高中物理（人教版）選修3-1 第1章 第3節(jié)　電場(chǎng)強(qiáng)度

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歡迎進(jìn)入物理課堂 第三節(jié)電場(chǎng)強(qiáng)度 課標(biāo)定位學(xué)習(xí)目標(biāo) 1 知道電荷間的相互作用是通過電場(chǎng)實(shí)現(xiàn)的 場(chǎng)與實(shí)物是物質(zhì)存在的兩種不同形式 2 體會(huì)用比值定義物理量的方法 理解電場(chǎng)強(qiáng)度的定義 公式 單位 方向 3 能推導(dǎo)點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)公式 知道疊加原理 并進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算 4 知道電場(chǎng)線的定義和特點(diǎn) 會(huì)用電場(chǎng)線描述電場(chǎng)強(qiáng)度的大小 方向 重點(diǎn)難點(diǎn) 1 對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度的理解和對(duì)電場(chǎng)線的認(rèn)識(shí) 2 兩個(gè)場(chǎng)強(qiáng)公式的應(yīng)用 核心要點(diǎn)突破 課堂互動(dòng)講練 知能優(yōu)化訓(xùn)練 第三節(jié)電場(chǎng)強(qiáng)度 課前自主學(xué)案 課前自主學(xué)案 一 電場(chǎng)1 電荷的周圍存在 帶電體間的相互作用是通過周圍的 發(fā)生的 2 場(chǎng)和分子 原子組成的實(shí)物一樣具有能量 質(zhì)量和動(dòng)量 場(chǎng)與實(shí)物是物質(zhì)存在的兩種不同形式 靜電場(chǎng)是 的電荷產(chǎn)生的電場(chǎng) 電場(chǎng) 電場(chǎng) 靜止 3 電場(chǎng)的基本性質(zhì)是對(duì)放入其中的電荷有 的作用 二 電場(chǎng)強(qiáng)度1 定義 放入電場(chǎng)中某一點(diǎn)的檢驗(yàn)電荷受到的靜電力跟它的電荷量的 叫做該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度 2 公式 E 力 比值 3 單位 牛 庫(kù) 符號(hào) 4 方向 電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量 規(guī)定某點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的方向跟 在該點(diǎn)所受的靜電力的方向相同 負(fù)電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)所受的靜電力的方向跟該點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的方向 三 點(diǎn)電荷的電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加1 點(diǎn)電荷周圍某點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小計(jì)算式為E N C 正電荷 相反 2 以Q為中心 r為半徑作一球面 則球面上各點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小 當(dāng)Q為正電荷時(shí) E的方向 當(dāng)Q為負(fù)電荷時(shí) E的方向 同一球面上的場(chǎng)強(qiáng)只是大小相等 方向并不相同 3 如果場(chǎng)源電荷不只是一個(gè)點(diǎn)電荷 則電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為各個(gè)點(diǎn)電荷單獨(dú)在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的 相等 背離球心向外 指向球心 矢量和 思考感悟1 Q是檢驗(yàn)電荷還是場(chǎng)源電荷 提示 Q是場(chǎng)源電荷 四 電場(chǎng)線1 電場(chǎng)線是畫在電場(chǎng)中的一條條有方向的曲線 曲線上每點(diǎn)的 表示該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向 電場(chǎng)線不是實(shí)際存在的線 而是為了形象描述電場(chǎng)而假想的線 切線方向 2 電場(chǎng)線的特點(diǎn) 1 電場(chǎng)線從 或 出發(fā)終止于 或 2 電場(chǎng)線在電場(chǎng)中不 3 在同一電場(chǎng)里 電場(chǎng)線 的地方場(chǎng)強(qiáng)大 正電荷 無窮遠(yuǎn) 無窮遠(yuǎn) 負(fù)電荷 相交 密集 思考感悟2 電場(chǎng)線為什么不能相交 電場(chǎng)線是電荷運(yùn)動(dòng)的軌跡嗎 提示 