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1、,新课标人教版课件系列,高中物理 选修3-1,1.3电场强度,教学目标,(一)知识与技能 1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形态 2理解电场强度的概念及其定义式,会根据电场强度的定义式进行有关的计算,知道电场强度是矢量,知道电场强度的方向是怎样规定的 3能根据库仑定律和电场强度的定义式推导点电荷场强的计算式,并能用此公式进行有关的计算 4知道电场的叠加原理,并应用这个原理进行简单的计算,(二)过程与方法 通过分析在电场中的不同点,电场力F与电荷电量q的比例关系,使学生理解比值F/q反映的是电场的强弱,即电场强度的概念;知道电场叠加的一般方法。 (三)情感态
2、度与价值观 培养学生学会分析和处理电场问题的一般方法。 重点:电场强度的概念及其定义式 难点:对电场概念的理解、应用电场的叠加原理进行简单的计算,一.电场:,1、定义:,存在于带电体周围的特殊物质。,2、基本性质:,对放入其中的电荷有力的作用,这种力叫电场力。,1)、检验方法:,把一个带电体放入其中,看是否受到力的作用。,二.电场强度:,1、电场的检验,用什么可以检验空间存在看不见又摸不着的电场?,2)、检验电荷:,能否就用检验电荷所受的电场力来描述某点电场的强弱?,用来检验电场的电量很小(不影响原电场);体积很小(可以当作质点)的电荷,也称点电荷。,F/q这个比值由电荷q在电场中的位置所决定
3、,跟电荷q无关,是反映电场性质的物理量。,实验表明,在电场中的同一点,比值F/q是恒定的;在电场中的不同点,比值F/q一般是不同的。,在物理学中,就用比值F/q来表示电场的强弱。,2.电场强度:,1)、 定义:,放入电场中某点的电荷受到的电场力与它所带电荷量的比值,叫做这一点的电场强度,简称场强。,2)、 公式:,3)、 单位:,牛顿/库仑(N/C),4)、 方向:,跟正电荷在该点所受电场力 F 的方向相同,矢量,如果Q是正电荷,E的方向就是沿着PQ的连线并背 离Q;如果Q是负电荷,E的方向就是沿着PQ的连线并 指向Q。(“离+Q而去,向-Q而来”),例.在电场中A处放点电荷+q,其受电场力为
4、F,方向向左,则A处场强大小为 ,方向为 ;若将A处放点电荷为2q,则该处电场强度大小为 ,方向为 。,向左,向左,5)、电场强度的物理意义:,电场强度是描述电场本身的力的性质的物理量,反映电场中某一点的电场性质,其大小表示电场的强弱,由产生电场的场源电荷和点的位置决定,与检验电荷无关。数值上等于单位电荷在该点所受的电场力。,仅指电荷在电场中的受力,是反映电场本身的力的性质的物 理量,其大小表示电场的强弱,定义式:,计算式:,E的大小只决定于电场本身,与电荷q无关,F的大小由放在电场中某点的电荷q和该点的场强E共同决定,E是矢量,其方向与正电荷 (+q)在该点受到的电场力的方向相同,F是矢量,
5、其方向对于正电荷(+q),F与E同向;对于负电荷(-q),F与E反向,E的单位:,F的单位:,E=F/q,F=qE,牛/库 (N/C),牛 (N),三、点电荷的电场 电场强度的叠加,点电荷Q在真空中形成的电场中,不同点的场强是不同的,那么场强的大小由什么因素决定?,解析在点电荷Q形成的电场中,在距离Q为r的P点放一试探电荷q,1、点电荷的电场,大小:,定义式,适用于一切电场,仅对点电荷的电场适用,q是检验电荷,E与q无关,Q是场源电荷,E与Q成正比,例、关于 和 ,下列说 法中正确的是( ) (1)式中,F是放入电场中的电荷所受的力,q是放入电场中电荷的电量 (2)式中,F是放入电场中的电荷所
6、受的力,q是产生电场电荷的电量 (3)式中,q是放入电场中的电荷的电量 (4)式中,Q是产生电场的电荷的电量 A、(1)(3)B、(2)(3) C、(1)(4)D、(2)(4),C,如果有几个点电荷同时存在,在几个点电荷共同形成的电场中,如何求某点的场强?,3、电场的叠加: 在几个点电荷共同形成的电场中,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。,2)、一个半径为R的均匀带电球体(或球壳)在外部产生的电场,与一个位于球心的、电荷量相等的点电荷产生的电场相同,= 2E1cos60,代入数值得:E=2.7104 N/C,合场强E的大小为 E= E1cos60+
7、 E2cos60,解:点电荷Q1和Q2的电场在A点的场强分别为E1和E2,,巩固练习,练习. 如图,在x轴上的x = -1和x =1两点分别固定电荷量为- 4Q 和+9Q 的点电荷。求:x轴上合场强为零的点的坐标。并求在x = -3点处的合场强方向。,例:如图所示,三个完全相同的的金属小球 a、b、c位于等边三角形的三个顶点上,a和c带正电,a所带电量的大小比b小。已知c受到a和b的静电力的合力可用图中四条有向线段的一条来表示,它应是 A. F1 B. F2 C. F3 D. F4,D,如图所示,半经为r的硬橡胶圆环上带有均匀分布的正电荷,其单位长度上的带电量为q,现截去环上一小段AB,AB长
