高中物理（人教版）选修3-1 第1章 第3节　电场强度

欢迎进入物理课堂 第三节电场强度 课标定位学习目标 1 知道电荷间的相互作用是通过电场实现的 场与实物是物质存在的两种不同形式 2 体会用比值定义物理量的方法 理解电场强度的定义 公式 单位 方向 3 能推导点电荷场强公式 知道叠加原理 并进行简单计算 4 知道电场线的定义和特点 会用电场线描述电场强度的大小 方向 重点难点 1 对电场强度的理解和对电场线的认识 2 两个场强公式的应用 核心要点突破 课堂互动讲练 知能优化训练 第三节电场强度 课前自主学案 课前自主学案 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 2 场和分子 原子组成的实物一样具有能量 质量和动量 场与实物是物质存在的两种不同形式 静电场是 的电荷产生的电场 电场 电场 静止 3 电场的基本性质是对放入其中的电荷有 的作用 二 电场强度1 定义 放入电场中某一点的检验电荷受到的静电力跟它的电荷量的 叫做该点的电场强度 2 公式 E 力 比值 3 单位 牛 库 符号 4 方向 电场强度是矢量 规定某点电场强度的方向跟 在该点所受的静电力的方向相同 负电荷在电场中某点所受的静电力的方向跟该点电场强度的方向 三 点电荷的电场电场强度的叠加1 点电荷周围某点电场强度大小计算式为E N C 正电荷 相反 2 以Q为中心 r为半径作一球面 则球面上各点电场强度大小 当Q为正电荷时 E的方向 当Q为负电荷时 E的方向 同一球面上的场强只是大小相等 方向并不相同 3 如果场源电荷不只是一个点电荷 则电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的 相等 背离球心向外 指向球心 矢量和 思考感悟1 Q是检验电荷还是场源电荷 提示 Q是场源电荷 四 电场线1 电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线 曲线上每点的 表示该点的电场强度方向 电场线不是实际存在的线 而是为了形象描述电场而假想的线 切线方向 2 电场线的特点 1 电场线从 或 出发终止于 或 2 电场线在电场中不 3 在同一电场里 电场线 的地方场强大 正电荷 无穷远 无穷远 负电荷 相交 密集 思考感悟2 电场线为什么不能相交 电场线是电荷运动的轨迹吗 提示 某点的电场方向是唯一的 所以电场线不能相交 电场线不是电荷的运动轨迹 五 匀强电场1 如果电场中各点电场强度的大小相等 方向相同 这个电场就叫做 2 由于方向相同 匀强电场中的电场线应该是 又由于电场强度大小相等 电场线的密度应该是 所以匀强电场的电场线是间隔相等的平行线 匀强电场 平行的 均匀的 核心要点突破 一 对电场强度概念及两个场强公式的理解1 对电场强度的理解 1 电场强度是用比值法定义的物理量 它仅由电场本身决定 与定义它的检验电荷的电荷量q及所受的静电力F无关 2 只要场源电荷确定下来 场源电荷周围形成的电场也就确定下来 电场中某点的场强E与该点放不放检验电荷无关 2 两个场强公式的比较 二 电场线1 电场线的四个特点 1 电场线不是电场里实际存在的线 而是为形象地描述电场而假想的线 因此电场线是一种理想化模型 2 电场线始于正电荷 止于负电荷 在正电荷形成的电场中 电场线起于正电荷延伸到无穷远处 在负电荷形成的电场中 电场线起于无穷远处 止于负电荷 3 电场线不闭合 不相交 也不是带电粒子的运动轨迹 4 在同一电场里 电场线越密的地方 场强越大 电场线越稀的地方 场强越小2 电场线认识的两个误区 1 误认为电场线客观存在 电场中实际并不存在电场线 电场线是形象描述电场的有效工具 用虚拟的图线描述抽象的物理概念的做法是科学研究中一种重要的思想方法 2 误认为电场线就是电荷的运动轨迹 电场线与带电粒子在电场中的运动轨迹的比较 电场线与带电粒子运动轨迹重合必备的条件a 电场线是直线 b 带电粒子只受电场力作用 或受其他力 但方向沿电场线所在直线 c 带电粒子初速度为零或初速度方向沿电场线所在的直线 3 常见电场的电场线 即时应用 即时突破 小试牛刀 2 2011年金华模拟 把质量为m的正点电荷q从电场中静止释放 在它运动的过程中 如果不计重力 下面说法正确的是 A 点电荷的运动轨迹必定和电场线重合B 点电荷的速度方向 必定和所在点的电场线的切线方向一致C 点电荷的加速度方向 必定和所在点的电场线的切线方向垂直D 点电荷的受力方向 必定和所在点的电场线的切线方向一致 解析 选D 正点电荷在电场中受力方向一定与该点的场强一致 故C错误 D正确 正点电荷在电场中由静止释放后 如果电场线是直线 则其运动轨迹和速度方向必与电场线重合 如果电场线是曲线 则不重合 故A B均错误 三 两点电荷连线和中垂线上电场强度分布特点1 等量异种电荷 1 两电荷连线的中垂线上 各点的场强方向为由正电荷的一边指向负电荷的一边 且与中垂线垂直 O点的场强最大 从O点沿中垂线向两边逐渐减小 直至无穷远时为零 中垂线上任意一点a与该点关于O点的对称点b的场强大小相等 方向相同 如图1 3 1所示 图1 3 1 2 两电荷的连线上 各点场强的方向由正电荷沿两电荷的连线指向负电荷 O点的场强最小 从O点沿两电荷的连线向两边逐渐增大 两电荷的连线上 任一点c与关于O点对称点d的场强相同 如图1 3 1所示 2 等量同种正电荷 图1 3 2 1 