高中物理 第一章 静电场 3 电场强度课件课件 新人教版选修31.ppt

3电场强度 1 了解电荷周围存在电场 电荷间的相互作用是通过电场来实现的 2 理解电场强度的定义 公式 单位和方向 掌握电场强度矢量的叠加 并进行简单计算 3 识别常见电场的电场线特征 理解匀强电场的定义及电场线分布特征 教学目标 重点 掌握电场 电场强度 电场线 匀强电场的特征 难点 电场强度的叠加 点电荷的电场的理解与应用 重点难点 教学中注意两种方法 类比思维法和比值定义法 类比思维法 电场是学生新接触的抽象概念 可结合初中已有的磁场概念对电场认识 并结合具体实例理解电场这种特殊物质 电场的叠加可类比力的合成 要明确电场线的特点并指出引入电场线的意义 比值定义法 电场强度与以往学习过的物质的密度 比热容 导体的电阻r 等类似 都是用两个物理量的比值来定义的 它们有共性 凡是用比值来定义的物理量只与比值有关 而与比例式中的两个物理量无关 若比值为恒量 则反映了物质的某种性质 教学建议 导入一 师 在我们所学习过的各种力中 有些力必须发生在相互接触的物体间 有些力可发生在不直接接触的物体间 请同学们回想一下 哪些力必须发生在相互接触的物体间 哪些力可发生在不直接接触的物体间 生 拉力 支持力 压力和摩擦力都是接触力 万有引力 磁力以及我们刚学的静电力不接触也能产生 师 这些不直接接触的物体间的相互作用是如何发生的呢 历史上万有引力曾被认为是一种既不需要媒介 也不需经历时间 而是超越空间直接发生的作用 新课导入 力 并被称为超距作用 牛顿不赞成这种观点 认为这种想法荒唐之极 但他没有提出自己的具体观点 因而超距作用的坚持者仍把万有引力当成是超距作用的典范 上节课我们学习了真空中两个点电荷间相互作用的规律 库仑定律 它与万有引力定律极为相似 也遵循着平方反比的规律 两个电荷并没有相互接触 那么 它们是通过什么而发生相互作用的呢 是否像万有引力一样 也是一种超距力呢 尽管当时多数科学家难于接受这样的观点 但他们未能解决这 新课导入 个问题 使人们摆脱这一困境的是英国物理学家 化学家法拉第 法拉第在实验中发现 电作用和磁作用跟电荷或磁体之间的介质有关 在不同介质中进行同样的实验 作用效果不同 这引起法拉第对电磁作用本质的深思 他认为 电力和磁力不可能是超越空间并与介质无关的超距作用 并提出 电荷或磁体在空间产生电场或磁场 正是通过场 才把电作用或磁作用传递到别的电荷或磁体 本节课 我们来讨论电荷间的相互作用 新课导入 导入二 一个物体没有与地球接触 也能受到重力作用 重力是由重力场传递的 带电的物体没有与其他电荷接触 也会产生静电作用力 那么静电力是如何发生的 是什么物质传递了静电作用力 实际上 在任何电荷周围都存在一种物质 电场 电场虽然看不见也摸不着 但可以通过它所表现的性质反映出来 电场有两个基本性质 一是对放入其中的电荷有力的作用 二是使放入其中的电荷具有电势能 本节主要学习描述电场的力的性质的物理量 电场强度及形象地描述电场的工具 电场线 新课导入 1 电场的产生 电荷在其周围产生 电场是周围存在的一种特殊物质 2 基本性质 电场对放入其中的电荷产生 电场 知识必备 知识点一 电荷 电场 力的作用 1 定义 放入电场中某点的电荷所受的跟它的的比值 叫作该点的电场强度 通常简称 2 定义式 3 单位 4 方向 电场强度的方向跟在该点所受静电力的方向相同 5 叠加 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和 这叫作电场强度的叠加 6 点电荷的电场强度 e 电场强度 知识必备 知识点二 静电力f 电荷量q 矢量 场强 牛每库 n c 正电荷 1 概念 电场线是为了而引入的假想曲线 曲线上每一点的表示该点的场强方向 2 特点 1 电场线始于 终止于 2 电场强度较大的地方电场线 电场强度较小的地方电场线 可用电场线的疏密来表示电场强度的相对大小 电场线 知识必备 知识点三 形象地描述电场 切线方向 正电荷或无限远处 无限远处或负电荷 较密 较疏 3 