某點(diǎn)的電場(chǎng)方向是唯一的 所以電場(chǎng)線不能相交 電場(chǎng)線不是電荷的運(yùn)動(dòng)軌跡 五 勻強(qiáng)電場(chǎng)1 如果電場(chǎng)中各點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小相等 方向相同 這個(gè)電場(chǎng)就叫做 2 由于方向相同 勻強(qiáng)電場(chǎng)中的電場(chǎng)線應(yīng)該是 又由于電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等 電場(chǎng)線的密度應(yīng)該是 所以勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線是間隔相等的平行線 勻強(qiáng)電場(chǎng) 平行的 均勻的 核心要點(diǎn)突破 一 對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度概念及兩個(gè)場(chǎng)強(qiáng)公式的理解1 對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度的理解 1 電場(chǎng)強(qiáng)度是用比值法定義的物理量 它僅由電場(chǎng)本身決定 與定義它的檢驗(yàn)電荷的電荷量q及所受的靜電力F無關(guān) 2 只要場(chǎng)源電荷確定下來 場(chǎng)源電荷周圍形成的電場(chǎng)也就確定下來 電場(chǎng)中某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)E與該點(diǎn)放不放檢驗(yàn)電荷無關(guān) 2 兩個(gè)場(chǎng)強(qiáng)公式的比較 二 電場(chǎng)線1 電場(chǎng)線的四個(gè)特點(diǎn) 1 電場(chǎng)線不是電場(chǎng)里實(shí)際存在的線 而是為形象地描述電場(chǎng)而假想的線 因此電場(chǎng)線是一種理想化模型 2 電場(chǎng)線始于正電荷 止于負(fù)電荷 在正電荷形成的電場(chǎng)中 電場(chǎng)線起于正電荷延伸到無窮遠(yuǎn)處 在負(fù)電荷形成的電場(chǎng)中 電場(chǎng)線起于無窮遠(yuǎn)處 止于負(fù)電荷 3 電場(chǎng)線不閉合 不相交 也不是帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡 4 在同一電場(chǎng)里 電場(chǎng)線越密的地方 場(chǎng)強(qiáng)越大 電場(chǎng)線越稀的地方 場(chǎng)強(qiáng)越小2 電場(chǎng)線認(rèn)識(shí)的兩個(gè)誤區(qū) 1 誤認(rèn)為電場(chǎng)線客觀存在 電場(chǎng)中實(shí)際并不存在電場(chǎng)線 電場(chǎng)線是形象描述電場(chǎng)的有效工具 用虛擬的圖線描述抽象的物理概念的做法是科學(xué)研究中一種重要的思想方法 2 誤認(rèn)為電場(chǎng)線就是電荷的運(yùn)動(dòng)軌跡 電場(chǎng)線與帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡的比較 電場(chǎng)線與帶電粒子運(yùn)動(dòng)軌跡重合必備的條件a 電場(chǎng)線是直線 b 帶電粒子只受電場(chǎng)力作用 或受其他力 但方向沿電場(chǎng)線所在直線 c 帶電粒子初速度為零或初速度方向沿電場(chǎng)線所在的直線 3 常見電場(chǎng)的電場(chǎng)線 即時(shí)應(yīng)用 即時(shí)突破 小試牛刀 2 2011年金華模擬 把質(zhì)量為m的正點(diǎn)電荷q從電場(chǎng)中靜止釋放 在它運(yùn)動(dòng)的過程中 如果不計(jì)重力 下面說法正確的是 A 點(diǎn)電荷的運(yùn)動(dòng)軌跡必定和電場(chǎng)線重合B 點(diǎn)電荷的速度方向 必定和所在點(diǎn)的電場(chǎng)線的切線方向一致C 點(diǎn)電荷的加速度方向 必定和所在點(diǎn)的電場(chǎng)線的切線方向垂直D 點(diǎn)電荷的受力方向 必定和所在點(diǎn)的電場(chǎng)線的切線方向一致 解析 選D 正點(diǎn)電荷在電場(chǎng)中受力方向一定與該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)一致 故C錯(cuò)誤 D正確 正點(diǎn)電荷在電場(chǎng)中由靜止釋放后 如果電場(chǎng)線是直線 則其運(yùn)動(dòng)軌跡和速度方向必與電場(chǎng)線重合 如果電場(chǎng)線是曲線 則不重合 故A B均錯(cuò)誤 三 兩點(diǎn)電荷連線和中垂線上電場(chǎng)強(qiáng)度分布特點(diǎn)1 等量異種電荷 1 兩電荷連線的中垂線上 各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向?yàn)橛烧姾傻囊贿呏赶蜇?fù)電荷的一邊 