2019-2020学年高中物理 第一章 电场电流 二 电场课件 新人教版选修1-1

二、电场情景导入学习目标预览刚梳过干燥头发的梳子，未接触头发，却可以使头发“飘”起来；靠近碎纸片而未接触，发现能将碎纸片吸过来．梳子(带电体)对头发或碎纸片的作用力是靠什么传递的呢？1.通过实验认识电场，了解电场这种物质的存在特点．2.理解电场强度的概念，会用电场强度描述电场．3.了解什么是电场线，会用电场线描述电场的强弱和方向．4.知道什么是匀强电场，知道匀强电场电场线的特点.01课前自主梳理02课堂合作探究03课后巩固提升[课时作业]一、电场1．定义：周围存在的物质叫作电场．电荷之间是通过发生相互作用的．2．基本性质：对其中的电荷有的作用．3．客观性：电场是客观存在的．电荷电场力物质[思考]两个带电体并没有相互接触，它们之间就可以发生静电力的作用，电荷之间的相互作用是通过什么发生的呢？提示：在电荷周围存在着电场，电场对放在它里面的电荷有力的作用，所以电荷之间的作用是通过电场发生的．二、电场强度1．物理意义：描述电场具有的性质的物理量．2．定义：放入电场中某点的电荷所受跟它的的比值，叫作该点的电场强度．3．公式：.4．单位：．5．方向：电场强度是矢量，不仅有，还有．物理学上规定：在电场中某点所受电场力的方向为该点场强的方向，那么所受电场力的方向与该点场强的方向相反．力静电力电荷量E＝Fq牛每库(N/C)大小方向正电荷负电荷[试做]在电场中A点放一个＋2×10－2C的电荷，受到向右的电场力为4×10－6N，把电荷拿走后，A点的场强为______N/C，方向________．解析：根据E＝Fq，得E＝2×10－4N/C，E与试探电荷无关，移走后还是2×10－4N/C，方向与正电荷方向相同即向右．答案：2×10－4向右三、电场线及匀强电场1．概念为了直观形象地描述电场中各点电场强度的分布，在电场中画出一系列曲线，曲线上每一点的切线方向表示该点的方向．2．电场线的特点(1)始于(或无限远)，终于(或无限远)．(2)任意两条电场线都不．(3)在同一幅电场分布图中，电场越强的地方，电场线．电场强度正电荷负电荷相交越密3．匀强电场场强处处相同的电场，叫作匀强电场．匀强电场中的电场线是．平行正对的两金属板分别带有电荷后，在两板之间除边缘外就是匀强电场．大小和方向距离相等的平行直线等量的正负[思考]“电场和电场线都看不见、摸不着，所以它们在实际中都不存在”，这种说法对吗？为什么？提示：不对，这是因为电场是客观存在的一种特殊物质，而电场线是人们为了形象、直观地描述电场而假想的线，实际上并不存在.要点一对电场强度的理解1．电场强度的大小：E＝Fq(定义式，适用于一切电场；q为试探电荷的电荷量；F为电场对试探电荷的作用力)．2．电场强度的方向：电场中某点的场强方向规定为放在该点的正电荷受到的静电力方向．3．电场强度的单位：N/C.1N/C＝1V/m.4．电场强度的物理意义：描述该点的电场强弱和方向，是描述电场的物理量，是矢量．5．电场中某点的场强E的大小及方向取决于电场本身(即场源电荷及这点的位置)，与有无试探电荷、试探电荷的正负、电荷量q和受到的力F无关．[例1]在真空中O点放一个电荷Q＝＋1.0×10－9C，直线MN通过O点，OM的距离r＝30cm，M点放一个点电荷q＝－1.0×10－10C，如图所示．(静电力常量k＝9.0×109N·m2/C2)求：(1)q在M点受到的作用力；(2)M点的场强；(3)拿走q后M点的场强．[思路点拨]解此题要把握以下两点：(1)电场中某点的电场强度与试探电荷无关．