高中物理第一章静电场第3节电场电场强度和电场线省公开课一等奖新名师优质课获奖PPT课件.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,第,3,节电场电场强度和电场线,1/45,课堂探究,自主学习,达标测评,2/45,自主学习,课前预习,感悟新知,目标导航,(,教师参考,),重点,:,电场强度概念,电场线意义及常见电场电场线分布,难点,:,对电场强度了解、电场强度叠加,对电场线了解与应用,3/45,教材梳理,一、电场,电荷周围都存在电场,电荷与电荷之间相互作用力就是经过它们,而发生,.,电场对电荷作用力称为,.,电场,电场力,二、电场强度,1.,定义,:,任何带电体所形成电场都能用检验电荷所受,与,比值 表征其电场力性质,.,我们把这个比值称为该处电场强度,简称场强,.,电场力,电荷量,2.,公式,:E=,单位,:,.,N/C,3.,矢量性,:,电场中某一点场强方向就是位于该点,电荷受力方向,.,正,4/45,4.,电场力计算,:F=,.,qE,5.,电场叠加原理,:,当空间存在多个电荷时,它们在某一点形成场强等于各个电荷单独存在时在该点场强矢量和,.,想一想,在空间中有一电场,把一带电荷量为,q,检验电荷放在电场中,A,点,该电荷受到电场力为,F.,若把带电荷量为,2q,点电荷放在,A,点,则它受到电场力为多少,?,若把带电荷量为,nq,点电荷放在该点,它受到电场力为多少,?,答案,:,2F,nF,三、点电荷电场场强,1.,公式,:,E=,.,5/45,2.,方向,:,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都相等,.,当,Q,为正电荷时,场强方向,;,当,Q,为负电荷时,场强方向,.,四、电场线,1.,意义,:,电场线上每一点,方向都和该处场强方向一致,某一区域电场线,反应了这一区域电场强度大小,.,2.,特点,(1),在静电场中,电场线起始于,终止于,或无穷远处,;,或者起始于无穷远处,终止于负电荷,;,电场线,.,(2),任何两条电场线都不会,.,(3),电场强度较大地方电场线较,电场强度较小地方电场线较,.,沿半径向外,沿半径向内,切线,疏密,正电荷,负电荷,不闭合,相交,密,疏,6/45,3.,匀强电场,:(1),定义,:,各点场强,和,都相同电场,.,(2),电场线分布,:,电场线相互平行而且分布均匀,.,想一想,在试验室,能够用试验模拟电场线,:,头发屑在蓖麻油中排列显示了电场线形状,这能否说明电场线是实际存在线,?,答案,:,电场线实际不存在,但能够用试验模拟,.,大小,方向,7/45,1.,电场看不见、摸不着,所以电场不是物质,.(,),2.,等量异种电荷连线上,中点场强最大,.(,),3.,电场强度方向就是放入电场中电荷受到电场力方向,.(,),4.,电场线不是实际存在线,而是为了形象地描述电场而假想线,.(,),5.,电场线就是电荷运动轨迹,.(,),思索判断,答案,:,1.,2.,3.,4.,5.,8/45,关键点一 对电场强度了解,课堂探究,关键导学,关键点探究,【,问题导学,】,能否说电场强度跟电荷所受电场力,F,成正比,跟电荷量,q,成反比,?,答案,:,电场中某点电场强度仅与场源电荷及在电场中位置相关,与检验电荷电荷量、电性及所受电场力,F,大小无关,所以不能说,EF,E .,9/45,【,关键点归纳,】,1.,电场强度反应了电场力性质,.,2.,唯一性,:,只要场源电荷确定下来,场源电荷周围形成电场也就确定下来,电场中某点场强,E,也就确定下来,与该点放不放检验电荷无关,.,3.,矢量性,:,电场强度是矢量,其方向与在该点正,(,负,),电荷所受电场力方向相同,(,反,).,公式,比较内容,E=F/q,E=kQ/r,2,本质区分,定义式,决定式,意义及用途,给出了一个量度电场强弱方法,指明了点电荷场强大小决定原因,适用范围,一切电场,真空中点电荷电场,Q,或,q,意义,q表示引入电场检验电荷电荷量,Q表示场源电荷电荷量,E与其它量关系,E大小与F、q大小无关,E不但用Q、r来表示,且EQ,E,10/45,【,例,1】,点电荷,Q,产生电场中有一,A,点,现在在,A,点放上一电荷量为,q=+2,10,-8,C,检验电荷,它受到电场力为,7.210,-5,N,方向水平向左,则,:,(1),点电荷,Q,在,A,点产生电场强度大小为,E,1,=,方向,.,(2),若在,A,点换上另一电荷量为,q=-410,-8,C,检验电荷,此时点电荷,Q,在,A,点产生电场强度大小为,E,2,=,.,该检验电荷受到电场力大小为,方向,.,(3),若将,A,点检验电荷移走,此时点电荷,Q,在,A,点产生电场强度大小,E,3,=,方向为,.,关键点拨,(1),要求正电荷在该点所受电场力方向为该点场强方向,.,(2),电场中某点电场强度大小和方向与检验电荷没相关系,它是由场源电荷决定,.,11/45,(2)A,点电场是由点电荷,Q,产生,所以此电场分布由电荷,Q,来决定,只要,Q,不发生改变,A,点电场强度就不发生改变,与有没有检验电荷以及检验电荷电性无关,所以,E,2,=E,1,=3.610,3,N/C,由,E=,得,F,2,=3.610,3,410,-8,N=1.4410,-4,N,方向水平向右,.,(3),若移走检验电荷,点电荷,Q,在,A,点产生电场强度不变,即,E,3,=E,1,=3.6,10,3,N/C,方向水平向左,.,答案,:,(1)3.610,3,N/C,水平向左,(2)3.610,3,N/C,1.4410,-4,N,水平向右,(3)3.610,3,N/C,水平向左,12/45,误区警示,对电场强度了解,电场中某点电场强度由场源电荷,Q,决定,与检验电荷,q,所受电场力及其所带电荷量无关,即不论有没有检验电荷,该点电场强度固定不变,.,13/45,(,教师备用,),例,1-1,:,一带负电试探电荷电荷量为,10,-10,C,放在电场中,P,点,所受电场力大小为,10,-6,N,方向向东,则,P,点场强为,(,),A.10,4,N/C,方向向西,B.10,4,N/C,方向向东,C.10,-4,N/C,方向向西,D.10,-4,N/C,方向向东,A,14/45,针对训练,1-1,:(,济南一中期中,),关于电场强度概念,以下说法正确是,(,),A.,由,E=,可知,某电场场强,E,与,q,成反比,与,F,成正比,B.,正、负试探电荷在电场中同一点受到静电力方向相反,所以某一点场强方向与放入试探电荷正负相关,C.,电场中某一点场强与放入该点试探电荷正负无关,D.,电场中某一点不放试探电荷时,该点场强等于零,C,解析,:,E=,是一个比值定义式,电场强度大小与试探电荷所带电荷量以及电荷所受静电力大小无关,是由电场本身性质决定,A,错误,C,正确,;,电场强度方向要求是正电荷受力方向,与负电荷受力方向相反,所以放入负电荷受力反方向才是电场强度方向,B,错误,;,若电场中某点电场强度已测出,将试探电荷拿走,电场强度仍不变,D,错误,.,15/45,关键点二 电场强度叠加,【,问题导学,】,电场叠加时,怎样求电场中某点场强,?,答案,:,场强叠加恪守矢量合成平行四边形定则,当两场强方向在同一直线上时,选定正方向后可作代数运算合成,;,当两场强不在同一条直线上时,可应用平行四边形定则进行矢量合成,.,16/45,【,关键点归纳,】,1.,等量同种点电荷电场叠加后场强改变规律,如图,(,甲,),所表示,.,(1),两点电荷连线中点,O,处场强为零,此处无电场线,.,(2),两点电荷连线中点,O,附近电场线非常稀疏,但场强不为零,.,(3),