2017高中物理第1章静电场3电场强度课件新人教版选修3_1

第一章静电场3电场强度※知道电荷间的相互作用是通过电场发生的，知道电场是客观存在的一种特殊物质。※※理解电场强度的概念及其定义，会根据电场强度的定义进行有关的计算。知道电场强度是矢量，知道电场强度的方向是怎样规定的。※知道电场的叠加原理，并应用这个原理进行简单的计算。※※能识别常见电场的电场线特征，理解匀强电场的定义及电场线分布特征弹力和摩擦力都是在两个物体互相接触的情况下产生的。而两个带电体没有接触，就可以发生静电力的作用。那么，电荷之间的相互作用是通过什么发生的？(哦！原来是通过电场发生的)1知识自主梳理2重点难点突破3考点题型设计4易错案例剖析5课堂知识结构6随堂巩固提升7课时作业知识自主梳理1．概念电荷周围存在的一种特殊物质。带电体间的相互作用是通过周围的__________发生的。2．静电场是__________的电荷产生的电场。3．基本性质对放入其中的电荷有__________的作用。电场知识点1电场静止力1．试探电荷(检验电荷)用来检测电场__________及其强弱分布情况的电荷，是研究电场的工具。2．场源电荷激发或产生我们正在研究的电场的电荷，是电场的来源。知识点2电场强度是否存在3．电场强度(1)定义：放入电场中某一点的电荷受到的__________跟它的__________的比值叫做该点的电场强度。(3)单位：__________，符号__________。(4)方向：规定为__________在该点受的电场力的方向。(5)物理意义：电场强度是反映______________________的物理量，其大小表示电场的强弱。(2)公式：E＝Fq电场力电荷量牛/库N/C正电荷电场本身的力的性质1．公式E＝__________，Q为真空中点电荷的带电量，r为该点到点电荷Q的距离。2．方向若Q为__________，场强方向沿Q和该点的连线指向该点；若Q为__________，场强方向沿Q和该点的连线指向Q。3．适用条件__________________。知识点3点电荷的场强kQr2正电荷负电荷真空中点电荷1．场强的叠加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__________。这种关系叫做电场强度的叠加。2．运算法则电场强度是矢量，场强的叠加本质是矢量叠加，所以应该用____________定则。3．应用范围电场的叠加原理对__________都适用，注意只有同时共同形成电场时才能叠加。知识点4电场强度的叠加矢量和平行四边形任何电场1．电场线为了形象描述电场而__________的一条条有__________的曲线。曲线上每点的__________的方向表示该点的电场强度的方向。2．电场线的特点(1)电场线从__________或__________出发，终止于__________或__________。(2)电场线在电场中不相交。知识点5电场线匀强电场假想方向切线正电荷无限远负电荷无限远(3)电场强度较大的地方，电场线__________；电场强度较小的地方，电场线__________。(4)电场线上任一点顺着电场线的__________方向，就表示该点电场强度的方向。(5)电场线不是实际存在的曲线，是为了形象描述电场而假想的。3．匀强电场(1)定义：各点电场强度的大小__________、方向__________的电场。(2)匀强电场的电场线：__________的平行直线。较密较疏切线相等相同间隔相等重点难点突破1.对电场的理解(1)场与分子、原子组成的实物一样具有能量、质量和动量，它是物质存在的一种特殊形式。(2)场与实物是物质存在的两种不同形式。(3)电荷的周围一定存在电场，静止电荷的周围存在着静电场。(4)电荷间的相互作用是通过电场发生的。一、对电场及电场强度的理解2．对电场强度的理解(1)电场强度反映了电场的力的性质。