高中物理 静电场 第1部分 第1章 第3节 电场及其描述课件 鲁科版选修31

第3节电场及其描述理解教材新知把握热点考向应用创新演练第1章静电场知识点一知识点二考向一考向二知识点三随堂基础巩固课时跟踪训练考向三 自学教材自学教材 1 1电场电场 传递电荷相互作用的传递电荷相互作用的 ，电场是一种，电场是一种 ，是物质存在的一种形式。是物质存在的一种形式。 2 2电场力电场力 电场对于处在其中的电场对于处在其中的 的作用力。的作用力。 物质物质客观存在客观存在电荷电荷 3 3电场强度电场强度 (1) (1)试探电荷：为了测量静电场对一个电荷的试探电荷：为了测量静电场对一个电荷的作用力，应使放入的这个电荷的电荷量作用力，应使放入的这个电荷的电荷量 小，小，以致不影响要研究的电场，并能确定电场中各点的以致不影响要研究的电场，并能确定电场中各点的性质，这种电荷叫做试探电荷。性质，这种电荷叫做试探电荷。足够足够 (2) (2)定义：放入电场中某点的点电荷所受定义：放入电场中某点的点电荷所受 与它的与它的 的比值，简称场强，用字母的比值，简称场强，用字母E E表示。表示。 (3) (3)公式：公式： 。 (4) (4)方向：与方向：与 在该点所受电场力的方向相同。在该点所受电场力的方向相同。 (5) (5)单位：牛单位：牛/ /库，符号：库，符号： 。 (6) (6)物理意义：反映电场的物理意义：反映电场的 。 电场力电场力电荷量电荷量E EF F/ /q q正点电荷正点电荷强弱强弱N/C 重点诠释重点诠释 图图1 13 31 1 1 1对电场的认识对电场的认识 (1) (1)电场是一种特殊物质，电场是一种特殊物质，场和实物是物质存在的两种不同形式。场和实物是物质存在的两种不同形式。 (2) (2)电荷间的相互作用力是通过电电荷间的相互作用力是通过电场发生的，如图场发生的，如图1 13 31 1所示。所示。 (3) (3)电场虽然看不见摸不着，但可以通过一电场虽然看不见摸不着，但可以通过一些实验表现其存在，如在电场中放入电荷，电些实验表现其存在，如在电场中放入电荷，电场对电荷就有力的作用，这就表明电场是真实场对电荷就有力的作用，这就表明电场是真实存在的一种物质。存在的一种物质。解析：解析：电场中某点电场强度，与形成电场的场源电荷和空电场中某点电场强度，与形成电场的场源电荷和空间位置有关，与有无试探电荷无关，其方向是正电荷在该间位置有关，与有无试探电荷无关，其方向是正电荷在该点的受力方向，故点的受力方向，故B B正确。正确。答案：答案：B B 自学教材自学教材 图图1 13 32 2 (3) (3)含义：含义： 点电荷点电荷Q Q的电场中任意点的电场强度的大小与该点电荷的电场中任意点的电场强度的大小与该点电荷的的 成正比，与该点到点电荷成正比，与该点到点电荷 成反比。成反比。 (4) (4)方向：方向： 若若Q Q为正电荷，场强方向沿为正电荷，场强方向沿Q Q和该点的连线指向和该点的连线指向 ；若若Q Q为负电荷，场强方向沿为负电荷，场强方向沿Q Q和该点的连线指向和该点的连线指向 。 2 2匀强电场匀强电场 电场中各点的电场强度的电场中各点的电场强度的 都相同的电场。都相同的电场。电量电量距离的平方距离的平方该点该点Q Q大小和方向大小和方向 重点诠释重点诠释 2. 2.对匀强电场的认识对匀强电场的认识 匀强电场是最简单、最基本的电场，也是高中物理重点研匀强电场是最简单、最基本的电场，也是高中物理重点研究的电场。究的电场。 (1) (1)特点：电场强度的大小处处相等；方向处处相同。特点：电场强度的大小处处相等；方向处处相同。 (2) (2)同一电荷在同一匀强电场中各处受到的电场力大小、方同一电荷在同一匀强电场中各处受到的电场力大小、方向都相同。向都相同。 (3) (3)两块等大、靠近、正对的平行金属板，带等量异种电荷两块等大、靠近、正对的平行金属板，带等量异种电荷时，它们之间的电场除边缘外是匀强电场。时，它们之间的电场除边缘外是匀强电场。答案：答案：C C 自学教材自学教材 1 1电场线电场线 用来形象直观地描述电场的曲线，曲线上任一点用来形象直观地描述电场的曲线，曲线上任一点的的 表示该点的电场强度的方向。表示该点的电场强度的方向。 2 2电场线的特点电场线的特点 (1) (1)电场线是为了形象描述电场而假想的电场线是为了形象描述电场而假想的 ，实际并不存在。实际并不存在。 (2) (2)任意两条电场线任意两条电场线 。切线切线线线不相交不相交 (3) (3)电场线的电场线的 表示电场的强弱；电场表示电场的强弱；电场线上某点的线上某点的 表示该点电场的方向。