內(nèi)第二十六頁，共88頁。適用范圍電荷的意義定義式，適用(shìyòng)于一切電場僅對點電荷的電場(diànchǎng)適用q是檢驗(jiǎnyàn)電荷，E與q無關(guān)Q是場源電荷，E與Q成正比和的區(qū)別：第二十七頁，共88頁。E+E-E合P＋Q1?Q2第二十八頁，共88頁。四、電場強度的疊加：該點產(chǎn)生(chǎnshēng)的電場強度的矢量和。P12第二十九頁，共88頁。2.一個半徑為R的均勻帶電球體〔或球殼〕在外部產(chǎn)生的電場與一個位于(wèiyú)球心的、電荷量相等的點電荷產(chǎn)生的電場相同.P12QrPrQP〔r>R)第三十頁，共88頁。3.電場強度的疊加，應(yīng)遵循平行四邊形法那么。五、電場線：——畫在電場中的一條條有方向的曲線規(guī)定(guīdìng)：方向一致。

第三十一頁，共88頁?！?〕、孤立(gūlì)的點電荷＋正點電荷－負(fù)點電荷第三十二頁，共88頁?！?〕、兩個(liǎnɡɡè)等量的正、負(fù)電荷等量的異種電荷電羽帶異種電荷第三十三頁，共88頁。〔3〕、兩個(liǎnɡɡè)等量的正電荷電羽帶同種電荷等量的正電荷第三十四頁，共88頁。1.電場線是假想的,不是真實存在的；2.電場線從正電荷或無窮遠(yuǎn)出發(fā)，終止于無窮遠(yuǎn)或負(fù)電荷；3.電場的疏密程度表示(biǎoshì)場強的大小，越密的地方越強，越疏的地方越弱；4.電場線不相交、不閉合；第三十五頁，共88頁。等量的正(同種）電荷(1)連線(liánxiàn)中點O處的場強為零。(2)從中點O沿中垂面〔線〕到無限(wúxiàn)遠(yuǎn)，電場線先變密后變疏，即場強先變大后變小.O(3)連線的中垂線上各點的場強方向(fāngxiàng)和該直線平行。第三十六頁，共88頁。等量的異種電荷〔1〕連線(liánxiàn)上各點的場強方向從正電荷指向負(fù)電荷，沿電場線方向場強先變小再變大。連線(liánxiàn)中點的電場強度最小，但不為零?！?〕連線的中垂面〔線〕上，場強的方向(fāngxiàng)都相同，且與中垂面〕線〕垂直。.O第三十七頁，共88頁。六、勻強電場:如果電場中各點電場強度的大小相等、方向相同(xiānɡtónɡ)，這個電場就叫做勻強電場。第三十八頁，共88頁。三個自由點電荷的平衡問題：例題：有兩個帶正電的小球，電荷量分別為Q和9Q，在真空中相距L，如果引入第三個小球，恰好使得三個小球只在它們相互的靜電力作用下都處于平衡狀態(tài)，第三個小球應(yīng)帶何種電荷，應(yīng)放在何處，電荷量又是多少？在例題中，假設(shè)(jiǎshè)兩小球帶電荷量分別為Q和-9Q，其他條件不變，那么放入的第三個小球的帶電性質(zhì)、帶的電荷量及位置如何？第三十九頁，共88頁。三個自由電荷，在靜電力作用下處于平衡狀態(tài)，那么這三個電荷一定在同一條直線上。規(guī)律(guīlǜ)：〔1〕兩邊電荷電性相同，中間電荷電性與兩邊相反，且靠近電荷量較小的一邊；〔2〕中間電荷電荷量最小。兩同夾一異，兩大夾一小，近小遠(yuǎn)大！第四十頁，共88頁。練習(xí)：a、b兩個點電荷，相距40cm，電荷量分別為9Q和Q，都是正電荷，現(xiàn)引入點電荷c，這時a、b、c三個電荷都恰好(qiàhǎo)處于平衡狀態(tài)，試問：點電荷c的性質(zhì)是什么？電荷量有多大？它放在什么地方？第四十一頁，共88頁。P3.4(單項選擇)對于摩擦起電現(xiàn)象，以下說法中正確的〔〕C.通過摩擦起電的兩個原來(yuánlái)不帶電的物體，一個帶有等量異種電荷D.通過摩擦起電的兩個原來(yuánlái)不帶電的物體，可能帶有同種電荷第四十二頁，共88頁。P3.5(單項選擇)驗電器已經(jīng)帶有正電荷，現(xiàn)將另一帶正電的導(dǎo)體球移近驗電器小球，但不接觸，在移近的過程中，驗電器的金屬(jīnshǔ)箔片間的夾角將〔〕第四十三頁，共88頁。P4.12(雙選)掛在絕緣細(xì)線下的兩輕質(zhì)通草球，由于電荷(diànhè)的相互作用或靠近或遠(yuǎn)離，如下圖，那么〔〕第四十四頁，共88頁。