且與中垂線垂直 O點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)最大 從O點(diǎn)沿中垂線向兩邊逐漸減小 直至無窮遠(yuǎn)時(shí)為零 中垂線上任意一點(diǎn)a與該點(diǎn)關(guān)于O點(diǎn)的對(duì)稱點(diǎn)b的場(chǎng)強(qiáng)大小相等 方向相同 如圖1 3 1所示 圖1 3 1 2 兩電荷的連線上 各點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的方向由正電荷沿兩電荷的連線指向負(fù)電荷 O點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)最小 從O點(diǎn)沿兩電荷的連線向兩邊逐漸增大 兩電荷的連線上 任一點(diǎn)c與關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱點(diǎn)d的場(chǎng)強(qiáng)相同 如圖1 3 1所示 2 等量同種正電荷 圖1 3 2 1 兩電荷的連線的中垂線上 O點(diǎn)和無窮遠(yuǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)均為零 所以在中垂線上 由O點(diǎn)的零場(chǎng)強(qiáng)開始 場(chǎng)強(qiáng)先變大 后逐漸減小 到無窮遠(yuǎn)時(shí)減小為零 中垂線上任一點(diǎn)a與該點(diǎn)關(guān)于O點(diǎn)的對(duì)稱點(diǎn)b的場(chǎng)強(qiáng)大小相等 方向相反 如圖1 3 2所示 2 兩電荷的連線上 在兩電荷的連線上 每點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的方向由該點(diǎn)指向O點(diǎn) 大小由O點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為零開始向兩端逐漸變大 任意一點(diǎn)c與該點(diǎn)關(guān)于O點(diǎn)的對(duì)稱點(diǎn)d的場(chǎng)強(qiáng)大小相等 方向相反 如圖1 3 2所示 即時(shí)應(yīng)用 即時(shí)突破 小試牛刀 3 2011年蘇錫常鎮(zhèn)四市調(diào)研 如圖1 3 3所示 M N為兩個(gè)等量的同種正點(diǎn)電荷 在其連線的中垂線上的P點(diǎn)放置一個(gè)靜止的點(diǎn)電荷q 負(fù)電荷 不計(jì)重力 下列說法正確的是 圖1 3 3 A 點(diǎn)電荷在從P到O的過程中 加速度越來越大 速度也越來越大B 點(diǎn)電荷在從P到O的過程中 加速度越來越小 速度越來越小C 點(diǎn)電荷運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)時(shí)加速度為零 速度達(dá)到最大值D 點(diǎn)電荷超過O點(diǎn)后 速度越來越小 加速度越來越大 直到速度為零 解析 選C 因?yàn)橹写咕€上半部分的各點(diǎn)合場(chǎng)強(qiáng)方向相同 均為O指向P 而O至無窮遠(yuǎn)處場(chǎng)強(qiáng)先增大 后減小 場(chǎng)強(qiáng)最大的位置有可能在OP之間 也可能在OP的延長(zhǎng)線上 所以負(fù)點(diǎn)電荷從P至O一直加速 到O時(shí)v最大 而加速度的大小變化不確定 即只有C正確 課堂互動(dòng)講練 場(chǎng)源電荷Q 2 10 4C 是正點(diǎn)電荷 檢驗(yàn)電荷q 2 10 5C 是負(fù)點(diǎn)電荷 它們相距r 2m而靜止 且都在真空中 如圖1 3 4所示 求 圖1 3 4 1 q受的靜電力 2 q所在的B點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)EB 3 只將q換為q 4 10 5C的正點(diǎn)電荷 求q 受力及B點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng) 4 將檢驗(yàn)電荷拿去后B點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)如何變化 答案 1 9N 方向由B指向A 2 4 5 105N C 方向由A指向B 3 18N 方向由A指向B4 5 105N C 方向由A指向B 4 B點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)不變 2011年宿遷高三調(diào)研 某靜電場(chǎng)中的電場(chǎng)線如圖1 3 5所示 帶電粒子在電場(chǎng)中僅受靜電力作用 其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中虛線所示 由M運(yùn)動(dòng)到N 以下說法正確的是 圖1 3 5 A 粒子必定帶正電荷B 粒子在M點(diǎn)的加速度大于它在N點(diǎn)的加速度C 粒子在M點(diǎn)的加速度小于它在N點(diǎn)的加速度D 