两电荷的连线的中垂线上 O点和无穷远处的场强均为零 所以在中垂线上 由O点的零场强开始 场强先变大 后逐渐减小 到无穷远时减小为零 中垂线上任一点a与该点关于O点的对称点b的场强大小相等 方向相反 如图1 3 2所示 2 两电荷的连线上 在两电荷的连线上 每点场强的方向由该点指向O点 大小由O点的场强为零开始向两端逐渐变大 任意一点c与该点关于O点的对称点d的场强大小相等 方向相反 如图1 3 2所示 即时应用 即时突破 小试牛刀 3 2011年苏锡常镇四市调研 如图1 3 3所示 M N为两个等量的同种正点电荷 在其连线的中垂线上的P点放置一个静止的点电荷q 负电荷 不计重力 下列说法正确的是 图1 3 3 A 点电荷在从P到O的过程中 加速度越来越大 速度也越来越大B 点电荷在从P到O的过程中 加速度越来越小 速度越来越小C 点电荷运动到O点时加速度为零 速度达到最大值D 点电荷超过O点后 速度越来越小 加速度越来越大 直到速度为零 解析 选C 因为中垂线上半部分的各点合场强方向相同 均为O指向P 而O至无穷远处场强先增大 后减小 场强最大的位置有可能在OP之间 也可能在OP的延长线上 所以负点电荷从P至O一直加速 到O时v最大 而加速度的大小变化不确定 即只有C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 是负点电荷 它们相距r 2m而静止 且都在真空中 如图1 3 4所示 求 图1 3 4 1 q受的静电力 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 求q 受力及B点的场强 4 将检验电荷拿去后B点的场强如何变化 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点场强不变 2011年宿迁高三调研 某静电场中的电场线如图1 3 5所示 带电粒子在电场中仅受静电力作用 其运动轨迹如图中虚线所示 由M运动到N 以下说法正确的是 图1 3 5 A 粒子必定带正电荷B 粒子在M点的加速度大于它在N点的加速度C 粒子在M点的加速度小于它在N点的加速度D 粒子在M点的速度小于它在N点的速度 思路点拨 根据粒子的运动曲线可以判断粒子的受力方向 进而判断出其电性 答案 ACD 方法总结 解答此类问题的分析思路 第一步 根据带电粒子运动轨迹的弯曲方向 判断出受力方向 第二步 把电场方向 受力方向与粒子电性相联系 第三步 把电场线的疏密和受力大小 加速度大小相联系 变式训练2 2011年东营高二检测 四种电场的电场线如图1 3 6所示 一正电荷q仅在静电力作用下由M点向N点做加速运动 且加速度越来越大 则该电荷所在的电场是图中的 图1 3 6 解析 选D 由正电荷q仅在静电力的作用下由M点向N点做加速运动 故由M向N的方向为电场线的方向 故B错 加速度越来越大 即电场线越来越密 故A C错 D正确 如图1 3 7所示 在正六边形的a c两个顶点上各放一带正电的点电荷 电荷量的大小都是q1 在b d两个顶点上 各放一带负电的点电荷 电荷量的大小都是q2 q1 q2 已知六边形中心O点处的场强可用图中的四条有向线段中的一条来表示 它是 A E1B E2C E3D E4 图1 3 7 思路点拨 解答本题时应把握以下两点 1 电场强度的合成遵守平行四边形定则 2 多个场强合成 先合成其中的两个 再依次与其他合成 图1 3 8 精讲精析 先对a c两顶点的点电荷产生的场强合成 如图1 3 8为Eac 再对b d两顶点的点电荷产生的场强合成 如图为Ebd 因q1 q2 故Eac Ebd 故Eac Ebd合场强的方向应在Od连线的下方 故B正确 答案 B 策略点睛 电场强度的叠加符合矢量合成法则 多个点电荷形成的电场求合场强时 根据各电荷场强的大小和方向特点采取合适的顺序进行 可使问题简单化 变式训练3正电荷Q位于坐标平面xOy上的原点 要让P点 xP 1 yP 0 的电场强度为零 另一负电荷 2Q应放的位置是 A 位于x轴上 x 18B 位于x轴上 x 0C 位于x轴上 0 x 1D 位于y轴上 y 0 如图1 3 9所示 用30cm的细线将质量为4 10 3kg的带电小球P悬挂在O点下 当空中有方向为水平向右 大小为1 104N C的匀强电场时 小球偏转37 后处在静止状态 g取10N kg 1 分析小球的带电性质 2 求小球的带电荷量 3 分析若把细绳剪断 小球做什么性质的运动 图1 3 9 自主解答 1 对小球受力分析如图1 3 10 所受静电力F与电场强度方向相同 所以小球带正电 2 由平衡条件知Eq mgtan37 q 3 10 6C 图1 3 10 答案 1 带正电 2 3 10 6C 3 见自主解答 规律总结 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 然后列出牛顿第二定律方程求解 变式训练4 2011年天津高二检测 如图1 3 11 在场强为E的匀强电场中有一个质量为m的带正电小球A悬挂在绝缘细线上 当小球静止时 细线与竖直方向成30 角 已知此电场方向恰使小球受到的电场力最小 则小球所带的电量应为 图1 3 11 知能优化训练 本部分内容讲解结束 点此进入课件目录 按ESC键退出全屏播放 谢谢使用 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