《2013届高考物理一轮复习 第6单元电场第1讲 电场的力的性质课件 新人教版》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2013届高考物理一轮复习 第6单元电场第1讲 电场的力的性质课件 新人教版（72页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、,第1讲 电场的力的性质,知识建构,模块建构,技能建构,模块建构,知识建构,技能建构,模块建构,知识建构,技能建构,一、电荷、电荷守恒定律,1.电荷:自然界中存在着两种电荷,用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷, 用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电荷.,模块建构,知识建构,技能建构,3.几个关于电荷的概念,2.电荷量:物体所带电荷的多少,单位是库仑.,(1)元电荷:电荷量为e=1.610-19 C的电荷叫做元电荷.质子和电子 均带元电荷电荷量.,模块建构,知识建构,技能建构,(3)场源电荷:电场是由电荷产生的,我们把产生电场的电荷叫做场 源电荷.,(2)点电荷:形状和大小对研究问题的影响可忽略不计的带电体称
2、为点电荷.,(4)试探电荷(检验电荷):研究电场的基本方法之一是放入一带电荷 量很小的点电荷,考查其受力情况及能量情况,这样的电荷称为试探 电荷或检验电荷.,模块建构,知识建构,技能建构,5.电荷守恒定律,4.物体起电有三种方式,即:a.摩擦起电;b.接触起电;c.感应起电.,(1)内容:电荷既不能创造,也不能消灭,它们只能从一个物体转移到 另一个物体,或从物体的一部分转移到另一部分,在转移的过程中,系 统电荷的代数和不变.,模块建构,知识建构,技能建构,(2)意义:电荷守恒定律是自然界的普遍规律,既适用于宏观系统,也 适用于微观系统.,注意:a.任何带电体的电荷量皆为元电荷电荷量的整数倍.,
3、b.不管是哪种起电方式,它们的实质都是电子的转移.,二、库仑定律,1.内容:真空中两个点电荷间的相互作用力,跟 它们的电荷量的乘 积成正比,跟 它们的距离的平方成反比,作用力的方向在 它们的 连线上.,2.数学表达式为:F=k ,式中k=9109 Nm2/C2,称为静电力常量.,模块建构,知识建构,技能建构,3.库仑定律成立的条件是: 真空中的点电荷.,三、电场、电场强度、电场线,1.电场:电荷周围存在的一种特殊物质,是电荷间发生相互作用的媒 介物质.其基本性质是对放入其中的电荷有 力的作用.,模块建构,知识建构,技能建构,(1)物理意义:电场强度是描述 电场力的性质的物理量,其大小与放 入的
4、试探电荷 无关,它表示单位电荷在该点受到的电场力.,2.电场强度,模块建构,知识建构,技能建构,(3)公式:E= ,单位:V/m或 N/C.,(2)定义:放入某点的电荷所受的电场力F跟它的电荷量q的比值,叫做 该点的电场强度,简称场强.,(4)方向:与 正电荷在该点的受力方向一致,与 负电荷在该点的受 力方向相反,是矢量.,模块建构,知识建构,技能建构,(5)决定因素:电场强度决定于电场本身,与q无关.,注意:a.电场中某点的电场强度的大小与形成电场的电荷的电荷量 有关,而与场源电荷的电性无关,而电场中各点场强方向由场源电荷 电性决定.,b.由定义式可知:电场力F=qE,即电荷在电场中所受的电
5、场力的大小 由电场和电荷共同决定;电场力的方向由场强方向和电荷电性决定.,c.如果空间几个电场叠加,则空间某点的电场强度为各电场在该点 电场强度的矢量和,应根据矢量合成法则平行四边形定则合成; 当各场强方向在同一直线上时,选定正方向后作代数运算合成.,模块建构,知识建构,技能建构,(1)概念:为了形象地描述电场中各点场强的强弱和方向,在电场中画 出一系列的曲线,曲线上各点的切线方向表示该点的 电场强度方 向.,3.电场线,模块建构,知识建构,技能建构,(2)电场线的特点,切线方向表示该点 场强的方向,也是正电荷的受力方向.,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).