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,.,(4),两点电荷连线中垂线上各点场强方向和该直线平行,.,(5),关于,O,点对称两点,A,与,A,B,与,B,场强等大、反向,.,17/45,2.,等量异种点电荷电场叠加后场强改变规律,如图,(,乙,),所表示,(1),两点电荷连线上各点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,.,(2),两点电荷连线中垂面,(,线,),上,电场线方向均相同,即场强方向相同,且与中垂面,(,线,),垂直,.,(3),关于,O,点对称两点,A,与,A,B,与,B,场强等大、同向,.,18/45,【,例,2】,(,山东卷,18),直角坐标系,xOy,中,M,N,两点位于,x,轴上,G,H,两点坐标如图,.M,N,两点各固定一负点电荷,一电量为,Q,正点电荷置于,O,点时,G,点处电场强度恰好为零,.,静电力常量用,k,表示,.,若将该正点电荷移到,G,点,则,H,点处场强大小和方向分别为,(,),B,19/45,20/45,规律方法,计算电场强度几个方法,(1),用定义式,E=,求解,惯用于包括试探电荷或带电体受力情况,.,(2),用,E=k,求解,仅适合用于真空中点电荷产生电场,.,(3),利用叠加原理求解,惯用于包括空间中存在几部分电荷情景,.,(4),依据对称性原理,灵活利用假设法、分割法求解,.,21/45,(,教师备用,),例,2-1:,如图,真空中,xOy,平面直角坐标系上,A,B,C,三点组成等边三角形,边长,L=2.0 m.,若将电荷量均为,q=+2.010,-6,C,两点电荷分别固定在,A,B,点,已知静电力常量,k=9.010,9,Nm,2,/C,2,求,:,(1),两点电荷间库仑力大小,;,解析,:,(1),依据库仑定律,A,B,两点电荷间库仑力大小为,F=k ,代入数据得,F=9.010,-3,N.,答案,:,(1)9.010,-3,N,22/45,(2)C,点电场强度大小和方向,.,解析,:,(2)A,B,点电荷在,C,点产生场强大小相等,均为,E,1,=k ,A,B,两点电荷形成电场在,C,点合场强大小为,E=2E,1,cos 30,代入数据得,E7.810,3,N/C,场强,E,方向沿,y,轴正向,.,答案,:,(2)7.810,3,N/C,沿,y,轴正方向,23/45,针对训练,2-1,:(,荆州中学月考,),如图,二分之一径为,R,圆盘上均匀分布着电荷量为,Q,电荷,在垂直于圆盘且过圆心,c,轴线上有,a,b,d,三个点,a,和,b,b,和,c,c,和,d,间距离均为,R,在,a,点处固定一电荷量为,q(q0),点电荷,.,一同学将一检测电荷沿直线在,ac,间移动时发觉只在,b,点不需加力,.,不计重力,已知静电力常量为,k.,求,d,点处场强大小,.,24/45,25/45,关键点三 电场线,【,问题导学,】,如图为将头发屑放在一对等量异种电荷产生电场中头发屑排列情况,形成一些曲线,能够用来模拟电场线,电场线是真实存在吗,?,能否经过“模拟电场线”判断电场强弱情况,?,答案,:,电场线并不存在,它是为了形象地描述电场引入,电场线不存在但能够模拟,电场线比较密地方电场较强,反之较弱,.,26/45,【,关键点归纳,】,1.,几个常见电场电场线,电场,电场线图样,简明描述,正点电荷,光芒四射,发散状,负点电荷,众矢之,会聚状,等量正,点电荷,势不两立,相斥状,等量异种,点电荷,手牵手,心连心,相吸状,27/45,2.,电场线与电荷运动轨迹,两线,内容,电场线,运动轨迹,客观性,电场中并不存在,是为研究电场方便而人为引入,粒子在电场中运动轨迹是客观存在,切线意义,曲线上某点切线方向即为该点场强方向,同时也是正电荷在该点受力方向,即正电荷在该点产生加速度方