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1、第一节电场的力的性质第一节电场的力的性质 课堂互动讲练课堂互动讲练经典题型探究经典题型探究知能优化演练知能优化演练第第一一节节电电场场的的力力的的性性质质基础知识梳理基础知识梳理基础知识梳理基础知识梳理一、电荷和电荷守恒定律一、电荷和电荷守恒定律1电荷电荷(1)元电荷：电荷量为元电荷：电荷量为e_的电荷叫的电荷叫做元电荷质子和电子均带元电荷电荷量做元电荷质子和电子均带元电荷电荷量(2)点电荷：点电荷：_对研究问题的影响可忽对研究问题的影响可忽略不计的带电体称为点电荷略不计的带电体称为点电荷2电荷守恒定律电荷守恒定律(1)起电方式：摩擦起电、接触起电、感应起电起电方式：摩擦起电、接触起电、感应起
2、电1.61019C形状和大小形状和大小(2)带电实质：物体带电的实质是带电实质：物体带电的实质是_(3)内容：电荷既不会创生，也不会消灭，它只内容：电荷既不会创生，也不会消灭，它只能从一个物体能从一个物体_到另一个物体，或者从物体到另一个物体，或者从物体的一部分的一部分_到另一部分；在转移过程中，电到另一部分；在转移过程中，电荷的总量保持荷的总量保持_特别提示：特别提示：当完全相同的带电金属球相接触时，当完全相同的带电金属球相接触时，同种电荷电量平均分配，异种电荷先中和后平同种电荷电量平均分配，异种电荷先中和后平分分电子得失电子得失转移转移转移转移不变不变二、库仑定律二、库仑定律1内容：真空中
3、两个静止点电荷之间的相互作内容：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成用力，与它们的电荷量的乘积成_，与它们，与它们的的_成反比，作用力的方向在它成反比，作用力的方向在它们的连线上们的连线上2公式：公式：_.式中的式中的k9.0109Nm2/C2，叫做静电力常量，叫做静电力常量3适用条件：适用条件：(1)_；(2)真空中真空中特别提示：特别提示：当两带电体离得较近时，它们不能当两带电体离得较近时，它们不能视为点电荷，库仑定律不再适用，但它们之间视为点电荷，库仑定律不再适用，但它们之间仍存在库仑力仍存在库仑力正比正比距离的二次方距离的二次方点电荷点电荷三、电场、电场强度和电
4、场线三、电场、电场强度和电场线1电场电场(1)定义：存在于电荷周围，能传递电荷间相互作定义：存在于电荷周围，能传递电荷间相互作用的一种特殊物质用的一种特殊物质(2)基本性质：对放入其中的电荷有力的作用基本性质：对放入其中的电荷有力的作用2电场强度电场强度(1)意义：描述电场强弱和方向的物理量意义：描述电场强弱和方向的物理量(2)定义：放入电场中某点的电荷所受的定义：放入电场中某点的电荷所受的_跟它的跟它的_的比值的比值电场力电场力F电荷量电荷量q(3)公式：公式：E.单位：单位：V/m或或N/C.(4)方向：方向：_在该点的受力方向，是矢量在该点的受力方向，是矢量(5)决定因素：电场强度取决于
5、电场本身，与决定因素：电场强度取决于电场本身，与q无无关关3电场线及特点电场线及特点(1)电场线：电场线是画在电场中的一条条有方向电场线：电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线，曲线上每点的的曲线，曲线上每点的_方向表示该点的电方向表示该点的电场强度方向场强度方向正电荷正电荷切线切线(2)电场线的特点电场线的特点电场线从电场线从_或无限远处出发终止于或无限远处出发终止于_或无限远处或无限远处电场线不相交电场线不相交在同一电场里，电场线越密的地方场强越在同一电场里，电场线越密的地方场强越_正电荷正电荷负电荷负电荷大大(3)几种典型电场的电场线几种典型电场的电场线(如图如图611)图图611特别提
