高二物理物理：1.3 电场强度 课件（粤教选修3-1）

欢迎进入物理课堂 第三节电场强度 课标定位 3 知道点电荷电场和匀强电场 能推导点电荷电场表达式并能在计算中运用它 4 知道电场线以及如何用电场线描述电场的大小和方向 会用电场线描述各种典型电场 重点难点 1 电场强度的理解 2 电场线的理解及应用 一 电场1 电荷的周围存在 带电体间的相互作用是通过周围的 发生的 电场的基本性质是对放入其中的 有力的作用 2 静电场 相对观察者静止的电荷周围存在的电场 称为静电场 电场 电场 电荷 比值 N C 4 方向 电场强度是矢量 规定某点电场强度的方向跟 在该点所受的电场力的方向相同 负电荷在电场中某点所受的电场力的方向跟该点电场强度的方向 2 匀强电场电场中各点的场强 和 都相同 这种电场叫做匀强电场 正电荷 相反 大小 方向 矢量和 思考感悟1 有人认为 在点电荷Q形成的电场中 在以Q为球心的同一个球面上各点的电场强度都相同 你是怎样认为的 三 怎样 看见 电场1 电场线在电场中画出一系列曲线 使曲线上每一点的切线方向都和该处的 一致 这样的曲线叫做电场线 2 电场线的特点 1 电场线的疏密程度反映了电场的 电场越 的地方 电场线越密 2 电场线从正电荷或无限远出发 到 终止或延伸到无限远 3 匀强电场的电场线是 的平行直线 场强方向 强弱 强 负电荷 间隔距离相等 思考感悟2 电场中的电场线有可能相交吗 提示 不可能 电场中某点的电场强度的大小和方向 根据其客观性是唯一确定的 若电场线能相交 由于交点的切线不唯一 根据画电场线的规定 交点处的电场强度失去了上述的唯一性 所以电场中的电场线在空间是不能相交的 核心要点突破 一 电场 电场强度 电场力的关系1 电场与电场强度 1 电场 电场是存在于电荷周围的一种特殊物质 并非由分子 原子组成 但客观存在 电荷间的相互作用是通过电场发生的 电场虽然看不见 摸不着 但它总能通过一些性质而表现其存在 如在电场中放入电荷 电场就对电荷有力的作用 2 电场力与电场强度的区别与联系 三 电场线与带电粒子的运动轨迹1 对电场线的理解 1 电场中任何两条电场线都不能相交 电场线也不闭合 因为电场中任一点的场强的大小和方向都是唯一确定的 如果两条电场线相交 就不能唯一地确定出场强的方向 同时在相交点处电场线密不可分 因而也不可能反映出场强的大小 2 电场线的疏密电场线的疏密程度表示电场强度的大小 电场线越密的地方 场强越大 电场线越稀疏的地方 场强越小 3 电场线是为描述电场而引入的一种假想曲线 实际上电场中并不存在电场线 4 不可能在电场中每个地方都画出电场线 两条电场线间虽是空白 但那些位置仍存在电场 2 电场线与带电粒子在电场中的运动轨迹的比较 3 电场线与带电粒子运动轨迹重合的条件 1 电场线是直线 2 带电粒子只受电场力作用 或受其他力 但其他力的方向沿电场线所在直线 3 带电粒子初速度为零或初速度方向沿电场线所在的直线 以上三个条件必须同时满足 特别提醒 1 带电粒子在电场中的运动轨迹由带电粒子所受合外力与初速度共同决定 2 运动轨迹上各点的切线方向是粒子的速度方向 3 电场线上各点的切线方向是场强方向 决定着粒子所受电场力的方向 即时应用 即时突破 小试牛刀 3 双选 如图1 3 1是某静电场的一部分电场线分布情况 下列说法中正确的是 图1 3 1 A 这个电场可能是负点电荷的电场B A点的场强大于B点的场强C A B两点的场强方向不相同D 负电荷在B点处受到的电场力的方向沿B点切线方向解析 选BC 负点电荷的电场线是自四周无穷远处从不同方向指向负点电荷的直线 故A错 电场线越密的地方场强越大 由图知EA EB 故B正确 电场强度的方向沿切线方向 故C正确 B点的切线方向即B点场强方向 而负电荷所受电场力方向与其相反 故D错 四 等量异种与等量同种点电荷连线和中垂线上场强的变化规律1 等量异种点电荷连线上的各点中中点场强最小 而中垂线上与连线交点的场强最大 等量同种点电荷连线上中点场强最小 等于零 因无限远处场强为零 则沿中垂线从连线中点到无限远处 电场强度先增大后减小 