(2)公式E＝Fq是定义式，提供了一种计算电场强度的方法．[解析](1)q在M点受到的电场力由库仑定律可得F＝kQqr2＝9.0×109×1.0×10－9×1.0×10－100.32N＝1.0×10－8N，方向由M指向O.(2)M点的场强EM＝Fq＝1.0×10－81.0×10－10N/C＝100N/C，方向由M指向N.(3)拿走q后M点的场强不变，场强与试探电荷q无关．[答案]见解析电场强度的定义式是E＝Fq，此式用来计算电场强度的大小，但不能决定电场强度的大小，电场强度是描述电场本身性质的物理量，它只由电场本身决定．1．电场中有一点P，下列说法正确的是()A．若放在P点电荷的电荷量减半，则P点的电场强度减半B．若P点没有试探电荷，则P点电场强度为零C．P点电场强度越大，则同一电荷在P点所受电场力越大D．P点的电场强度方向为试探电荷在该点受力方向解析：为了知道电场中某点的电场强度，可以把一个试探电荷放入该点，其受到的电场力F与自身的电荷量q的比值Fq可反映该点电场强度的大小，但该点的电场强度由电场本身决定，与试探电荷的电荷量多少、电性无关，所以选项A、B错．由E＝Fq得F＝Eq，当q一定时，E越大，F越大，所以选项C正确．电场中某点的电场强度方向规定为正电荷在该点时受到的电场力方向，与负电荷在此点时受力的方向相反，选项D错．答案：C要点二电场线的特点及应用1．电场线的特点(1)电场线是用来描述电场而假想的曲线．(2)常见电场线的分布特点：电场线是起源于正电荷(或无限远处)、终止于无限远(或负电荷)的有向线段，是不闭合曲线；电场线在电场中不会相交．(3)电场线上每点的切线方向为该点的电场强度方向，电场线的疏密表示电场强度的大小．2．电场线对电场的描述(1)电场线是为形象地描述电场而引入的假想曲线，规定电场线上每点的电场强度的方向沿该点的切线方向，如图甲中EA、EB方向．(2)电场强度大的地方电场线密，电场强度小的地方电场线疏．电场线的疏密和电场强度的关系常见情况分析如下：如图甲中，EA＞EB.若只给一条直电场线，如图乙所示，则A、B两点的电场强度大小，无法由疏密程度来确定，对此情况可有多种推理判断：①若是正点电荷电场中的一根电场线，则有EA＞EB；②若是负点电荷电场中的一根电场线，则有EA＜EB；③若是匀强电场中的一根电场线，则有EA＝EB.3．电场线不是带电粒子在电场中的运动轨迹只有当电场线为直线，点电荷初速度为零或初速度方向与电场线方向一致，且只受电场力作用时，点电荷的运动轨迹才会与电场线重合，就是说点电荷在这种条件下才会沿电场线运动．[例2]如图所示是静电场的一部分电场线分布，下列说法中正确的是()A．这个电场可能是正点电荷的电场B．点电荷q在A点受到的静电力比在B点受到的静电力大C．点电荷q在A点的加速度比在B点的加速度小(不计重力)D．负电荷在B点受到的静电力的方向沿B点的场强方向[思路点拨]解此题可按以下思路：[解析]逐项分析如下：选项诊断结论A正电荷的电场线是由正电荷出发指向四周无穷远处的直线×B电场线越密的地方场强越大，由图知EA＞EB，又因F＝qE，得FA＞FB√C由a＝Fm，FA＞FB可得aA＞aB×DB点场强的方向即为正电荷在B点的受力方向，而与负电荷所受静电力的方向相反×[答案]B2.如图所示，M、N为正点电荷Q产生的电场中的两点，则下列说法中正确的是()A．电场强度EM＜ENB．电场强度EM＝ENC．电场强度EM＞END．不能判断M、N这两点的电场强度大小解析：点电荷形成的电场的特点：离点电荷越近，电场线越密，电场强度越大．由题图可知，M点比N点距离正点电荷Q较近，所以EM＞EN，C项正确．