向,轨迹上某点切线方向即为粒子在该点速度方向,但加速度方向与速度方向不一定相同,28/45,思维导图,【,例,3】,实线为三条未知方向电场线,从电场中,M,点以相同速度飞出,a,b,两个带电粒子,a,b,运动轨迹如图中虚线所表示,(a,b,只受电场力作用,),则,(,D,),A.a,一定带正电,b,一定带负电,B.,电场力对,a,做正功,对,b,做负功,C.a,速度将减小,b,速度将增大,D.a,加速度将减小,b,加速度将增大,29/45,解析,:,因为电场线方向未知,故无法确定,a,b,电性,选项,A,错误,;,依据,a,b,运动轨迹,a,受向左电场力,b,受向右电场力,所以电场力对,a,b,均做正功,两带电粒子动能均增大,则速度均增大,选项,B,C,均错误,;a,向电场线稀疏处运动,电场强度减小,电场力减小,故加速度减小,b,向电场线密集处运动,故加速度增大,选项,D,正确,.,30/45,规律方法,电场线与运动轨迹问题分析方法,(1),由轨迹弯曲方向判断静电力方向,轨迹弯向所受协力方向一侧,.,(2),由电场线疏密判断加速度大小,.,(3),由静电力做功情况判断速度改变情况,.,(4),只有当电场线是直线,且带电粒子只受静电力作用,(,或受其它力,但方向沿电场线所在直线,),同时带电粒子初速度为零或初速度方向沿电场线所在直线时,运动轨迹才和电场线重合,.,31/45,(,教师备用,),例,3-1,:,已知表面电荷均匀分布带电球壳,其内部电场强度处处为零,.,现有表面电荷均匀分布带电半球壳,如图所表示,CD,为经过半球顶点,C,与球心,O,轴线,.P,Q,为,CD,轴上关于,O,点对称两点,.,则,(,),A.P,点电场强度与,Q,点电场强度大小相等,方向相同,B.P,点电场强度与,Q,点电场强度大小相等,方向相反,C.P,点电场强度比,Q,点电场强度强,D.P,点电场强度比,Q,点电场强度弱,A,解析,:,构想有一个与题述相同右半球壳,对于相互独立左、右两个半球壳,P,点与,Q,点场强大小相等,方向相反,则大小为,E,1,Q,与,P,点场强大小相等,方向相反,则大小为,E,2,;,若左、右球壳合为一个带电球壳,因为其内部电场强度处处为零,则,E,1,=E,2,由此可知选项,A,正确,.,32/45,针对训练,3-1:,某电场电场线分布如图所表示,以下说法正确是,(,),A.c,点电场强度大于,b,点电场强度,B.,若将一试探电荷,+q,由,a,点释放,它将沿电场线运动到,b,点,C.b,点电场强度大于,d,点电场强度,D.a,点和,b,点电场强度方向相同,解析,:,据电场线分布可知,c,点电场线比,b,点电场线稀疏,即,c,点电场强度小于,b,点电场强度,;b,点电场线比,d,点电场线密,即,b,点电场强度大于,d,点电场强度,;a,点和,b,点切线方向不一样,即两点电场强度方向不一样,故选项,A,D,错误,C,正确,;,将一试探电荷,+q,由,a,点释放,在,a,点受力方向沿电场线切线方向,加速度方向为切线方向,所以,电荷不可能沿电场线运动到,b,点,故选项,B,错误,.,C,33/45,关键点四 电场力与力学规律综合应用,【,问题导学,】,包括电场力综合问题解题思绪同解力学问题方法有什么不一样,?,答案,:,完全一样,只不过受力分析时多了一个电场力,能够用牛顿第二定律求解加速度,用动能定理求解速度,用运动学公式求位移、时间等,.,34/45,【,例,4】,竖直放置两块足够长平行金属板间有匀强电场,.,其电场强度为,E,在该匀强电场中,用丝线悬挂质量为,m,带电小球,丝线跟竖直方向成,角时小球恰好平衡,此时小球与极板间距离为,b,如图所表示,.