表示该点电场的方向。 (4) (4)电场线总是起自电场线总是起自 ( (或或 ) )，止，止于于 ( (或或 ) )。即电场线不闭合，在无。即电场线不闭合，在无电荷处不中断。电荷处不中断。 (5) (5)电场线不表示电荷在电场中运动的电场线不表示电荷在电场中运动的 。疏密程度疏密程度切线方向切线方向正电荷正电荷无穷远处无穷远处负电荷负电荷无穷远处无穷远处轨迹轨迹3 3几种常见电场的电场线几种常见电场的电场线电场电场电场线形状电场线形状简要描述简要描述 点电荷点电荷光芒四射，发散状光芒四射，发散状 点电荷点电荷众矢之的，汇聚状众矢之的，汇聚状 点点电荷电荷势不两立，相斥状势不两立，相斥状正正负负等量正等量正电场电场电场线形状电场线形状简要描述简要描述 点点电荷电荷手牵手，心连心，手牵手，心连心，相吸状相吸状 电场电场平行的、等间距的、平行的、等间距的、平行状平行状等量异种等量异种匀强匀强 重点诠释重点诠释 1 1对电场线的理解对电场线的理解 (1) (1)电场线不是电荷的运动轨迹。电场线不是电荷的运动轨迹。 如果不计电荷的重力，在一个点电荷产生的电场或匀如果不计电荷的重力，在一个点电荷产生的电场或匀强电场中由静止释放电荷，则运动轨迹与电场线重合。强电场中由静止释放电荷，则运动轨迹与电场线重合。 (2) (2)电场线不是闭合的曲线，电场线由正电荷电场线不是闭合的曲线，电场线由正电荷( (或无穷或无穷远处远处) )出发，终止于负电荷出发，终止于负电荷( (或无穷远处或无穷远处) )。 (3) (3)电场线不能相交。如果电场线相交，则在交点放电场线不能相交。如果电场线相交，则在交点放一电荷，电荷的受力有两个方向，与事实不符。一电荷，电荷的受力有两个方向，与事实不符。图图1 13 33 3 2 2电场线的应用电场线的应用 利用电场线可判断场强的方利用电场线可判断场强的方向和大小。向和大小。 按照电场线画法的规定，场按照电场线画法的规定，场强大处画电场线密，场强小处画电场线疏，因此根据电强大处画电场线密，场强小处画电场线疏，因此根据电场线的疏密就可以比较场强的大小。例如，图场线的疏密就可以比较场强的大小。例如，图1 13 33 3甲中甲中A A点的强度方向沿曲线的场线，由于点的强度方向沿曲线的场线，由于A A点处比点处比B B点处点处的电场线密，可知的电场线密，可知E EA AE EB B。但若只给一条电场线，如图。但若只给一条电场线，如图乙，则无法由疏密程度来确定场强大小。对此种情乙，则无法由疏密程度来确定场强大小。对此种情况可有多种推理判断：若是正点电荷电场中的一况可有多种推理判断：若是正点电荷电场中的一条电场线，由点电荷场强公式可知条电场线，由点电荷场强公式可知E EA AE EB B。若是。若是负点电荷电场中的一条电场线，则有负点电荷电场中的一条电场线，则有E EB BE EA A。若。若是匀强电场中的一条电场线，则有是匀强电场中的一条电场线，则有E EA AE EB B。图图1 13 34 43 3如图如图1 13 34 4所示是静电场的一部分电所示是静电场的一部分电场线分布，下列说法中正确的是场线分布，下列说法中正确的是( () )A A这个电场可能是负点电荷的电场这个电场可能是负点电荷的电场B B点电荷点电荷q q在在A A点处受到的电场力比点处受到的电场力比在在B B点处受到的电场力大点处受到的电场力大C C点电荷点电荷q q在在A A点处的瞬时加速度比在点处的瞬时加速度比在B B点处的瞬时加点处的瞬时加速度小速度小( (不计重力不计重力) )D D负电荷在负电荷在B B点处所受到的电场力的方向沿点处所受到的电场力的方向沿B B点切线方向点切线方向答案：答案：B B 例例11一试探电荷一试探电荷q q4 410109 9 C C，在电场中，在电场中P P点受点受到的电场力到的电场力F F6 610107 7N N。求：。求： (1) (1)P P点的场强；点的场强； (2) (2)没有试探电荷时没有试探电荷时P P点的场强；点的场强； (3) (3)放一电荷量为放一电荷量为q q1.21.210106 6 C C的电荷在的电荷在P P点，受到点，受到的电场力的电场力F F是多大？是多大？ 思路点拨思路点拨 P P点的场强由场源电荷和该点到场源电荷点的场强由场源电荷和该点到场源电荷的距离决定，与其他无关。试探电荷只是起到测量该点场的距离决定，与其他无关。试探电荷只是起到测量该点场强的作用。强的作用。 