P7.4(單項選擇)使兩個帶正電的小球相距一定距離，放在光滑的水平絕緣板上，假設(shè)同時釋放兩球，那么它們的加速度(sùdù)大小之比將〔〕第四十五頁，共88頁。P7.6(單項選擇)如下圖，用兩根細(xì)繩，把兩個質(zhì)量相等的小球懸掛在同一點上，兩球帶同種電荷(diànhè)，但甲球的電荷(diànhè)量大于乙球的電荷(diànhè)量且兩球處于同一水平線，那么α和β的關(guān)系是〔〕A.α＞βB.α=βC.α＜β第四十六頁，共88頁。P7.9(單項選擇)兩個分別帶有電荷量－Q和＋3Q的相同金屬小球〔均可視為點電荷〕，固定在相距為r的兩處，它們間庫侖為F，兩小球相互(xiānghù)接觸后將其固定距離變?yōu)閞/2，那么兩球間庫侖力的大小為〔〕A.B.C.D.第四十七頁，共88頁。P12.4(單項選擇(xuǎnzé))關(guān)于電場線的以下說法中，正確的選項是〔〕受力方向相同D.在電場中但凡有電場線的地方，場強不為零，不畫電場線的區(qū)域上各點那么無電場第四十八頁，共88頁。P12.7(單項選擇)正電荷q在電場力作用下由P向Q做加速運動，并且加速度越來越大，那么可以判定，它所在的電場是以下(yǐxià)圖中的哪一個〔〕第四十九頁，共88頁。第一章靜電場第四節(jié)電勢(diànshì)能和電勢(diànshì)第五十頁，共88頁。三、電勢：1.定義：電荷在電場中某一點(yīdiǎn)的電勢能與它的電荷量的比值P182.定義式：3.單位:伏特(V)4.物理意義：是描述電場能量性質(zhì)的物理量1V=1J/C(計算(jìsuàn)時要代入正負(fù)號)第五十一頁，共88頁。7.電勢上下的判斷：①沿著電場線方向電勢逐漸降低；②根據(jù)靜電力做功(zuògōng)與電勢能變化判斷;正電荷運動時：假設(shè)電場力做正功，電勢能減少，電勢減少；----------負(fù)功，------增加，----增加；負(fù)電荷運動時；假設(shè)電場力做正功，電勢能減少，電勢增加；----------負(fù)功，------增加，----減少；③根據(jù)場源電荷的電場判斷;正電荷電場中電勢為正，負(fù)電荷電場中電勢為負(fù)。第五十二頁，共88頁。四、等勢面：1.定義：電勢相等的點所構(gòu)成的面2.特點：①電場線跟等勢面垂直；②電場線從電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面；③在同一(tóngyī)等勢面上移動電荷時，靜電力不做功；④等差等勢面的疏密反映了電場的強弱；第五十三頁，共88頁。勻強電場(diànchǎng)的等勢面第五十四頁，共88頁。正點電荷的等勢面第五十五頁，共88頁。負(fù)點電荷的等勢面第五十六頁，共88頁。兩個(liǎnɡɡè)等量正電荷的電場的等勢面假設(shè)(jiǎshè)是兩個等量正電荷的連線的中點：電勢最小；即沿著連線電勢先減小再增大。假設(shè)是兩個等量負(fù)電荷的連線的中點：電勢(diànshì)最大；即沿著連線電勢(diànshì)先增大再減小。.O第五十七頁，共88頁。兩個等量異種(yìzhǒnɡ)電荷的電場的等勢面連線中點的電場強度(qiángdù)最小，但不為零。電勢那么是沿著電場線降低。中點的電勢為零。中垂線是一條等勢線，其電勢為零第五十八頁，共88頁。第五十九頁，共88頁。問題討論:兩個等勢面能相交嗎?在等勢面上移動電荷,電場(diànchǎng)力一定不做功?起點和終點在同一等勢面上,電場(diànchǎng)力做不做功?等勢面上各點,電場(diànchǎng)強度一定相等?一定(yīdìng)不能一定每時每刻(měishíměikè)都不做功不做功不一定,電勢和電場強度無必然聯(lián)系第六十頁，共88頁。第一章靜電場第六節(jié)電勢差與電場強度(qiángdù)的關(guān)系第六十一頁，共88頁。ABdEWAB=qEd又∵WAB=q·UAB∴q·UAB=qEdUAB=E·dqE++電荷(diànhè)q從A點移動到B點：第六十二頁，共88頁。AC++LACEqEWAC=qE·LAC·cosα又∵