中间某位置必有最大值 2 等量异种点电荷连线和中垂线上关于中点对称处的场强相同 等量同种电荷连线和中垂线上关于中点对称处的场强大小相等 方向相反 特别提醒 对于等量同种电荷在连线的中垂面上的场强的分布 切记中点场强为零 无穷远处场强也为零 由中点到无穷远处的场强必有先增大后减小的规律 假如题目中涉及的点的位置的场强并不清楚在哪一变化区域 要设想各种可能 即时应用 即时突破 小试牛刀 4 单选 如图1 3 2所示 一电子沿等量异种电荷的中垂线由A O B匀速飞过 电子重力不计 则电子除受电场力外 所受的另一个力的大小和方向变化情况是 图1 3 2 A 先变大后变小 方向水平向左B 先变大后变小 方向水平向右C 先变小后变大 方向水平向左D 先变小后变大 方向水平向右 解析 选B 等量异种电荷电场线分布如图甲所示 由图中电场线的分布可以看出 从A点到O点 电场线由疏到密 从O点到B点 电场线由密到疏 所以沿点A O B 电场强度应由小变大 再由大变小 方向为水平向右 如图乙所示 由于电子做匀速直线运动 所受合外力必为零 故另一个力应与电子所受电场力大小相等 方向相反 电子受到电场力方向水平向左 且沿点A O B运动的过程中 电场力由小变大 再由大变小 故另一个力的方向应水平向右 其大小应先变大后变小 所以选项B正确 课堂互动讲练 场源电荷Q 2 10 4C 是正点电荷 检验电荷q 2 10 5C 是负电荷 它们相距r 2m而静止 且都在真空中 如图1 3 3所示 求 1 q受的电场力 2 q所在的B点的场强EB 3 只将q换为q 4 10 5C的正点电荷 再求q 受力及B点的场强 4 将检验电荷拿去后再求B点场强 图1 3 3 答案 见精讲精析 单选 如图1 3 4所示 直线是一簇未标明方向的由点电荷产生的电场线 曲线是某一带电粒子通过电场区域时的运动轨迹 a b是轨迹上两点 若带电粒子运动中只受电场力作用 根据此图可以做出的判断不正确的是 图1 3 4 A 带电粒子所带电荷的符号B 带电粒子在a b两点的受力方向C 带电粒子在a b两点的加速度何处大D 带电粒子在a b两点的加速度方向图1 3 5 答案 A 方法总结 电场线的疏密表示场强大小 电荷的受力方向为其运动曲线弯曲方向 电荷的受力方向为其运动的加速度方向 电荷受力大小与场强大小有关 场强越大 受力越大 变式训练1 双选 2011年苏州高二检测 一带电粒子从电场中的A点运动到B点 轨迹如图1 3 6中虚线所示 不计粒子所受重力 则 图1 3 6 A 粒子带正电B 粒子加速度逐渐增大C A点的速度大于B点的速度D 粒子的初速度不为零解析 选CD 由轨迹弯曲的方向可知粒子带负电 由电场线的疏密程度可知A点的场强大 故粒子的加速度逐渐减小 因粒子从A点运动到B点时 电场力对其做负功 故A点的速度大于B点的速度 若粒子的初速度为零 其运动轨迹将是直线 如图1 3 7所示 真空中带电荷量分别为 Q和 Q的点电荷A B相距为r 则 1 两点电荷连线的中点O的场强多大 2 在两点电荷连线的中垂线上 距A B两点都为r的O 的场强如何 图1 3 7 思路点拨 先计算两点电荷各自在O点和O 点产生的场强 然后根据场强叠加原理求合场强 电场强度的叠加与力的合成类似 同样遵循平行四边形定则 力的合成的一些方法 如矢量三角形法 对电场强度的叠加也同样适用 图1 3 8 答案 见自主解答 变式训练2 单选 如图1 3 9所示 a b是两个点电荷 它们的电荷量分别为Q1 Q2 MN是ab连线的中垂线 P是中垂线上的一点 下列哪种情况能使P点的场强方向指向MN的右侧 图1 3 9 A Q1 Q2都是正电荷 且Q1 Q2B Q1是正电荷 Q2是负电荷 且 Q1 Q2 C Q1是负电荷 Q2是正电荷 且 Q1 Q2 D Q1 Q2都是负电荷 且 Q1 Q2 解析 选B 设Q1 Q2在P点产生的场强分别为E1 E2 P点合场强为E 因场强是矢量 由平行四边形定则得矢量图如下图所示 由图不难看出选项B正确 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