6、示：特别提示：(1)电场线不是实际存在的线，而电场线不是实际存在的线，而是为了形象地描述电场而假想的线是为了形象地描述电场而假想的线(2)电场中某点场强的大小和方向与该点放不电场中某点场强的大小和方向与该点放不放电荷以及所放电荷的大小和电性无关，由放电荷以及所放电荷的大小和电性无关，由电场本身决定电场本身决定课堂互动讲练课堂互动讲练一、应用库仑定律需注意的问题一、应用库仑定律需注意的问题1适用条件适用条件库仑定律只适用于真空中的点电荷，当带电体间库仑定律只适用于真空中的点电荷，当带电体间的距离远大于它们本身尺度时，可把带电体看成的距离远大于它们本身尺度时，可把带电体看成点电荷虽然从数学角度由点
7、电荷虽然从数学角度由r0能得出能得出F的结的结论，但从物理角度分析，这一结论是错误的，因论，但从物理角度分析，这一结论是错误的，因为为r0时，两电荷已不能再看成点电荷了时，两电荷已不能再看成点电荷了2三点电荷平衡问题三点电荷平衡问题如图如图612所示，在一条直线上的三点所示，在一条直线上的三点A、B、C，自由放置点电荷，自由放置点电荷QA、QB、QC，每个电荷在库仑，每个电荷在库仑力作用下均处于平衡状态的条件是：力作用下均处于平衡状态的条件是：(1)正、负电荷必须相互间隔正、负电荷必须相互间隔(两同夹异两同夹异)(2)QAQB，QCQB(两大夹小两大夹小)(3)若若QCQA则则QB靠近靠近QA
8、(近小远大近小远大)图图612即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)1.(2011年宁波模拟年宁波模拟)真空中有两个完全相同的金属真空中有两个完全相同的金属小球，小球，A球带球带qA6.41016C的正电荷，的正电荷，B球带球带qB3.21016C的负电荷，均可视为点电荷求：的负电荷，均可视为点电荷求：(1)当它们相距为当它们相距为0.5m时，时，A、B间的库仑力为多间的库仑力为多大？大？(2)若将两球接触后再分别放回原处，若将两球接触后再分别放回原处，A、B间的库间的库仑力又为多大？仑力又为多大？二、三个场强公式的比较二、三个场强公式的比较特特别别提提醒醒：使使用用以以上上
9、三三个个公公式式时时一一定定要要注注意意它它们的适用条件们的适用条件即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)2.下列关于电场强度的两个表达式下列关于电场强度的两个表达式EF/q和和EkQ/r2的叙述，正确的是的叙述，正确的是()AEF/q是电场强度的定义式，是电场强度的定义式，F是放入电场中是放入电场中的电荷所受的力，的电荷所受的力，q是产生电场的电荷的电荷量是产生电场的电荷的电荷量BEF/q是电场强度的定义式，是电场强度的定义式，F是放入电场中是放入电场中电荷受的力，电荷受的力，q是放入电场中电荷的电荷量，它适是放入电场中电荷的电荷量，它适用于任何电场用于任何电场CEkQ/r
10、2是点电荷场强的计算式，是点电荷场强的计算式，Q是产生电是产生电场的电荷的电荷量，它不适用于匀强电场场的电荷的电荷量，它不适用于匀强电场三、电场叠加三、电场叠加1叠加原理：多个点电荷在电场中某点的电场强叠加原理：多个点电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叠加遵守平行四边形定则2等量同种电荷和等量异种电荷的电场等量同种电荷和等量异种电荷的电场(1)等量同种电荷的电场如图等量同种电荷的电场如图613甲所示甲所示两点电荷连线