WAC=q·UAC∴q·UAC=qE·LAC·cosαUAC=E·LAC·cosαα電荷(diànhè)q從A點移動到C點：=E·d第六十三頁，共88頁。電荷(diànhè)q從A點移動到B點：ABLABEqE++電荷(diànhè)q從A點移動到C點：AC++LACEqEαUAB=E·dUAC=E·d注意〔1〕d是兩點之間在電場方向(fāngxiàng)上的距離〔2〕U與d要一一對應(yīng)第六十四頁，共88頁。結(jié)論一：勻強電場中，兩點間的電勢差，等于電場強度與這兩點沿電場方向(fāngxiàng)的距離的乘積。結(jié)論二：勻強電場中，電場強度等于兩點間的電勢差與兩點沿電場方向(fāngxiàng)距離的比值。UAB=Ed第六十五頁，共88頁。CAB沿電場線，電勢(diànshì)下降最快AB間和AC間距離(jùlí)相等UAB和UAC的大小(dàxiǎo)關(guān)系？UAB＞

UAC第六十六頁，共88頁。結(jié)論(jiélùn)一：勻強電場中，兩點間的電勢差，等于電場強度與這兩點沿電場方向的距離的乘積。結(jié)論(jiélùn)二：勻強電場中，電場強度等于兩點間的電勢差與兩點沿電場方向距離的比值。結(jié)論(jiélùn)三：沿電場線，電勢下降最快。UAB=Ed第六十七頁，共88頁。電場(diànchǎng)強度E——此式適用(shìyòng)于點電荷所產(chǎn)生的電場。Q為源電荷。——此式適用于任意電場。q為試探(shìtàn)電荷。——此式適用于勻強電場。

d為沿電場線的距離。第六十八頁，共88頁。電勢差UUAB=E·d此式適用于勻強電場(diànchǎng)。d為沿電場(diànchǎng)線的距離。此式適用(shìyòng)于任意電場。q為試探電荷。代入公式(gōngshì)注意正負(fù)號第六十九頁，共88頁。第一章靜電場第九節(jié)帶點粒子在電場(diànchǎng)中的運動第七十頁，共88頁。帶電粒子：1.根本粒子〔電子、質(zhì)子等〕，一般不計重力

2.帶電體〔液滴、塵埃、小球(xiǎoqiú)等〕，重力不能忽略一、帶電粒子在勻強電場中處于平衡狀態(tài)∵處于平衡狀態(tài)++++++－－－－－－GF電E－該粒子(lìzǐ)帶負(fù)電第七十一頁，共88頁。二、帶電粒子的加速：一個質(zhì)量為m，帶正電荷q的粒子，在電場力作用下由靜止開始從正極板向負(fù)極板運動(yùndòng)?！膊豢紤]重力〕〔1〕粒子做勻加速直線運動(yùndòng)〔2〕可用公式：動力學(xué)：功與能：電學(xué)：U?q+-EFd第七十二頁，共88頁。當(dāng)粒子離開電場(diànchǎng)時的速度：U?q