《人教版高中物理选修3-1 第一章 静电场 复习课件1 （共53张PPT）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《人教版高中物理选修3-1 第一章 静电场 复习课件1 （共53张PPT）（53页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第一章静电场复习 1 电场的性质 1 电场的力的性质 2 带电实质 物体带电的实质是 e 1 起电方式 一 元电荷及电荷守恒定律1 元电荷 1 60 10 19C 摩擦起电 接触起电 感应起电 电荷的转移 科学实验发现的最小电荷量是电子的电荷量 质子 正电子所带的电荷量与它相同 但符号相反 人们把这个最小的电荷量叫做元电荷 用e表示 任何带电体的电荷量皆为元电荷的 2 电荷守恒定律 整数倍 3 内容 电荷既不会创生 也不会消灭 它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 在转移的过程中 电荷的总量 保持不变 二 点电荷及库仑定律 1 点电荷 带一定的电荷量 忽略其形状和
2、大小的一种理想化模型 2 库仑定律 1 内容 在中两个静止点电荷之间的相互作用力 与它们的成正比 跟它们间的成反比 作用力的方向在 真空 电荷量的乘积 距离的二次方 它们的连线上 2 表达式 k N m2 C2 叫静电力常量 9 0 109 3 适用条件 中的 真空 点电荷 1 点电荷类似于力学中的质点 能否看做点电荷不是依据电荷量或带电体的大小 而是依据带电体大小对研究问题的影响程度 2 若带电体相距很近 不能看做点电荷 公式不再适用 但作用力仍存在 注意 例1 由库仑定律可知 真空中两个静止的点电荷 带电荷量分别为q1和q2 其间距离为r时 它们之间相互作用力的大小为 式中k为静电力常量
3、若用国际单位制的基本单位表示 k的单位应为 A kg A2 m3B kg A 2 m3 s 4C kg m2 C 2D N m2 A 2 B 例2 图示是 粒子 氦原子核 被重金属原子核散射的运动轨迹 M N P Q是轨迹上的四点 在散射过程中可以认为重金属原子核静止不动 图中所标出的 粒子在各点处的加速度方向正确的是 A M点B N点C P点D Q点 C 例3 如图所示 绝缘水平面上静止着两个质量均为m 电荷量均为 Q的物体A和B A B均可视为质点 它们间的距离为r 与水平面间的动摩擦因数均为 求 1 A受的摩擦力为多大 2 如果将A的电荷量增至 4Q 两物体开始运动 当它们的加速度第一次
4、为零时 A B各运动了多远距离 1 2 例4 如图所示 用两根长度相同的绝缘细线把一个质量为0 1kg的小球A悬挂到水平板的MN两点 A上带有Q 3 0 10 6C的正电荷 两线夹角为120 两线上的拉力大小分别为F1和F2 A的正下方0 3m处放有一带等量异种电荷的小球B B与绝缘支架的总质量为0 2kg 重力加速度取g 10m s2 静电力常量k 9 0 109Nm2 C2 AB球可视为点电荷 则 A 支架对地面的压力大小为2 0NB 两线上的拉力大小F1 F2 1 9N C 将B水平右移 使M A B在同一直线上 此时两线上的拉力大小为F1 1 225N F2 1 0ND 将B移到无穷远
5、处 两线上的拉力大小F1 F2 0 866N 答案 BC 练习1 A B两个点电荷 相距为r A带有9Q的正电荷 B带有4Q的正电荷 如果A和B固定 应如何放置第三个点电荷qC 才能使此电荷处于平衡状态 指出电性和位置 A B 9Q 4Q 正电荷或负电荷都可以 练习2 有AB两个带正电的小球 电荷量分别为Q和9Q 在真空中相距L 如果引入第三个小球C 恰好使得3个小球只在相互的静电力作用下都处于平衡状态 第三个小球应带何种电荷 应放在何处 电荷量又是多少 A B Q 9Q 小球C应放在AB连线之间 且应带负电荷 第三个小球C应放在AB连线之间距A为处 电荷量为 A B 4Q Q 练习3 相距为
