高考物理人教版选修3-1 6.1《电场力的性质的描述》课件

欢迎进入物理课堂 1 了解静电现象及其应用 掌握电荷守恒定律 2 知道点电荷的概念 熟练掌握库仑定律的概念及应用 3 掌握电场和电场强度的概念 会用电场线描述电场 会计算点电荷的电场 并能进行电场强度的叠加 4 掌握电势能和电势的概念 会进行电势差的计算 了解电势差与电场强度的关系 5 了解电容器的构造及应用 掌握电容的计算 6 掌握带电粒子在电场中的运动规律 静电场是中学物理中十分重要的内容 概念多且难理解 并常与力学知识有机结合 同时 它在较难的综合问题中又是必备的基础知识 因此 对概念的理解是考查的重点 要从描述电场力的性质和能的性质两个角度深入理解电场 抓住主线 强化训练 要注意分清三个场强公式的适用条件和库仑定律的适用条件 学会用电场线描述和分析电场 把握好电荷与电场的关系 1 元电荷和电荷守恒定律 1 元电荷 科学发现最小的电荷量 质子 正电子的电荷量与它相同 用e表示 e C 2 电荷守恒定律 使物体带电有三种方法 其实质都是 电荷守恒定律内容 电荷既不能创造 也不能消灭 只能从一个物体转移到另一个物体 或者从物体的一部分转移到另一部分 在转移的过程中 电荷的保持不变 1 60 10 19 摩擦起电 感应起电 接触起电 带电粒子的转移 总量 2 库仑定律 1 真空中两个静止点电荷之间的相互作用力与它们电荷量的乘积成正比 与它们距离的成反比 作用力的方向在它们的上 平方 连线 静电力常量 9 0 109N m2 C2 3 电场 电场强度 1 电荷的周围存在着 电场的基本性质是对放入其中的电荷 这种力叫 电荷间的相互作用是通过发生的 3 矢量性 物理学中规定 电场中某点场强的方向与正电荷在该点所受静电力的方向相同 与负电荷在该点所受静电力的方向相反 电场 有力的作用 电场力 电场 静电力F 电荷量q N C V m 4 点电荷的场强E 当Q为正电荷时 E的方向沿半径向 当Q为负电荷时 E的方向沿半径向 以Q为中心 r为半径作一球面 则球面上各点电场强度的大小 5 匀强电场 场强大小 方向 E是 匀强电场的场强与电势差的关系式是E 其中d是沿电场线方向上的距离 外 里 相等 处处相同 定值 4 电场线 1 在电场中画出一些曲线 使曲线上每一点的跟该点的场强方向一致 这样的曲线叫电场线 2 电场线的特点 电场线的表示电场的强弱 电场线始于或 终止于或 任何两条电场线都不相交 切线方向 疏密 正电荷 无穷远处 无穷远处 负电荷 考点一库仑定律1 计算库仑力的大小与判断库仑力的方向可以分别进行 用公式计算库仑力大小时 不必将表示电荷Q1 Q2带电性质的正 负号代入公式中 只将其电荷量的绝对值代入公式中 从而算出力的大小 力的方向再根据 同种电荷相互排斥 异种电荷相互吸引 加以判断 3 库仑定律与万有引力定律的比较 案例1 2011 海南高考 三个相同的金属小球1 2 3分别置于绝缘支架上 各球之间的距离远大于小球的直径 球1的带电量为q 球2的带电量为nq 球3不带电且离球1和球2很远 此时球1 2之间作用力的大小为F 现使球3先与球2接触 再与球1接触 然后将球3移至远处 此时1 2之间作用力的大小仍为F 方向不变 由此可知 A n 3B n 4C n 5D n 6 答案 D 考点二电场的性质和电场线的特点1 电场的性质电场强度 E F q中的E是利用比值法定义的物理量 E的大小 方向是由电场本身决定的 与放不放试探电荷 以及放入的试探电荷的正负 电荷量的多少均无关 既不能认为E与F成正比 也不能认为E与q成反比 对三个场强计算公式的比较 2 电场线的特点 1 电场线与带电粒子在电场中的运动轨迹的关系根据电场线的定义 一般情况下 带电粒子在电场中的运动轨迹不会与电场线重合 只有同时满足以下3个条件时 两者才会重合 电场线为直线 电荷初速度为零 或速度与电场线平行 