2019-2020学年高中物理 第1章 2 电场课件 新人教版选修1-1

第一章电场电流二、电场学习目标知识脉络1.知道电场是客观存在的物质，认识电场．2．理解电场强度的概念，会用电场强度描述电场．(重点)3．知道电场线，了解电场线的特点．(重点)4．学会用电场线描述常见电场的分布．(难点、重点)自主探新知预习一、电场和电场强度1．电场(1)只要有电荷存在，电荷的周围就有____．电荷间相互作用是通过电场实现的．(2)电场的基本性质是对放入其中的电荷有________．(3)电场虽然看不见、摸不着，但它是客观存在的____．电场力的作用物质2．试探电荷在电场中放入的电荷，它的电荷量要______，体积也要______．3．电场强度(1)定义：放入电场中某点的电荷，所受静电力F跟它的______的比值，叫做该点的电场强度，简称场强．(2)公式：E＝__．非常小充分小电荷量Fq(3)单位：________________．(4)方向：电场强度是矢量．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，______受电场力的方向与该点场强的方向相反．(5)物理意义：电场强度是描述电场____和____的物理量．牛每库(N/C)正电荷负电荷强弱方向二、电场线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．电场强度2．电场线的特点(1)始于______(或无穷远)，终止于______(或负电荷)．(2)任意两条电场线都不相交．(3)在同一幅电场线分布图中，电场越强的地方，电场线____．正电荷无穷远越密3．匀强电场(1)定义：场强的____和____处处相同的电场．(2)电场线：匀强电场中的电场线是__________________．(3)获取方法：平行正对分别带有__________电荷的两金属板，在两板之间除边缘外就是匀强电场．大小方向距离相等的平行直线等量的正负1．思考判断(1)在电荷周围有电场，电场是客观存在的．()(2)如果把放入电场中某点的试探电荷取走，则那点的电场强度变为0.()(3)电荷在电场中的受力方向就是该点的场强方向．()(4)电场线是客观存在的物质．()√×××(5)电场线只能表示电场强度的方向．()(6)电场中两条电场线之间未画电场线的地方电场强度不为0.()×√2．(多选)下列说法正确的是()A．电场强度E跟F成正比，跟q成反比B．无论试探电荷q值(不为零)如何变化，F与q的比值始终不变C．电场中某点的场强为零，则处在该点的电荷受到的静电力一定为零D．一个不带电的小球在P点受到的静电力为零，则P点的场强一定为零[电场中某点场强E只由电场本身决定，与是否引入试探电荷q及q的大小、正负无关，故A项错，B项对．由F＝qE知，E＝0时，F一定为零；不带电物体受力F＝0，E不一定为零，故C项对，D项错．]BC3．(多选)下列关于电场的说法正确的是()A．电场是电荷周围存在的一种特殊物质B．为了定性描述电场，引入了电场线，电场线是真实存在的C．电场具有力的性质D．电场不具有能的性质[场是电荷周围存在的一种特殊物质，选项A正确；为了定性描述电场，引入了电场线，电场线不是真实存在的，是人们假想的，选项B错误；电场具有力的性质和能的性质，选项C正确，D错误．]AC4．如图所示，关于a、b两点的电场强度的大小和方向，下列说法正确的是()A．Ea＞Eb，方向相同B．Ea＜Eb，方向相同C．Ea＜Eb，方向不同D．Ea＞Eb，方向不同[电场线密集的地方场强大，场强的方向是电场线的切向方向，因a点电场线较b点密集，则EaEb，但是方向不同，故选D.]D合作攻重难探究电场强度的理解和计算1.对电场强度的理解(1)电场强度是描述电场性质的物理量，与放入电场中的电荷无关，它的大小是由电场本身来决定的．(2)公式E＝Fq是电场强度的定义式，适用于一切电场，但E不随F和q的变化而变化，不能说E与F成正比，也不能说E与q成反比．定义式仅告诉我们一种测量场强大小的方法．(3)在电场中的同一点，Fq是不变的；在电场中的不同点，Fq往往不同，即Fq完全由电场本身性质决定，与放不放试探电荷，放入试探电荷的电性、电荷量多少均无关系．(4)电场强度是矢量．空间某一点有几个电场叠加，该点的合场强可用平行四边形定则计算．即几个点电荷的电场中某点的合场强等于各个点电荷在该点单独产生的场强的矢量和．2．点电荷的电场根据电场强度的定义式可得点电荷Q在空间中形成电场的电场强度的表达式：E＝kQr2(r为空间某点到点电荷的距离)．【例1】场源电荷Q＝2×10－4C，是正点电荷；试探电荷q＝－2×10－5C，是负点电荷．它们相距r＝2m而静止，且都在真空中，如图所示．求：(1)q受的电场力；(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，再求q′受的电场力及B点的场强．思路点拨：①应用定义式求EB.②EB由场的特点决定，与放入的检验电荷无关．[解析](1)由库仑定律得F＝kQ·qr2＝9×109×2×10－4×2×10－522N＝9N.方向在A与B的连线上，且由B指向A.(2)因电场强度的定义式：E＝Fq，所以EB＝92×10－5N/C＝4.5×105N/C.方向沿A、B连线向右．(3)由库仑定律F′＝kQ·q′r2＝9×109×2×10－4×4×10－522N＝18N.