电场和电场强度

中国领先的中小学教育品牌精锐教育网站：精锐教育学科教师辅导教案学员编号：SH0165463年级：高二课时数：3学员姓名:阮翌宸辅导科目：物理学科教师:戚金涛授课类型T-电场T-电场强度T-库仑定律星级★★★★★★★★★★★★教学目的1.理解描述电场的基本物理量；2.掌握电场强度的概念和计算。3.掌握库仑力和电场力的计算。授课日期及时段2014-1-22教学内容初中时我们对于电场有了初步的了解，对于电场的动态分析以及电场强度也进行了简单的研究，从这一节课开始我们将对电场进行进一步的学习与分析……..一、要点提纲：重难点知识归纳及讲解（一）电荷库仑定律1、电荷守恒定律和元电荷自然界中只有两种电荷，正电荷和负电荷。电荷的多少叫做电荷量，正电荷的电荷量用正数表示，负电荷Ⅱ.同步讲解Ⅰ.课堂导入中国领先的中小学教育品牌精锐教育网站：的电荷量用负数表示。同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引。使物体带电的方法有：（1）摩擦起电；（2）接触带电；（3）感应起电。不管哪种方式使物体带电，都是由于电荷转移的结果。元电荷e=1.60×10－19C.2、电荷守恒定律电荷既不能创造，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，在转移过程中，电荷的总量保持不变。这个结论叫做电荷守恒定律。3、比荷：带电粒子的电荷量与粒子的的质量之比，叫做该粒子的比荷。4、库仑定律真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成正比，与它们距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上。（1）公式（2）k=9.0×109N·m2/c2（3）适用于点电荷（注意：看作点电荷的前提是带电体间的距离远大于带电体的尺寸5、由于物体带电是由于电荷的转移，可知，物体所带电荷量或者等于电荷量e，或者等于电荷量e的整数倍。电荷量e称为元电荷，e=1.60×10－19C，比荷C/kg.6、点电荷：如果带电体的距离比它们自身的大小大得多，带电体的大小和形状忽略不计。这样的带电体可看作点电荷，它是一种理想化的物理模型。（二）电场电场强度1、电场的基本性质：就是对放入其中的电荷有力的作用，这种力叫做电场力。2、电场是一种特殊的物质形态。3、电场强度放入电场中某点的电荷受到的电场力F跟它的电荷量q的比值，叫做该点的电场强度，简称场强。（1）公式（2）单位V/m1V/m=1N/C（3）矢量性：规定正电荷在该点受电场力的方向为该点场强的方向。4、点电荷电场的场强5、电场的叠加原理：如果有几个点电荷同时存在，它们的电场就互相叠加，形成合电场。这时某点的场强等于各个电荷单独存在时在该点产生的场强的矢量和。这叫做电场的叠加原理。6、电场强度：电场强度是反映电场“力的性质”的物理量，是定义式，而仅适用于点电荷产生的电场。电场强度由表达，但E与F和q无关，E由场源和位置决定。7、匀强电场(1)定义：电场中各点场强的大小相等、方向相同的电场就叫匀强电场.中国领先的中小学教育品牌精锐教育网站：(2)匀强电场的电场线：是一组疏密程度相同(等间距)的平行直线.例如，两等大、正对且带等量异种电荷的平行金属板间的电场中，除边缘附近外，就是匀强电场.如图所示。8、电场线在电场中画出一系列从正电荷或无穷远处出发到负电荷或无穷远处终止的曲线，曲线上每一点的切线方向都跟该点的场强方向一致，此曲线叫电场线。电场线的特点：(1)电场线是起源于正电荷或无穷远处，终止于负电荷或无穷远处的有源线。(2)电场线不闭合、不相交、不间断的曲线。(3)电场线的疏密反映电场的强弱，电场线密的地方场强大，电场线稀的地方场强小。(4)电场线不表示电荷在电场中的运动轨迹，也不是客观存在的曲线，而是人们为了形象直观的描述电场而假想的曲线。