6、L的点电荷A B的带电量分为 4Q和 Q 要引进第三个点电荷C 使三个点电荷在库仑力作用下都能处于平衡状态 试求C电荷的电量和放置的位置 结论 当A B已固定 只要求C球受力平衡 则C球的位置是唯一确定的 对其电量 电性无要求 当A B未固定 要求三球均平衡 则对C球的位置 电量 电性都有要求 同种电荷放中间 异种电荷在两边 远离大球近小球 平衡位置连成线 三个小球都平衡 电量正负有条件 第三小球能平衡 电量正负任意选 两 同 夹 异 两 大 夹 小 存在于电荷周围 能传递电荷间相互作用的一种特殊 三 电场 电场强度和电场线 1 电场 物质 电荷 1 定义 2 基本性质 对放入其中的有力的作用
7、 2 电场强度 1 定义 放入电场中某点的试探电荷所受的电场力F与它的电荷量q的 比值 3 意义 描述电场和的物理量 F为电场力 q为试探电荷的电荷量 单位 或 N C 强弱 方向 正 2 定义式 4 方向 规定电荷在电场中所受电场力的方向为电场强度的方向 是矢量 3 电场线及其特点 1 电场线 为了直观形象地描述电场中各点的强弱及方向 在电场中画出的一条条有方向的曲线 曲线上每点的表示该点的场强方向 切线方向 V m 法拉第首先提出电场线 2 电场线的特点 电场线是为了形象地描述电场而 实际不存在的理想化模型 电场线始于 或无穷远 终于无穷或 是不闭合曲线 任意两条电场线都 假想的 正电荷
8、不相交 负电荷 注意 电场线的疏密表示电场强度的相对大小 在同一幅图中 电场强度较大的地方电场线较密 电场强度较小的地方电场线较疏 匀强电场中的电场线是等间距的平行线 3 几种典型电场的电场线孤立的正电荷 孤立的负电荷 等量异种电荷 等量同种电荷 正电荷与大金属板间 带等量异种电荷的平行金属板间的电场线分别如图甲 乙 丙 丁 戊所示 1 电场中某点电场强度的大小和方向与该点放不放试探电荷以及所放试探电荷的电荷量大小和电性无关 完全由电场本身决定 2 电场线上某点的切线方向表示该点的场强方向 不表示电荷在该点的受力方向 电场线不是电荷在电场中的运动轨迹 要点归纳 方法总结 1 叠加原理 多个点电
9、荷在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矢量和 这种关系叫电场强度的叠加 电场强度的叠加遵守平行四边形定则 2 求解电场强度问题时 要注意空间场源电荷的数量及位置和所选取的场强公式的适用条件 3 场强的三个表达式的比较 4 电场线与带电粒子在电场中的运动轨迹的关系 根据电场线的定义 一般情况下 带电粒子在电场中的运动轨迹不会与电场线重合 只有同时满足以下三个条件时 两者才会重合 1 电场线为直线 2 电荷的初速度为零 或速度方向与电场线平行 3 电荷仅受电场力或所受其他力的合力的方向与电场线平行 5 等量点电荷的电场线比较 最小 指向负电荷一方 为零 沿连线先变小 再变大
10、 沿连线先变小 再变大 O点最大 向外逐渐减小 O点最小 向外先变大后变小 等大同向 等大反向 例5 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的正点电荷置于O点时 G点处的电场强度恰好为零 静电力常量用k表示 若将该正点电荷移到G点 则H点处场强的大小和方向分别为 A 沿y轴正向B 沿y轴负向C 沿y轴正向D 沿y轴负向 B A 从P O的过程中 加速度越来越大 速度也越来越大B 从P O的过程中 加速度越来越小 速度越来越大C 点电荷q运动到O点时加速度为零 速度达到最大值D 点电荷q越过O点后 速度越来越小 加速度越来越大 直到速
11、度为零 例6 如图所示 M N为两个等量同种正电荷Q 在其连线的中垂线上任意一点P自由释放一个带负电的点电荷q 不计重力影响 关于点电荷q的运动 下列说法正确的是 C 例7 一带正电的小球向右水平抛入范围足够大的匀强电场 电场方向水平向左 不计空气阻力 则小球 A 做直线运动B 做曲线运动C 速率先减小后增大D 速率先增大后减小 BC 2 电场的能的性质 1 电场力做功 在电场中移动电荷时 电场力做的功只与起始位置和终止位置有关 与电荷经过的 无关 一 电场力做功和电势能的变化 路径 减少 2 电势能 电荷在电场中也具有势能 叫做电势能 用Ep表示 3 电场力做功与电势能的关系 1 静电力做的