答案：C[随堂训练]1．(多选)下列说法中正确的是()A．只要有电荷存在，电荷周围就一定存在着电场B．电场是一种物质，它与其他物质一样，是不依赖我们的感觉而客观存在的东西C．电荷间的相互作用是通过电场而产生的，电场最基本的特征是对放入其中的电荷有力的作用D．电场是人为假想出来的，其实并不存在解析：电场虽然看不见摸不着，但是它是客观存在的物质，B对，D错；只要有电荷存在，电荷周围就有电场，A对；电场的基本性质就是对放入其中的电荷有力的作用，C对．答案：ABC2．如图所示，下列属于匀强电场的有()解析：因为匀强电场的电场线间距相等且平行，故选C.答案：C3．(多选)关于电场强度的定义式E＝Fq，下列说法正确的是()A．式中F是放入电场中的电荷所受的力，q是放入电场中的电荷的电荷量B．电场强度E与电场力F成正比，与放入电场中的电荷的电荷量q成反比C．电场中某一点的电场强度大小在数值上等于单位电荷在此点所受的电场力D．电场强度的定义利用了比值定义法解析：在E＝Fq中q是引入的试探电荷的电荷量，F是试探电荷所受的电场力，E和Fq二者在数值上相等，但是E与F和q都无关，E是由电场本身决定的．电场强度E是由F与q的比值定义的，利用了比值定义法．答案：ACD4．若正电荷q在电场中由P向Q做加速运动且加速度越来越大，则可以判定它所在的电场一定是下图中的()解析：正电荷受力方向与场强方向相同，故四种情况下正电荷q都做加速运动，但只有C中的电场强度逐渐变大，则电荷所受的静电力增大，加速度越来越大．答案：C5．下列关于带电粒子在电场中的运动轨迹与电场的关系说法中正确的是()A．带电粒子在电场中运动，如只受电场力作用，其加速度方向一定与电场线方向相同B．带电粒子在电场中的运动轨迹一定与电场线重合C．带电粒子只受电场力作用，由静止开始运动，其运动轨迹一定与电场线重合D．带电粒子在电场中的运动轨迹可能与电场线重合解析：电荷的运动轨迹和电场线是完全不同的两个概念，在分析有关问题时，既要明确二者的本质区别，还要搞清二者重合的条件．电场线方向表示场强方向，它决定电荷所受电场力的方向，从而决定加速度的方向，正电荷加速度方向与电场线的切线方向相同，负电荷则相反，故A错．带电粒子的运动轨迹应由粒子在电场中运动的初速度和受力情况来决定，而该带电粒子所在电场的电场线可能是直线也有可能是曲线，带电粒子在电场力作用下只有满足：(1)电场线是直线；(2)粒子的初速度为零或初速度方向与电场线在一条直线上时，其运动轨迹才与电场线重合，故B、C错，D选项正确．答案：D6．空间存在电场，在电场中的A点放入电荷量为2×10－9C的正电荷，电荷受到方向向右、大小为4×10－4N的电场力，A点的电场强度大小为________N/C，方向________，若在该点改放电荷量为4×10－9C的负电荷，电荷受到的电场力大小为________N，方向________，此时A点的电场强度大小为________N/C，方向________．如果不在A点放电荷，该点的电场强度大小为________N/C，方向________．解析：根据E＝Fq，代入数据可求A点的电场强度大小为2×105N/C，方向为正电荷受力方向，向右．A点的电场强度与试探电荷无关，改变试探电荷的电荷量或不放试探电荷，该点的电场强度都是2×105N/C，方向向右．在A点改放电荷量为4×10－9C的负电荷，根据F＝Eq，代入数据可求得电场力大小为8×10－4N，方向与电场强度的方向相反，向左．答案：2×105向右8×10－4向左2×105向右2×105向右