6、,疏密表示该处电场的 强弱,电场线越密,则场强越大.,匀强电场的电场线是 平行且等间距直线.,沿着电场线方向,电势越来 越低.场强的方向是电势 降低最快 的方向.,静电场的电场线 不相交、不中断、不成闭合曲线,但变化的电 场的电场线是闭合的.,模块建构,知识建构,技能建构,(3)几种典型电场的电场线分布,电场线与等势面 垂直.电场线的方向是由电势较高的等势面指 向电势较低的等势面.,模块建构,知识建构,技能建构,模块建构,知识建构,技能建构,模块建构,知识建构,技能建构,注意:电场线是人为引入的,不是客观存在的.,虽然电场线是用来描述电场的强弱和方向的,但只根据一条电场 线无法判断电场强弱和场
7、源情况.,沿电场线的方向电势虽然越来越低,但场强不一定越来越小.,电场线不是带电粒子的运动轨迹.带电粒子在电场中的运动轨迹 由带电粒子受到的合外力情况和初速度情况来决定.运动轨迹上各 点的切线方向是粒子速度的方向.电场线只能描述电场的方向及定 性地描述电场强弱,它决定了带电粒子在电场线上的各点受电场力 的方向和加速度方向.显然,它不一定是带电粒子在电场中的运动轨 迹.只有同时满足以下三个条件,运动轨迹就和电场线重合:a.电场线 为直线;b.电荷初速度为零,或不为零但速度方向和电场线平行;c.电,荷仅受电场力作用或受其他力,但其他力的方向和电场线平行.,模块建构,知识建构,技能建构,(4)匀强电
8、场,在某个区域内各处场强大小相等,方向相同,该区域电场为匀强电场. 匀强电场的电场线,是疏密相同的平行的直线,相互之间距离相等.例 如:两块相同、正对放置的平行金属板,若板间距离很小,当它们分别 带有等量的正负电荷时,板间的电场(除边缘附近)就是匀强电场.,模块建构,知识建构,技能建构,1.电场强度E的定义式E= ,根据此式,下列说法中正确的是 ( ),A.该式说明电场中某点的场强E与F成正比,与q成反比,拿走q,则E= 0,B.式中q是放入电场中的点电荷的电量,F是该点电荷在电场中某 点受到的电场力,E是该点的电场强度,C.式中q是产生电场的点电荷的电量,F是放在电场中的点电荷受 到的电场力
9、,E是电场强度,D.在库仑定律的表达式F=k 中,可以把k 看做是点电荷q2产生 的电场在点电荷q1处的场强大小,也可以把k 看做是点电荷q1产生 的电场在点电荷q2处的场强大小,模块建构,知识建构,技能建构,【解析】E= 为电场强度的定义式,适用于各种电场,其中q为检验 电荷的电量,F为其在电场中所受的电场力,电场强度E由电场决定, 与检验电荷及其受力无关,故A、C错,B对;由E= 和库仑定律F=k 知,k 为q1在q2处产生的电场的场强,k 为q2在q1处产生的电场 的场强,故D对.,【答案】BD,模块建构,知识建构,技能建构,2.下列关于带电粒子在电场中的运动轨迹与电场线的关系说法中正
10、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,模块建构,知识建构,技能建构,定加速度方向,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,而该带电粒子所在运动空间的电场的 电场线可能是直线也可能是曲线,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
11、线在一条直线上时,其运动轨迹才与电场线重合.故B、C错而D选 项正确.,【答案】D,【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方向,从而决,模块建构,知识建构,技能建构,3.如图所示,在真空中一条竖直向下的电场线上有a、b两点.一带电 质点在a处由静止释放后沿电场线向上运动,到达b点时速度恰好为 零.则下列说法正确的是 ( ),A.该带电质点一定带正电荷,B.该带电质点一定带负电荷,C.a点的电场强度大于b点的电场强度,D.质点在b点所受到的合力一定为零,模块建构,知识建