常见电场的电场线电场电场线图样简要描述正点电荷发散状负点电荷会聚状等量同号电荷相斥状等量异号电荷相吸状匀强电场平行的、等间距的、同向的直线二．题型分类：典型例题：例1、有三个完全相同的金属小球A、B、C，其中A、B分别带＋14Q和－Q的电量，C不带电，A、B球心间的距离为r（远大于球的直径），相互吸引力为F。现让C球先接触A球后，再与B球接触，当把C球移开后，A、B两球的作用力的大小将变为__________F。中国领先的中小学教育品牌精锐教育网站：精析：A、B可看成点电荷，，C球与A球接触后，由电荷守恒定律知：A、C两球各带＋7Q的电量；C球再与B球接触后，B、C两球各带＋3Q的电量，此时A、B两球间的相互作用为斥力.答案：例2、真空中的两个点电荷A、B相距20cm，A带正电QA=4.0×10－10C，已知A对B的吸引力F=5.4×10－8N，则B在A处产生的场强大小为______V/m，方向_________；A在B处产生的场强大小是______V/m，方向是_________.精析：A对B的作用力是A的电场对B的作用力，B对A的作用力是B的电场对A的作用力，由牛顿第三定律知FBA=5.4×10－8N，则，方向由A指向B，又由，方向由B指向A.例3、如图所示，真空中有两个点电荷Q1=Q2=3.0×10－8C，它们相距0.1m，求与它们的距离都为0.1m的A点的场强.精析：点电荷Q1和Q2在A点场强分别为E1和E2，合场强在E1和E2的角平分线上，如图所示，中国领先的中小学教育品牌精锐教育网站：、如图所示：q1、q2、q3分别表示在一条直线上的三个点电荷，已知q1与q2之间的距为l1，q2与q3之间的距为l2，且每个电荷都处于平衡状态。(1)如q2为正电荷，则q1为______电荷，q3为______电荷。(2)q1、q2、q3三者电荷量大小之比是：______︰______︰______解析：就q2而言，q1和q3只要带同种电荷便可能使其处于平衡状态，而对q1和q3，若都带正电荷，各自均受制另外两个电荷的斥力而不能保持平衡，只有同带负电荷，q2对其为吸引力，另外一个电荷对其为斥力，当两力大小相等时才能处于平衡状态。现再对q1列方程有：可得：q2︰q3=l12︰(l1＋l2)2对q2列方程有：可得：q1︰q3=l12︰l22∴q1︰q2︰q3=l12(l1＋l2)2︰l12l22︰(l1＋l2)2l22总结：1、三点电荷都平衡规律，三个点电荷一定满足：(1)在同一直线上；(2)两同类一异；(3)两大夹一小。2、分析带电体平衡问题的方法与力学分析物体的平衡方法是一样的，学会把电学问题力学化，分析方法是：(1)确定研究对象，如果有几个物体相互作用时，要依据题意，适当选取“整体法”和“隔离法”，一般是先整体后隔离。中国领先的中小学教育品牌精锐教育网站：(2)对研究对象进行受力分析。(3)外平衡方程或根据牛顿第二定律方程求解(经常用到动量守恒定律，动能定理等)。例5、图中边长为a的正三角形ABC的三点顶点分别固定三个点电荷+q、+q、－q，求该三角形中心O点处的场强大小和方向。解：每个点电荷在O点处的场强大小都是由图可得O点处的合场强为，方向由O指向C。三、跟踪练习：1．宇航员在探测某星球时，发现该星球均匀带负电，电量为Q，星球表面无大气。在一次实验中，宇航员将一带负电，电量为q（q≪Q）的粉末置于距星球表面h高处，该粉末恰好处于悬浮状态，宇航员又将此粉末带到距该星球表面2h高处，无初速释放，则此带电粉末将（）（A）北向星球球心方向飞向太空；（B）仍处于悬浮状态；（C）沿星球自转的线速度方向飞向太空；（D）向星球球心方向降落。2．空间有p、q两个点电荷相距r且仅在相互间的库仑力作用下从静止开始运动，开始时p的加速度为a，q的加速度为4a，经过一段时间后，q的加速度为a，则这时p的加速度和p、q两个点电荷间距离的大小为（）（A）4a、4r；（B）a、12r；（C）a41、2r；（D）a41、4r。