答案答案 (1)1.5(1)1.510102 2 N/C N/C(2)1.5(2)1.510102 2 N/C N/C(3)1.8(3)1.810104 4 N N1 1电场中有一点电场中有一点P P，下列说法中正确的是，下列说法中正确的是 ( () )A A若放在若放在P P点的电荷量减半，则点的电荷量减半，则P P点的场强减半点的场强减半B B若若P P点没有放电荷，则点没有放电荷，则P P点场强为零点场强为零C CP P点场强越大，则同一电荷在点场强越大，则同一电荷在P P点受到的电场力越大点受到的电场力越大D DP P点的场强方向与放在该点的电荷的受力方向相同点的场强方向与放在该点的电荷的受力方向相同解析：解析：对电场中某一确定的点来说场强是不变的，对电场中某一确定的点来说场强是不变的，与是否放试探电荷或者试探电荷的电荷量没有关系，与是否放试探电荷或者试探电荷的电荷量没有关系，故故A A、B B均错误；正电荷受力方向与场强方向相同，均错误；正电荷受力方向与场强方向相同，负电荷受力方向与场强方向相反，因不知电荷的电负电荷受力方向与场强方向相反，因不知电荷的电性，故性，故D D错误；由公式错误；由公式F FqEqE知知C C正确。正确。答案：答案：C C图图1 13 35 5 例例22一负电荷从电场中一负电荷从电场中A A点静止点静止释放，只受电场力作用，沿电场线运动释放，只受电场力作用，沿电场线运动到到B B点，它运动的点，它运动的v v t t图像如图图像如图1 13 35 5所示，则所示，则A A、B B两点所在区域的电场线分两点所在区域的电场线分布情况可能是图布情况可能是图1 13 36 6中的中的 ( () )图图1 13 36 6 思路点拨思路点拨 由由vt图像可知电荷加速度的变化情图像可知电荷加速度的变化情况，再根据电场线的性质及负电荷所受电场力的方向况，再根据电场线的性质及负电荷所受电场力的方向即可找到正确答案。即可找到正确答案。 解析解析 由题图可知电荷的速度增加，加速度在增加，由题图可知电荷的速度增加，加速度在增加，即所受的电场力即所受的电场力( (合外力合外力) )增加，电场强度也必定增加，且增加，电场强度也必定增加，且负电荷逆着电场线的方向运动，根据题图可以判断负电荷逆着电场线的方向运动，根据题图可以判断C C选项选项符合要求，所以选项符合要求，所以选项C C正确。正确。 答案答案 C C 电场线可以形象地描述电场的强弱和方向，其疏电场线可以形象地描述电场的强弱和方向，其疏密程度表示电场的强弱，某点电场线的切线方向表示密程度表示电场的强弱，某点电场线的切线方向表示该点的电场方向，正电荷所受电场力方向和场强方向该点的电场方向，正电荷所受电场力方向和场强方向相同，负电荷所受电场力方向和场强方向相反。相同，负电荷所受电场力方向和场强方向相反。图图1 13 37 7上例题中，一带负电的微粒仅在电场力作上例题中，一带负电的微粒仅在电场力作用下以一定初速度从用下以一定初速度从A A点沿电场线运动到点沿电场线运动到B B点，其速度点，其速度时间图像如图时间图像如图1 13 37 7所示。所示。则这一电场可能图则这一电场可能图1 13 38 8是是 ( () )图图1 13 38 8答案：答案：D D图图1 13 39 9 例例33竖直放置的两块足够长的竖直放置的两块足够长的平行金属板间有匀强电场，其电场强度平行金属板间有匀强电场，其电场强度为为E E。在该匀强电场中，用丝线悬挂质量。在该匀强电场中，用丝线悬挂质量为为m m的带电小球。丝线跟竖直方向成的带电小球。丝线跟竖直方向成角角时小球恰好平衡，小球与右侧金属板相时小球恰好平衡，小球与右侧金属板相距为距为 b b，如图，如图1 13 39 9所示。求：所示。求： 处理静电力与动力学综合问题仍是应用处理处理静电力与动力学综合问题仍是应用处理力学问题的方法，先分析受力及运动，然后列出力学问题的方法，先分析受力及运动，然后列出牛顿第二定律方程或平衡方程求解。牛顿第二定律方程或平衡方程求解。图图1 13 310102 2如图如图1 13 31010所示，用所示，用30 cm30 cm长的长的绝缘细线将质量为绝缘细线将质量为4 410103 3kgkg的带的带电小球电小球Q Q悬挂于悬挂于O O点，当空间中有水点，当空间中有水平向右，大小为平向右，大小为1 110104 4 N/C N/C的匀强的匀强电场时，小球偏离竖直方向电场时，小球偏离竖直方向3737后后处于静止状态。求小球的电性、带电量和细线的拉力。处于静止状态。求小球的电性、带电量和细线的拉力。( (取取g g10 m/s10 m/s2 2，sin 37sin 370.60.6，coscos 37 370.8)0.8)答案：答案：正电正电3 310106 6 C C5 510102 2 N N