8、为l(lr),则剩余部分在圆心O处产生的场强多大?方向如何?,四、电场线,1、定义:电场线是用来形象地描述电场强弱与方向特性的一簇曲线。电场线上每一点的切线方向,都和该点的场强方向一致。,2、电场线的特征 1)、电场线密的地方场强强,电场线疏的地方场强弱 2)、静电场的电场线起于正电荷止于负电荷,孤立的正电荷(或负电荷)的电场线止于(或起于)无穷远处点,3)、电场线不会相交,也不会相切 4)、电场线是假想的,实际电场中并不存在 5)、电场线不是闭合曲线,且与带电粒子在电场中的运动轨迹之间没有必然联系,特点:,a、离点电荷越近,电场线越密,场强越大 b、以点电荷为球心作个球面,电场线处处与球面垂
9、直,在此球面上场强大小处处相等,方向不同。,3、几种常见电场中电场线的分布及特点 1)、正、负点电荷的电场中电场线的分布,特点:,a、沿点电荷的连线, 场强先变小后变大,b、两点电荷连线中 垂面(中垂线)上,场强方向均相同,且总与中垂面(中垂线)垂直,2)、等量异种点电荷形成的电场中的电场线分布,c、在中垂面(中垂线)上,与两点电荷连线的中点0等距离各点场强相等。,3)、等量同种点电荷形成的电场中电场中电场线分布情况,特点:,a、两点电荷连线中 点O处场强为0 b、两点电荷连线中点附近的电场线非常稀疏,但场强并不为0 c、两点电荷连线的中点到无限远电场线先变密后变疏,4)、匀强电场,特点:,a
10、、匀强电场是大小和方向都相同的电场,故匀强电场的电场线是平行等距同向的直线 b、电场线的疏密反映场强大小,电场方向与电场线平行,例:如图,是静电场的一部分电场线的分布,下列说法正确的是:( ) A、这个电场只能是负电荷的电场 B、点电荷q在A、B两处受到的电场力FBFA C、点电荷q在A、B两处的加速度大小,aAaB (不计重力) D、负电荷在B点处受到的电场力方向沿B点切 线方向,A,B,B,电场中有一点P,下列哪些说法正确的是( ) A 若放在P点的试探电荷的电量减半,则P点 的场强减半。 B 若P点没有试探电荷,则P点的场强为零。 C P点的场强越大,则同一电荷在P点受到的 电场力越大。
11、 D P点的场强方向为试探电荷在该点的受力方向,C,课堂训练,例:如图为一条电场线,下列说法正确的是: ( ) A、EA一定大于EB B、因电场线是直线,所以是匀强电场,故 EA=EB C、A点电场方向一定由A指向B D、AB两点的场强方向不能确定,A,B,C,真空中有一电场,在电场中的P点放一电量为410-9C的试探电荷,它受到的电场力2 10-5N,则P点的电场强度 N/C;把试探电荷的电量减少为2 10-9C,则检验电荷所受的电场力为 N. 如果把这个试探电荷取走,则P点的电场强度为 N/C。,5103,110-5,5103,课堂训练,例:正检验电荷q在电场中P点处开始向Q点作减速运动,
12、且运动的加速度值越来越小(重力不计),则可以确定它所处的电场可能是:( ),A,B,C,D,P,Q,P,Q,P,Q,P,Q,C,例 电场线就是点电荷在电场中的运动轨迹,这个说法正确吗?,例 电场线就是点电荷在电场中的运动轨迹,这个说法正确吗?,答:这个说法是错误的。电场线不是电荷的运动轨迹,因为运动轨迹的切线方向是速度的方向,而电场线的切线方向是正电荷的受力方向和加速度方向(负电荷则相反)。要使两条曲线能重合,要满足一些特殊条件,例如:电场线是直线;电荷初速度为零或初速度方向与电场线在同一直线上;电荷只受电场力作用。,关于电场强度,下列说法正确的是( ) A E=F/q,若q减半,则该处的场强
13、变为原来的2倍 BE=kQ/r2中,E与Q成正比,而与r平方成反比 C在以一个点电荷为球心,r为半径的球面上,各点的场强均相同 D电场中某点的场强方向就是该点所放电荷受到的电场力的方向,课堂训练,B,a,b,A,B,a,B,在真空中有两个点电荷q1和q2,分别位于A和B,相距20 cm,q1为410-8 C,q2为810-8 C。则在AB连线上A点的外侧离A 点20 cm处的D点场强大小、方向如何? 4.5103 N/C,方向由D指向A。,课堂训练,是非题,(A)若将放在电场中某点的电荷q改为q,则该点的电场强度大小不变,方向与原来相反。 (B)若取走放在电场中某点的电荷,则该点的电场强度变为
14、零。 (C)沿电场线方向,场强一定越来越小。 (D)若电荷q在A处受到的电场力比B点时大,则A点电场强度比B点的大。 (E)电场中某点电场线的方向,就是放在该点的电荷所受电场力的方向。 (F)已知A、B为某一电场线(直线)上的两点由此可知,A、B两点的电场强度方向相同,但EA和EB的大小无法比较。,如图中带箭头的直线是某一电场中的一条电场线,在这条线上有A、B两点,用EA、EB表示A、B两处的场强大小,则正确的是( ) (1)A、B两点的场强方向相同 (2)因为电场线从A指向B,所以EAEB (3)A、B同在一条电场线上,且电场线是直线,所以EA=EB (4)不知A、B附近的电场线分布状况,EA、EB的大小不能确定 A、(1)(2)B、(1)(3) C、(1)(4),C,作业:P15 (4)、(6),