(2)唯一性：电场中某点的电场强度E是唯一的，是由电场本身的特性(形成电场的电荷及空间位置)决定的，与是否放入试探电荷、放入电荷的电性、电荷量的多少均无关。电场中不同的地方，电场强度一般是不同的。(3)矢量性：电场强度描述了电场的强弱，是矢量，其方向与在该点的正电荷所受电场力的方向相同，与在该点的负电荷所受电场力的方向相反。[特别提醒](1)试探电荷是一种理想化模型，它是电荷量和尺寸都充分小的点电荷，点电荷不一定能做试探电荷。(2)和已经学过的其他矢量一样，比较电场强度是否相同时，一定要考虑大小、方向两个要素。〔即时讨论1〕既然电场用眼睛看不到，也无法用手触摸到，那么怎么能够证明某一空间中存在电场呢？导学号50232051答案：可根据电场的基本性质：电场对放入其中的电荷有静电力的作用，在该空间放入一带电体通过测量其是否受到静电力检验。二、电场强度的两个公式的比较公式比较内容E＝F/qE＝kQ/r2本质区别定义式决定式意义及用途给出了一种量度电场强弱的方法指明了点电荷场强大小的决定因素适用范围一切电场真空中点电荷的电场Q或q意义q表示引入电场的检验(或试探)电荷的电荷量Q表示产生电场的点电荷的电荷量关系理解E用F与q的比值来表示，但E的大小与F、q大小无关E不仅用Q、r来表示，且E∝Q，E∝1r2[特别提醒](1)对于电场强度的公式E＝Fq不能仅从数学的角度理解成E∝F，E∝1q。(2)要正确区分“场源电荷”和“检验电荷”。(3)电场强度的定义式给出了一种测量或计算电场中某点场强的方法；电场强度的决定式给出了从理论上分析点电荷场强的方法。〔即时讨论2〕如图所示，点电荷A的电荷量为＋Q，与之相距r的M点放一试探电荷＋q，试分析点电荷A在M点的电场强度的大小和方向。若试探电荷的电荷量为－q呢？导学号50232052答案：根据库仑定律，试探电荷所受的静电力F＝kQqr2，再根据电场强度的定义式E＝Fq，则点电荷A在M点的电场强度大小E＝kQr2；电场强度的方向与M点放置的正电荷的受力方向相同，故其方向沿着AM的连线背离点电荷A。若试探电荷改为负电荷，M点电场强度的大小和方向均不变。1．电场线的应用(1)按照电场线画法的规定，场强大处电场线密，场强小处电场线疏，根据电场线的疏密可以比较场强的大小。(2)根据电场线的定义，电场线每点的切线方向就是该点电场强度的方向。三、对电场线的理解2．几种常见电场的电场线点电荷的电场线分布等量同种电荷的电场线等量异种电荷的电场线带电平行金属板间的电场线3．电场线与带电粒子在电场中的运动轨迹的比较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的粒子在电场中的运动轨迹是客观存在的切线意义曲线上各点的切线方向即为该点的电场强度方向，同时也是正电荷在该点的受力方向，即正电荷在该点产生加速度的方向轨迹上每一点的切线方向即为粒子在该点的速度方向，但加速度的方向与速度的方向不一定相同[特别提醒]带电粒子运动轨迹与电场线重合必备的条件：(1)电场线是直线；(2)带电粒子只受电场力作用，或受其他力，但方向沿电场线所在的直线；(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。〔即时讨论3〕实验能显示电场线的形状，为什么说电场线不是客观存在的？导学号50232053答案：电场是一种特殊的物质，无形无体，能够充满它所在的空间，而实验之所以能显示电场线的形状，是因为在引入电场线时，抓住“静电力”这一根本属性。实验显示的正是带电体在电场中受到静电力随位置而改变的情况。因此可以用实验来显示电场线的形状，但不能说明电场线是客观存在的，应理解为电场线是假想的，电场才是客观存在的。考点题型设计(四川绵阳一中2015～2016学年高二上学期期中)关于电场，下列叙述正确的是导学号50232054()A．以点电荷为圆心，r为半径的球面上，各点的场强都相同B．正电荷周围的电场强度一定比负电荷周围的电场强度大C．电场中某点放入试探电荷q，该点的场强E＝Fq，取走q后，该点场强不变D．