方向沿A、B连线向右．EB＝F′q′＝184×10－5N/C＝4.5×105N/C.方向沿A、B连线向右．[答案](1)9N，方向在A与B连线上，且由B指向A(2)4.5×105N/C，方向沿A、B连线向右(3)18N，方向沿A、B连线向右；4.5×105N/C，方向沿A、B连线向右[注意事项](1)电场强度的大小和方向都取决于电场本身．(2)电场强度的大小虽然可由Fq来量度，但与试探电荷的存在与否无关．(3)电场力F＝qE取决于电荷量q及电场中这一点的电场强度E的大小．1．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点的场强大小为______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________；该点的场强大小为______N/C，方向________．如果不在A点放电荷，该点的场强大小为________N/C，方向________．[解析]根据E＝Fq，代入数据可求A点的场强大小为2×105N/C，方向为正电荷受力方向，向右．A点的场强与试探电荷无关，改变试探电荷的电荷量或不放试探电荷，该点的场强都是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向右电场线的理解应用1.电场线的特点(1)不相交(空间任何一点，只能有一个确定的场强方向)；(2)不闭合(起于正电荷或来自无穷远处，止于负电荷或伸向无穷远处)；(3)电场线上各处的切线方向(或在电场中电场线的方向)表示场强的方向；(4)电场线的疏密程度表示场强的大小．电场线越密场强越大，越疏场强越小．2．几种常见带电体周围的电场线分布电场电场线图样简要描述电场特点正点电荷发散状直线离点电荷近处电场强度大，方向背离正电荷负点电荷会聚状直线离点电荷近处电场强度大，方向指向负电荷等量同种电荷相斥状曲线连线上：中点场强最小(为零)，靠近电荷变大中垂线：中点场强最小(为零)，向外移动先变大后变小等量异种电荷相吸状曲线连线上：中点场强最小，靠近电荷变大中垂线：中点场强最大，向外移动逐渐变小匀强电场(两平行板正对，中间部分为匀强电场)平行的、等间距的、同向的直线大小相等，方向相同【例2】如图所示是某电场中的几条电场线，带负电的点电荷q在A点受到的电场力方向如图所示．(1)试在图中画出电场线的指向；(2)试比较EA、EB的大小；(3)在A、B两点分别放上等量异种点电荷，则点电荷在哪点受力较大？[解析](1)由于负电荷所受电场力方向与场强方向相反，可知A点场强方向如图所示．亦可标出电场线方向如图所示．(2)由于A点处的电场线比B点处的密，可知EA＞EB.(3)电场力F＝qE，由于EA＞EB，所以FA＞FB，点电荷在A点受力大．[答案](1)见解析(2)EA＞EB(3)A点[解题误区](1)电场线不是客观存在的，它只是用来描述电场的方向和定性地描述电场的强弱，并不是带电粒子在电场中的运动轨迹．(2)带电粒子在电场中的运动轨迹是由带电粒子受的合外力与初速度共同决定的．(3)电场线能反映带电粒子在电场线上各点受电场力的方向．2．(多选)如图中带箭头的直线是某一电场中的一条电场线，在这条直线上有A、B两点，用EA、EB表示A、B两处的场强大小，则()A．A、B两点的场强方向相同B．电场线从A指向B，所以EA＞EBC．A、B同在一条电场线上，且电场线是直线，所以EA＝EBD．不知A、B附近的电场线分布状况，EA、EB的大小不能确定[根据电场线的物理意义，线上各点的切线方向表示该点的场强方向．因题中的电场线是直线，所以A、B两点的场强方向相同，都沿着电场线向右；电场线的疏密程度反映了场强的大小，但由于题中仅画出一条电场线，不知道A、B附近电场线的分布状况，所以无法确定EA、EB的大小，故A、D项正确．]AD当堂固双基达标1．关于场强，下列说法中正确的是()A．根据公式E＝Fq，电场中某位置的场强与放在该点试探电荷的电荷量q成反比B．根据公式E＝Fq，电场中某点的场强与试探电荷在该点所受的静电力成正比C．公式E＝kQr2和E＝Fq适用条件相同D．电场强度是反映电场本身特性的物理量，与是否存在试探电荷无关[空间某点的场强由形成电场的场源电荷和该点位置决定，与检验电荷及其受力均无关，公式E＝Fq中q是检验电荷，E＝kQr2中Q是场源电荷，故A、B、C错，D正确．]D2．如图所示，属于匀强电场的有()C[因为匀强电场的电场线间距相等且平行，故选C.]3．在如图所示的各电场中，A、B两点场强相同的是()A．B．C．D.[A选项中A、B两点电场强度大小相等，但方向不同；B选项中EAEB；C选项中是匀强电场；D选项中EBEA，且方向也不同．故只有C正确．]C4．如图所示，把质量为0.2g的带电小球A用丝线吊起，若将带电荷量为4×10－6C的小球B靠近它，当两小球在同一高度相距3cm时，丝线与竖直夹角为45°，此时小球B受到的库仑力F＝________N，小球B处的场强为________N/C(g取10m/s2).[解析]A球、B球之间的库仑力为作用力与反作用力，则求B球受力可通过求A球所受库仑力根据对A球的受力分析有F=mg=0.2×10－3×10N＝2×10－3N，B点的场强为A球产生的，所以E＝FQ＝500N/C.[答案]2×10－3N500N/C