11、中点两点电荷连线中点O处的场强为零，此处无电场处的场强为零，此处无电场线线两点电荷连线中点两点电荷连线中点O附近电场线非常稀疏，但场附近电场线非常稀疏，但场强不为零强不为零从两点电荷连线中点从两点电荷连线中点O沿中垂面沿中垂面(线线)到无限远，到无限远，电场线先变密后变疏，即场强先变大后变小电场线先变密后变疏，即场强先变大后变小两点电荷连线中垂线上各点的场强方向和该直两点电荷连线中垂线上各点的场强方向和该直线平行线平行关于关于O点对称的两点点对称的两点A与与A，B与与B的场强等大、的场强等大、反向反向图图613(2)等量异种电荷的电场如图乙所示等量异种电荷的电场如图乙所示两点电荷连线上各点的场
12、强方向从正电荷指两点电荷连线上各点的场强方向从正电荷指向负电荷，沿电场线方向场强先变小再变大向负电荷，沿电场线方向场强先变小再变大两点电荷连线的中垂面两点电荷连线的中垂面(线线)上，电场线的方上，电场线的方向均相同，即场强方向相同，且与中垂面向均相同，即场强方向相同，且与中垂面(线线)垂直垂直关于关于O点对称的两点点对称的两点A与与A、B与与B的场强等的场强等大同向大同向即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)3.(2010年高考海南卷年高考海南卷)如图如图614，M、N和和P是是以以MN为直径的半圆弧上的三点，为直径的半圆弧上的三点，O点为半圆弧的点为半圆弧的圆心，圆心，MO
13、P60.电荷量相等、符号相反的两电荷量相等、符号相反的两个点电荷分别置于个点电荷分别置于M、N两点，这时两点，这时O点电场强度点电场强度的大小为的大小为E1；若将；若将N点处的点电荷移至点处的点电荷移至P点，则点，则O点的场强大小变为点的场强大小变为E2，E1与与E2之比为之比为()图图614经典题型探究经典题型探究题型一题型一库仑定律的应用库仑定律的应用例例例例1 1(2011年年宁宁波波质质检检)两两个个放放在在绝绝缘缘架架上上的的相相同同金金属属球球，相相距距r，球球的的半半径径比比r小小得得多多，带带电电荷荷量量大大小小分分别别为为q和和3q，相相互互斥斥力力为为3F.现现让让这这两两
14、个个金金属属球球相相接接触触，然然后后分分开开，仍仍放放回回原原处处，则它们之间的相互作用力将变为则它们之间的相互作用力将变为()【答案】【答案】C(2011年瑞安中学检测年瑞安中学检测)如图如图615所示，所示，M、N为两个固定的等量同种正电荷，在其连线的中垂为两个固定的等量同种正电荷，在其连线的中垂线上的线上的P点放一个静止的负电荷点放一个静止的负电荷(重力不计重力不计)，下列，下列说法中正确的是说法中正确的是()题型二题型二电场线分布特点的应用电场线分布特点的应用例例例例2 2图图615A从从P到到O，可能加速度越来越小，速度越来越，可能加速度越来越小，速度越来越大大B从从P到到O，可能
15、加速度先变大，再变小，速度，可能加速度先变大，再变小，速度越来越大越来越大C越过越过O点后，加速度一直变大，速度一直变小点后，加速度一直变大，速度一直变小D越过越过O点后，加速度一直变小，速度一直变小点后，加速度一直变小，速度一直变小【解析解析】电场线分布如图电场线分布如图616.图图616根据上图可以定性看出，中垂线上的场强并非根据上图可以定性看出，中垂线上的场强并非单调变化，而是有一个电场线分布密集区域，单调变化，而是有一个电场线分布密集区域，即场强应该存在最大值由于即场强应该存在最大值由于P点与场强最大值点与场强最大值点位置关系的不确定性，点电荷从点位置关系的不确定性，点电荷从PO的过程