电荷仅受电场力或所受合力的方向与电场线平行 2 等量同种电荷和等量异种电荷的电场 等量同种电荷的电场 如图甲 两点电荷连线中点O处的场强为零 此处无电场线 两点电荷连线中点O附近电场线非常稀疏 但场强不为零 从两点电荷连线中点O沿中垂面 线 到无限远 电场线先变密后变疏 即场强先变大后变小 两点电荷连线中垂线上各点的场强方向和该直线平行 关于O点对称的两点A与A B与B 的场强等大 反向 等量异种电荷的电场 如图乙 两点电荷连线上各点的场强方向从正电荷指向负电荷 沿电场线方向场强先变小再变大 两点电荷连线的中垂面 线 上 电场线的方向均相同 即场强方向相同 且与中垂面 线 垂直 关于O点对称的两点 A与A B与B 的场强等大 同向 技巧提示 1 根据电场线的分布情况可以判断电场强度的大小和方向 但仅由一条电场线不能判断场强的强弱 2 电场线不是带电粒子的运动轨迹 但满足一定条件时可以和运动轨迹重合 3 几种常见电场的电场线 如图所示 案例2 2011 全国新课标 一带负电荷的质点 在电场力作用下沿曲线abc从a运动到c 已知质点的速率是递减的 关于b点电场强度E的方向 下列图示中可能正确的是 虚线是曲线在b点的切线 解析 由a至c的弯曲情况可知受力方向指向图中虚线的右下方 b点的速度方向vb如图 由a至c速率递减可知受力方向如图中F 角大于90 因为电荷为负 故场强方向应与F反向 故D正确 答案 D 即时巩固2 如图所示 实线为不知方向的三条电场线 从电场中的M点以相同的速度飞出a b两个带电粒子 a b的运动轨迹如图中虚线所示 a b只受电场力作用 则 A a一定带正电 b一定带负电B 两个粒子的动能一个增加 一个减小C a的速度将减小 b的速度将增加D a的加速度将减小 b的加速度将增加 解析 由带电粒子的运动轨迹可判定a b粒子电性相反 但由于电场线方向不明确 因此无法确定a b的电性 A不正确 因a b均只在电场力作用下运动 则电场力对a b均做正功 故a b动能减小 速度增加 B C错误 由电场线的疏密可判定a受电场力减小 b受电场力增加 D正确 答案 D 案例3 如图所示 M N为两个等量同种正电荷Q 在其连线的中垂线上任意一点P自由释放一个负电荷q 不计重力影响 关于点电荷q的运动 下列说法正确的是 A 从P O的过程中 加速度越来越大 速度也越来越大B 从P O的过程中 加速度越来越小 速度越来越大C 点电荷运动到O点时加速度为零 速度达到最大值D 点电荷越过O点后 速度越来越小 加速度越来越大 直到速度为零 解析 欲判断点电荷从P O的运动情况 必须首先对等量同种电荷连线中垂线上的场强分布规律有一个清晰的了解 从两点电荷连线中点O沿中垂线到无限远 电场线先变密后变疏 即场强先变大后变小 如图所示 点电荷从P O的过程中 电场力可能是先变大后变小 加速度随之先变大后变小 也可能电场力一直变小 加速度一直变小 关键是P点位置的不确定性 不过 在到达O点之前 电场力一直表现为引力 速度一定是一直变大的 在O点时加速度为零 速度最大 该电场关于直线MN对称 电荷越过O点后的运动也不一定是单调变化的 综上所述 本题正确选项是C 答案 C 技巧点拨 熟悉几种典型的电场线分布及特点 对迅速分析和讨论问题非常有帮助 即时巩固3 2009 海南高考 如图 两等量异号的点电荷相距为2a M与两点电荷共线 N位于两点电荷连线的中垂线上 两点电荷连线中点到M和N的距离都为L 且L a 略去 a L n n 2 项的贡献 则两点电荷的合电场在M和N点的强度 A 大小之比为2 方向相反B 大小之比为1 方向相反C 大小均与a成正比 方向相反D 大小均与L的平方成反比 方向相互垂直 解析 如下图所示 合电场在M和N点的强度分别为 答案 A C 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全