12、构,技能建构,电场力减小,可知a处电场强度大于b处电场强度,C项正确,D项错.,【答案】BC,【解析】带电质点由a点释放后向上运动,可知合力方向向上,而质 点所受重力方向竖直向下,故电场力一定竖直向上,与电场线方向 相反,可知该质点一定带负电,B项正确,A项错;带电质点到b点时速 度又减为零,可知向上运动过程中,合力先向上再向下,即重力不变,模块建构,知识建构,技能建构,4.长为L的绝缘细线下系一带正电的小球,其带电荷量为Q,悬于O点, 如图所示.当在O点另外固定一个正电荷时,如果球静止在A处,则细 线拉力是重力mg的两倍.现将球拉至图中B处(=60),放开球让它摆 动,问:,(1)固定在O处
13、的正电荷的带电荷量为多少?,模块建构,知识建构,技能建构,(2)摆球回到A处时悬线拉力为多少?,【解析】(1)球静止在A处受三个力作用:重力mg、静电力F和细线 拉力F拉,由受力平衡和库仑定律列式得,F拉=F+mg,F=k ,F拉=2mg,三式联立解得:q= .,模块建构,知识建构,技能建构,(2)小球从B到A的过程中只有重力做功,所以机械能守恒,有:,mgL(1-cos 60)= mv2,由牛顿第二定律,得F拉-mg-F=m,由于静电力F=mg,得:F拉=3mg.,【答案】(1) (2)3mg,模块建构,知识建构,技能建构,一、库仑定律的应用,模块建构,知识建构,技能建构,例1 三个电荷量均
14、为Q(正电)的小球A、B、C的质量均为 m,放在水平光滑绝缘的桌面上,分别位于等边三角形的三个顶点,其 边长为L,如图甲所示.,甲,模块建构,知识建构,技能建构,(2)若中心电荷带电荷量在第(1)问的基础上加倍,三个带电小球将加 速运动,则其刚开始运动时的加速度为多大?,(1)在三角形的中心O点应放置什么性质的电荷,才能使三个带电小 球都处于静止状态?其电荷量是多少?,模块建构,知识建构,技能建构,(3)若中心电荷带电荷量在第(1)问的基础上加倍后,仍保持三个小球 相对距离不变,可让它绕中心电荷同时旋转,则它们旋转的线速度为 多大?,【名师点金】使带电小球都处于静止状态,由对称性知其中一个小
15、球平衡,其他两个也是平衡的.第(2)问求出合外力,利用牛顿第二定 律即可得出结果.第(3)问中A、B、C三小球所受的合力充当向心力.,模块建构,知识建构,技能建构,【规范全解】对A球进行受力分析,其受B、C球的库仑力及中心O 点电荷的作用力,如图乙所示.,(1)由几何关系知:r=|AO|= = L,A球受力平衡,有:,F2=k =F1=2Fcos 30,其中F=k ,所以q= Q,由F2的方向知q带负电.,乙,模块建构,知识建构,技能建构,(2)当q=2q时,F2=2F2,A球所受的合力F合=F2-F1=2F2-F1=F1=,由牛顿第二定律有:a= = .,模块建构,知识建构,技能建构,(3)
16、当q=2q时,A球所受合力为:F合=F1=,其提供A球做圆周运动的向心力,所以 =m ,又r= L,解得v=Q .,【答案】(1)负电荷 Q (2) (3)Q,方法概述,一、库仑定律的使用方法:,库仑定律严格地说只适用于真空中的点电荷,在要求不是很精确 的情况下,空气可近似当作真空来处理.注意库仑力是矢量,计算库 仑力时有两种方法:(1)直接运用公,模块建构,知识建构,技能建构,式,将电荷量的绝对值代入公式计算大小,根据同种电荷相斥、异 种电荷相吸来判断库仑力是引力还是斥力;(2)直接运用公式,将电 荷量的正负号代入公式计算,若计算结果为正值,表明为斥力,若计 算结果为负值,表明为引力.,二、一条直线上三个电荷的平衡有如下规律:,模块建构,知识建构,技能建构,(1)两个固定点电荷与一个自由点电荷的平衡规律:若两固定电荷为 同种电荷,自由电荷应置于两固定电荷连线之间且靠近电荷量较小 的固定电荷,与自由电荷的电性和电荷量无关;若两固定电荷为异种 电荷,自由电荷应置于两固定电荷连线