粒子在M點(diǎn)的速度小于它在N點(diǎn)的速度 思路點(diǎn)撥 根據(jù)粒子的運(yùn)動(dòng)曲線可以判斷粒子的受力方向 進(jìn)而判斷出其電性 答案 ACD 方法總結(jié) 解答此類問題的分析思路 第一步 根據(jù)帶電粒子運(yùn)動(dòng)軌跡的彎曲方向 判斷出受力方向 第二步 把電場(chǎng)方向 受力方向與粒子電性相聯(lián)系 第三步 把電場(chǎng)線的疏密和受力大小 加速度大小相聯(lián)系 變式訓(xùn)練2 2011年?yáng)|營(yíng)高二檢測(cè) 四種電場(chǎng)的電場(chǎng)線如圖1 3 6所示 一正電荷q僅在靜電力作用下由M點(diǎn)向N點(diǎn)做加速運(yùn)動(dòng) 且加速度越來越大 則該電荷所在的電場(chǎng)是圖中的 圖1 3 6 解析 選D 由正電荷q僅在靜電力的作用下由M點(diǎn)向N點(diǎn)做加速運(yùn)動(dòng) 故由M向N的方向?yàn)殡妶?chǎng)線的方向 故B錯(cuò) 加速度越來越大 即電場(chǎng)線越來越密 故A C錯(cuò) D正確 如圖1 3 7所示 在正六邊形的a c兩個(gè)頂點(diǎn)上各放一帶正電的點(diǎn)電荷 電荷量的大小都是q1 在b d兩個(gè)頂點(diǎn)上 各放一帶負(fù)電的點(diǎn)電荷 電荷量的大小都是q2 q1 q2 已知六邊形中心O點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)可用圖中的四條有向線段中的一條來表示 它是 A E1B E2C E3D E4 圖1 3 7 思路點(diǎn)撥 解答本題時(shí)應(yīng)把握以下兩點(diǎn) 1 電場(chǎng)強(qiáng)度的合成遵守平行四邊形定則 2 多個(gè)場(chǎng)強(qiáng)合成 先合成其中的兩個(gè) 再依次與其他合成 圖1 3 8 精講精析 先對(duì)a c兩頂點(diǎn)的點(diǎn)電荷產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)合成 如圖1 3 8為Eac 再對(duì)b d兩頂點(diǎn)的點(diǎn)電荷產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)合成 如圖為Ebd 因q1 q2 故Eac Ebd 故Eac Ebd合場(chǎng)強(qiáng)的方向應(yīng)在Od連線的下方 故B正確 答案 B 策略點(diǎn)睛 電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加符合矢量合成法則 多個(gè)點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)求合場(chǎng)強(qiáng)時(shí) 根據(jù)各電荷場(chǎng)強(qiáng)的大小和方向特點(diǎn)采取合適的順序進(jìn)行 可使問題簡(jiǎn)單化 變式訓(xùn)練3正電荷Q位于坐標(biāo)平面xOy上的原點(diǎn) 要讓P點(diǎn) xP 1 yP 0 的電場(chǎng)強(qiáng)度為零 另一負(fù)電荷 2Q應(yīng)放的位置是 A 位于x軸上 x 18B 位于x軸上 x 0C 位于x軸上 0 x 1D 位于y軸上 y 0 如圖1 3 9所示 用30cm的細(xì)線將質(zhì)量為4 10 3kg的帶電小球P懸掛在O點(diǎn)下 當(dāng)空中有方向?yàn)樗较蛴?大小為1 104N C的勻強(qiáng)電場(chǎng)時(shí) 小球偏轉(zhuǎn)37 后處在靜止?fàn)顟B(tài) g取10N kg 1 分析小球的帶電性質(zhì) 2 求小球的帶電荷量 3 分析若把細(xì)繩剪斷 小球做什么性質(zhì)的運(yùn)動(dòng) 圖1 3 9 自主解答 1 對(duì)小球受力分析如圖1 3 10 所受靜電力F與電場(chǎng)強(qiáng)度方向相同 所以小球帶正電 2 由平衡條件知Eq mgtan37 q 3 10 6C 圖1 3 10 答案 1 帶正電 2 3 10 6C 3 見自主解答 規(guī)律總結(jié) 處理靜電力與動(dòng)力學(xué)綜合問題仍是應(yīng)用處理力學(xué)問題的方法 先分析受力及運(yùn)動(dòng) 然后列出牛頓第二定律方程求解 變式訓(xùn)練4 2011年天津高二檢測(cè) 如圖1 3 11 在場(chǎng)強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)中有一個(gè)質(zhì)量為m的帶正電小球A懸掛在絕緣細(xì)線上 當(dāng)小球靜止時(shí) 細(xì)線與豎直方向成30 角 已知此電場(chǎng)方向恰使小球受到的電場(chǎng)力最小 則小球所帶的電量應(yīng)為 圖1 3 11 知能優(yōu)化訓(xùn)練 本部分內(nèi)容講解結(jié)束 點(diǎn)此進(jìn)入課件目錄 按ESC鍵退出全屏播放 謝謝使用 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全