电荷所受电场力很大，该点电场强度一定很大题型1对电场强度的理解C解析：A：场强是矢量，不仅有大小，而且有方向，以点电荷Q为圆心，半径为r的球面上，场强的大小E＝kQ/r2，但方向不同，故A错误。B：在正电荷和负电荷周围确定场强的方法相同，用试探电荷q放到被考察点，q所受的电场力为F，那么E＝F/q。由此可见，何处场强大，何处场强小，与电荷的正负并没有什么关系，故B也错误。C：电场强度E是电场的性质，试探电荷是用来体现这一性质的“工具”，就像用温度计测量水的温度一样，温度计插入水中，水的温度就由温度计显示出来，取走温度计，水的温度仍然如此，不会消失。故C正确。D：E＝F/q一式中，E的大小并不是由F、q来决定的。在电场中某一点放入一试探电荷q，那么q越大，F越大，而F/q这一比值却不变。故D错误。点评：通过本例的分析，可使学生全面地理解场强的定义。场强是由电场本身决定的，与试探电荷q无关。〔变式1〕(多选)(西藏日喀则一中2015～2016学年高二上学期检测)电场中有一点P，下列说法中正确的是导学号50232055()A．若放在P点的电荷的电荷量减半，则P点的场强减半B．P点的场强越大，则同一电荷在P点受到的电场力越大C．若P点没有试探电荷，则P点场强为零D．P点的场强方向就是放在该点的正电荷所受电场力的方向解析：电场强度取决于电场本身，与有无试探电荷无关，所以在P点电荷减半或无检验电荷，P点的场强不变，故A、C错误。据F＝Eq知，P点的场强越大，则同一电荷在P点所受的电场力越大，故B正确。据场强方向的规定，P点的场强方向为正电荷在该点的受力方向，故D正确。故选BD。BD(上海理工大学附中2014～2015学年高二下学期检测)一负电荷从电场中A点由静止释放，只受电场力作用，沿电场线运动到B点，它运动的速度—时间图象如图所示。则A、B两点所在区域的电场线分布情况可能是下图中的导学号50232056()题型2对电场线的理解及应用C解析：由速度—时间图象可知，电荷的速度越来越大，且加速度也是越来越大，故电荷在运动过程中，应受到逐渐增大的静电力作用，所以电场线的方向应由B指向A。由于加速度越来越大，所以电场力越来越大，即B点的电场强度应大于A点的电场强度，即B点处电场线应比A点处密集。所以正确答案为C。点评：如果对v－t图象的斜率即加速度值理解不够，就不能得出电荷加速度变大的结论，而得不到正确的结果。〔变式2〕(内蒙古赤峰市乌丹一中2014～2015学年高二上学期检测)如图是点电荷电场中的一条电场线，下面说法正确的是导学号50232057()A．A点场强一定大于B点场强B．在B点静止释放一个电子，将一定向A点运动C．这点电荷一定带正电D．某一正电荷运动中通过A点时，其运动方向一定沿AB方向B解析：电场线密的地方电场强度大，电场线疏的地方电场强度小，由于只有一条电场线，不能判断电场线的疏密情况，所以不能判断场强的大小，所以A错误；由图可以知道电场的方向向右，所以当由静止释放一个电子时，电子的受力的方向向左，所以电子将一定向A点运动，所以B正确；只有一条电场线不能判断是不是正电荷产生的，所以C错误；正电荷运动中通过A点，此时受到的电场力的方向一定是沿AB方向的，但是电荷的运动的方向不一定沿着AB方向，运动电荷可能做曲线运动，所以D错误。如图所示，真空中，带电荷量分别为＋Q和－Q的点电荷A、B相距r，则：导学号50232058(1)两点电荷连线的中点O的场强为多大？(2)在两点电荷连线的中垂线上，距A、B两点都为r的O′点的场强如何？题型3电场强度的叠加解析：(1)如图所示，A、B两点电荷在O点产生的场强方向相同，由O→B，A、B两点电荷在O点产生的电场的电场强度：EA＝EB＝kQr/22＝4kQr2所以O点的场强为：EO＝EA＋EB＝8kQr2(2)如图所示，EA′＝EB′＝kQr2由矢量图所形成的等边三角形可知，O′点的合场强大小EO′＝EA′＝EB′＝kQr2，方向与A、B的中垂线垂直，水平向右(如图)。答案：(1)8kQr2(2)