16、的过程中，电场力可能是先变大后变小，加速度随之中，电场力可能是先变大后变小，加速度随之先变大后变小；也可能电场力一直变小，加速先变大后变小；也可能电场力一直变小，加速度一直变小，在到达度一直变小，在到达O点之前，电场力一直表现点之前，电场力一直表现为引力，速度一定是一直变大的，在为引力，速度一定是一直变大的，在O点时加速点时加速度为零，速度最大该电场关于直线度为零，速度最大该电场关于直线MN对称，对称，电荷越过电荷越过O点后的运动也不一定是单调变化的，点后的运动也不一定是单调变化的，综上所述，正确选项为综上所述，正确选项为A、B.【答案答案】AB【方法技巧方法技巧】根据电场线分布特根据电场线分
17、布特点解决这一类题的关键是能正确画点解决这一类题的关键是能正确画出电场线的分布图出电场线的分布图变式训练变式训练2如图如图617为两个点电荷在真空中为两个点电荷在真空中所产生电场的电场线所产生电场的电场线(方向未标出方向未标出)图中图中C点为两点为两点电荷连线的中点，点电荷连线的中点，MN为两点电荷连线的中垂为两点电荷连线的中垂线，线，D为中垂线上的一点，电场线的分布关于为中垂线上的一点，电场线的分布关于MN左右对称则下列说法中正确的是左右对称则下列说法中正确的是()图图617A这两点电荷一定是等量异种电荷这两点电荷一定是等量异种电荷B这两点电荷一定是等量同种电荷这两点电荷一定是等量同种电荷C
18、D、C两点的电场强度一定相等两点的电场强度一定相等DC点的电场强度比点的电场强度比D点的电场强度小点的电场强度小解析：解析：选选A.由电场线分布的特征可知，产生电场由电场线分布的特征可知，产生电场的电荷一定是等量异种电荷，的电荷一定是等量异种电荷，A正确；正确；D、C两两点电场线的疏密程度不同，点电场线的疏密程度不同，D、C两点的电场强两点的电场强度不同，度不同，C不正确；不正确；C点电场线较密，电场强度点电场线较密，电场强度大，大，D不正确不正确(满分样板满分样板12分分)(2011年北京东城区检测年北京东城区检测)如图如图618所示，一带电荷量为所示，一带电荷量为q、质量为、质量为m的小物
19、块处于一倾角为的小物块处于一倾角为37的光滑斜面上，当整个的光滑斜面上，当整个装置被置于一水平向右的匀强电场中，小物块恰装置被置于一水平向右的匀强电场中，小物块恰好静止重力加速度取好静止重力加速度取g，sin370.6，cos370.8.求：求：题型三题型三带电体在电场中的力学分析带电体在电场中的力学分析例例3图图618(1)水平向右电场的电场强度的大小；水平向右电场的电场强度的大小；(2)若将电场强度减小为原来的若将电场强度减小为原来的1/2，小物块的加，小物块的加速度是多大；速度是多大；(3)电场强度变化后小物块下滑距离电场强度变化后小物块下滑距离L时的动能时的动能图图619【答案答案】见
20、解题样板见解题样板【规律总结规律总结】电场力虽然从本质上有别于力电场力虽然从本质上有别于力学中的重力、弹力、摩擦力，但产生的效果服学中的重力、弹力、摩擦力，但产生的效果服从于牛顿力学中的所有规律，因此，有关电场从于牛顿力学中的所有规律，因此，有关电场力作用下带电体的运动问题，应根据力学解题力作用下带电体的运动问题，应根据力学解题思路去分析思路去分析.变式训练变式训练3如图如图6110所示，绝缘水平面上静所示，绝缘水平面上静止着两个质量均为止着两个质量均为m、电荷量均为、电荷量均为Q的物体的物体A和和B(A、B均可视为质点均可视为质点)，它们间的距离为，它们间的距离为r，与水平，与水平面间的动摩擦因数均为面间的动摩擦因数均为，求：，求：(1)A受的摩擦力为多大？受的摩擦力为多大？(2)如果将如果将A的电荷量增至的电荷量增至4Q，两物体开始运动，两物体开始运动，当它们的加速度第一次为零时，当它们的加速度第一次为零时，A、B各运动了多各运动了多远距离？远距离？图图6110