12、功等于电势能的 量 即WAB EpA EpB 基础知识梳理 1 定义 电荷在电场中某一点的 与它的 的比值 2 电荷在某点具有的电势能等于静电力把它从该点移动到 位置时所做的功 即电势能是相对的 通常把电荷在离场源电荷 的电势能规定为零 或把电荷在大地表面上的电势能规定为零 零势能 无限远处 电势能 电荷量 二 电势 等势面 电势差 1 电势 2 表达式 等势面一定与电场线垂直 即与场强方向 2 等势面 1 定义 电场中 的各点构成的面 电势相同 垂直 电势高 任意两等势面不相交 2 特点 在等势面上移动电荷 电场力不做功 电场线总是由 的等势面指向电势低的等势面 等差等势面的疏密表示电场的强
13、弱 等差等势面越密的地方 电场线越密 3 电势差 电势 电场方向 1 定义 电场中两点间 的差值 2 表达式 UAB A B 3 电势差与电场强度的关系 匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两点沿 的距离的乘积 公式 UAB EdAB 特别提示 电势和电势差都是由电场本身决定的 与检验电荷无关 但电势是相对量 电场中各点的电势与零电势点的选取有关 而电势差是绝对量 与零电势点的选取无关 知识归纳 方法总结 一 电场力做功和电场中的功能关系 1 电场力做功的计算方法 1 由公式W Flcos 计算 此公式只适用于匀强电场 可变形为W qEd d lcos 式中d为电荷初 末位置在电场方向上的
14、位移 2 由电场力做功与电势能改变的关系计算 W Ep qU 有两种处理方法 三个量都取绝对值 先计算出功的数值 然后再根据题意确定是电场力做功 还是克服电场力做功 计算时关于符号问题 将q UAB WAB中的已知量的正负号一起代入 将公式写成WAB qUAB 未知量前面用正号 求出的正负都有物理意义 2 功能关系 1 若只有电场力做功 电势能与动能之和保持不变 2 若只有电场力和重力做功 电势能 重力势能 动能之和保持不变 3 除重力之外 其他各力 包括电场力 对物体做的功等于物体机械能的变化 4 所有力对物体所做的功 等于物体动能的变化 例1 如图为一匀强电场 某带电粒子从A点运动到B点
15、在这一运动过程中克服重力做的功为2 0J 电场力做的功为1 5J 则下列说法正确的是 A 粒子带负电B 粒子在A点的电势能比在B点少1 5JC 粒子在A点的动能比在B点少0 5JD 粒子在A点的机械能比在B点少1 5J D 二 电势高低及电势能大小的比较方法 1 比较电势高低的几种方法 1 沿电场线方向 电势越来越低 电场线由电势高的等势面指向电势低的等势面 2 判断出UAB的正负 再由UAB A B 比较 A B的大小 若UAB 0 则 A B 若UAB 0 则 A B 3 取无穷远处为零电势点 正电荷周围电势为正值 且离正电荷近处电势高 负电荷周围电势为负值 且离负电荷近处电势低 2 电势
16、能大小的比较方法 1 场源电荷判断法 离场源正电荷越近 试探正电荷的电势能越大 试探负电荷的电势能越小 离场源负电荷越近 试探正电荷的电势能越小 试探负电荷的电势能越大 2 电场线判断法 正电荷顺着电场线的方向移动时 电势能逐渐减小 逆着电场线的方向移动时 电势能逐渐增大 负电荷顺着电场线的方向移动时 电势能逐渐增大 逆着电场线的方向移动时 电势能逐渐减小 3 做功判断法 电场力做正功 电荷 无论是正电荷还是负电荷 从电势能较大的地方移向电势能较小的地方 反之 如果电荷克服电场力做功 那么电荷将从电势能较小的地方移向电势能较大的地方 特别提醒 1 电势差的正负表示两点电势的相对高低 2 电场线或等差等势面越密的地方电场强度越大 但电势不一定越高 例2 如图所示 直线a b和c d是处于匀强电场中的两组平行线 M N P Q是它们的交点 四点处的电势分别为 M N P Q 一电子由M点分别运动到N点和P点的过程中 电场力所做的负功相等 则A 直线a位于某一等势面内 M QB 直线c位于某一等势面内 M NC 若电子由M点运动到Q点 电场力做正功D 若电子由P点运动到Q点 电场力做负功 B