(,重力加速度为,g),问,:,(1),小球带电荷量是多少,?,关键点拨,(1),未剪断丝线前,小球受三个力恰平衡,则三个力协力为零,.,35/45,(2),若剪断丝线,小球碰到金属板需多长时间,?,关键点拨,(2),剪断丝线后,小球受恒定重力、电场力,小球应沿协力方向,(,丝线拉力反方向,),做匀加速直线运动,.,如图所表示,.,36/45,方法总结,对处于平衡状态带电体先进行受力分析,画出受力图,.,然后用力合成或分解方法处理这些力,若是三力平衡,宜用合成方法,;,若是三力以上平衡宜用正交分解,.,第三步是写平衡方程求解,.,静电力作用下非平衡问题,方法与力学中相同,首先分析带电体受力,再依据牛顿第二定律,F,合,=ma,进行求解,.,37/45,针对训练,4-1,:,如图所表示,光滑斜面倾角为,37,一带正电小物块质量为,m,电荷量为,q,置于斜面上,当沿水平方向加如图所表示匀强电场时,带电小物块恰好静止在斜面上,从某时刻开始,电场强度改变为原来,(sin 37=,0.6,cos 37=0.8,g=10 m/s,2,),求,:,(1),原来电场强度大小,;,38/45,(2),小物块运动加速度,.,答案,:,(2)3 m/s,2,方向沿斜面向下,39/45,达标测评,随堂演练,检测效果,1.a,为已知电场中一固定点,在,a,点放一电荷量为,q,检验电荷,所受电场力为,F,a,点场强为,E,则,(,),A.,若在,a,点换上电荷量为,-q,检验电荷,a,点场强方向发生改变,B.,若在,a,点换上电荷量为,2q,检验电荷,a,点场强将变为,2E,C.,若在,a,点移去检验电荷,a,点场强变为零,D.a,点场强大小、方向与,q,大小、正负、有没有均无关,D,解析,:,电场强度,E=,是经过比值定义法得出,其大小及方向与检验电荷无关,故放入任何电荷时电场强度方向、大小均不变,故,A,B,C,均错误,D,正确,.,40/45,解析,:,电场线上每一点切线方向都跟正电荷在该点受力方向相同,A,错误,;,沿电场线方向,其疏密改变情况未知,所以电场强度大小不能判定,电荷受力情况也不能判定,所以,B,D,错误,;,电场线密地方场强大,电荷所受电场力越大,C,正确,.,2.,关于电场线以下说法中,正确是,(,),A.,电场线上每一点切线方向都跟电荷在该点受力方向相同,B.,沿电场线方向,电场强度越来越小,C.,电场线越密地方同一试探电荷所受电场力就越大,D.,顺着电场线移动电荷,电荷受电场力大小一定不变,C,41/45,3,.(,济宁高二检测,),如图所表示是点电荷,Q,周围电场线,图中,A,到,Q,距离小于,B,到,Q,距离,.,以下判断正确是,(,),A.Q,是正电荷,A,点电场强度大于,B,点电场强度,B.Q,是正电荷,A,点电场强度小于,B,点电场强度,C.Q,是负电荷,A,点电场强度大于,B,点电场强度,D.Q,是负电荷,A,点电场强度小于,B,点电场强度,A,解析,:,正点电荷电场是向外辐射,电场线密地方电场强度大,所以选项,A,正确,.,42/45,4,.(,多项选择,),如图所表示,带箭头直线是某一电场中一条电场线,在这条线上有,A,B,两点,用,E,A,E,B,表示,A,B,两处场强,则,(,),解析,:,电场线切线方向即场强方向,所以选项,A,正确,;,电场线疏密程度表示场强大小,在只有一条电场线情况下不能判断场强大小,所以选项,B,C,错误,D,正确,.,AD,A.A,B,两处场强方向相同,B.,因为,A,B,在一条电场线上,且电场线是直线,所以,E,A,=E,B,C.,电场线从,A,指向,B,所以,E,A,E,B,D.,不知,A,B,附近电场线分布情况,E,A,E,B,大小不能确定,43/45,5.,如图所表示,正电荷,Q,放在一匀强电场中,在以,Q,为圆心、半径为,r,圆周上有,a,b,c,三点,将检验电荷,q,放在,a,点,它受到电场力恰好为零,则匀强电场大小和方向怎样,?b,c,两点场强大小和方向怎样,?,44/45,谢谢观赏！,45/45,