3．两根绝缘细线分别系住a、b两个带电小球，并悬挂在Ｏ点，当两个小球静止时，它们处在同一水平面上，两细线与竖直方向间夹角分别为α、β，α＜β，如图所示。现将两细线同时剪断，则（）（A）两球都做匀变速运动；（B）两球同时落地；（C）落地时两球水平位移相同；（D）a球落地时的速度小于b球落地时的速度。4．解决物理问题经常要用到各种思维方法．如图所示，有一带电量为+q的点电荷与均匀带电薄板相距为2d，+q到带电薄板的垂线通过板的几何中心．若图中a点处的电场强度为零，问带电薄板在图中b点处产生的电场强度大小多大（静电力恒量为k）。解答该题需要运用的思维方法是（）（A）等效思维；（B）归纳思维；dddbaq中国领先的中小学教育品牌精锐教育网站：（C）对称思维；（D）逆向思维。5．有一个负点电荷只受电场力的作用，分别从两电场中的a点由静止释放，在它沿直线运动到b点的过程中，动能EK随位移s变化的关系图象如左下图中的①、②图线所示，则能与图线相对应的两个电场的电场线分布图分别是下图中的（）6．如图所示，表示一个电场中a、b、c、d四点分别引入检验电荷时，测得检验电荷所受的电场力跟电量间的函数关系图象，那么下列说法中正确的是（）（A）该电场是匀强电场；（B）a、b、c、d四点场强的大小关系是Ed＞Ea＞Eb＞Ec；（C）这四点场强的大小关系是Ea＞Eb＞Ec＞Ed；（D）无法判断a、b、c、d四点场强的大小关系。7．空间在一场强大小为E的匀强电场，一质量为m、带电量为＋q的物体以某一初速沿电场反方向做匀减速直线运动，其加速度大小为0.8qE/m，物体运动s距离时速度变为零。则（）（A）物体克服电场力做功qEs；（B）物体的电势能减少了0.8qEs；（C）物体的电势能增加了qEs；（D）物体的动能减少了0.8qEs。8．一点电荷以某一速度从O点进入一匀强电场，速度方向与电场方向相同，经过时间t1后，将电场方向改变180（电场大小不变），又经过时间t2，电荷恰好回到O点且速度为零，则（）（A）该电荷带正电；（B）该电荷带负电；（C）t1:t2＝1:1；（D）t1:t2＝（2＋1）:1。9．如图所示，在粗糙水平面上固定一点电荷Q，在M点无初速释放一带有恒定电量的小物块，小物块在Q的电场中运动到N点静止，则从M点运动到N点的过程中（）（A）小物块所受电场力逐渐减小；（B）小物块具有的电势能减小；（C）M点的电势一定高于N点的电势；（D）小物块电势能变化量的大小一定等于克服摩擦力做的功。10．某静电场沿x方向的电势分布如图所示，则（）（A）在0～x1之间不存在沿x方向的电场；（B）在0～x1之间存在着沿x方向的匀强电场；（C）在x1～x2之间存在着沿x方向的匀强电场；（D）在x1～x2之间存在着沿x方向的非匀强电场。11．图中MN是由负点电荷产生的电场中的一条电场线。一个带正电的粒子+q飞入电场后，在电场力的作用下沿一条曲线运动，先后通过a、b两点，则（）（A）电场强度Ea小于Eb；（B）电势Ua低于Ub；（C）粒子动能Eka小于Ekb；（D）粒子电势能Epa低于Epb。OFabcdqkES②①0abEbaEabEbaEABCDNMQUU00x1x2xMN+qba中国领先的中小学教育品牌精锐教育网站：．如图所示，直角三角形的斜边倾角为30°，底边BC长为2L，处在水平位置，斜边AC是光滑绝缘的，在底边中点O处放置一正电荷Q、一个质量为m、电量为q的带负电的质点从斜面顶端A沿斜边滑下，滑到斜边上的垂足D时速率为v，滑到接近斜边底端C点时速率为vC。（）（A）在质点的运动中动能、电势能、重力势能三者之和变化；（B）可应用机械能守恒定律计算vC的大小；（C）质点的运动是先匀加速后匀减速的运动；（D）质点的运动是加速度随时间变化的运动。13．如图所示，在点O置一个正点电荷，在过点O的竖直平面内的点A处自由释放一个带正电的小球，小