常见电场的电场线分布 如图1 3 1所示 知识必备 图1 3 1 1 定义 电场中各点电场强度的 这样的电场就叫作匀强电场 2 电场线分布特点 间隔的平行直线 3 产生 相距很近 带有电荷的一对平行金属板之间的电场 边缘附近除外 可看作是匀强电场 匀强电场 知识必备 知识点四 大小相等 方向相同 相等 等量异种 学习互动 对电场强度的理解 考点一 学习互动 学习互动 例1 多选 图1 3 2甲中ab是一个点电荷形成的电场的一条电场线 图乙则是电场线上p q两点处的试探电荷所受电场力的大小与其电荷量间的函数关系图像 下列说法正确的是 a 场源电荷在p点左侧b 场源电荷在p q之间c 场源电荷在q点右侧d 因为不知场源电荷的电性 所以无法确定场强方向 图1 3 2 学习互动 答案 ad 解析 由f eq和图乙可知 ep eq 故场源电荷离p点较近 因为图甲中ab是一个点电荷形成的电场的一条电场线 如果场源电荷在p q之间 则ab就是两条电场线了 所以场源电荷在p点左侧 a正确 b c错误 如果场源电荷为正电荷 则场强方向由p指向q 如果场源电荷为负电荷 则场强方向由q指向p 由于不知道场源电荷的电性 故无法确定场强方向 d正确 学习互动 例2在真空中的o点放一个电荷量q 1 0 10 9c的点电荷 直线mn通过o点 o m的距离r 30cm m点放一个电荷量q 1 0 10 10c的试探电荷 如图1 3 3所示 静电力常量k 9 0 109n m2 c2 1 求试探电荷在m点受到的作用力 2 求m点的场强 3 求拿走试探电荷后m点的场强 4 拿走试探电荷后 m n两点的场强哪个大 图1 3 3 学习互动 想一想 如果空间同时有两个或两个以上的场源电荷 某点的电场强度又怎么求呢 学习互动 电场的叠加 考点二 要点总结 电场强度是矢量 场强的叠加本质是矢量叠加 所以叠加应该遵循平行四边形定则 学习互动 学习互动 例3如图1 3 4所示 真空中相距为r的两个点电荷a b所带电荷量分别为 q和 q 静电力常量为k 求 1 两点电荷连线的中点o处的场强 2 在两点电荷连线的中垂线上距a b两点电荷都为r的o 点处的场强 图1 3 4 学习互动 想一想 等量同种或异种点电荷的电场线分布是怎样的 电场中存在蜘蛛网一样的线吗 电场线之间的空白区域的电场强度为零吗 学习互动 电场线的应用 考点三 要点总结 1 满足以下条件时 带电粒子运动轨迹才和电场线重合 1 电场线是直线 2 带电粒子初速度为零或初速度方向与电场线方向平行 2 等量同种点电荷的电场线分布特点 1 对称性 关于中心点o对称的各点的电场强度均大小相等 方向相反 如图1 3 5甲中的a b两点 2 两点电荷连线的中点o的场强为零 两点电荷连线的中垂线上有两个场强最大的点且关于o点对称 学习互动 3 等量异种点电荷的电场线分布特点 1 对称性 关于中心点o对称的各点的场强大小和方向均相同 如图1 3 5乙中的a b两点 2 两点电荷连线的中垂线上各点的场强方向均相同 但大小不等 其中心点o的场强是两点电荷连线上场强最小的点 却是两点电荷连线的中垂线上场强最大的点 学习互动 甲 乙 图1 3 5 学习互动 例4如图1 3 6所示 一电子在等量异种点电荷连线的中垂线上沿a o b匀速飞过 电子重力不计 则电子所受的除静电力之外的另一个力的大小和方向变化的情况是 a 先变大后变小 方向水平向左b 先变大后变小 方向水平向右c 先变小后变大 方向水平向左d 先变小后变大 方向水平向右 图1 3 6 学习互动 答案 b 解析 由于电子从a到b一直做匀速运动 即合力为0 所以另一个力一定与电子所受的静电力等大反向 故可以通过静电力的变化来间接判断另一个力的变化情况 由等量异种点电荷的电场线分布特点及场强情况可知 中垂线上各点的场强方向均相同且水平向右 负电荷所受的静电力方向与场强方向相反 所以电子所受的静电力始终水平向左 另一个力的方向一定水平向右 又因o点的场强是中垂线上场强最大的点 故静电力先变大后变小 则另一个力也一定先变大后变小 选项b正确 备用习题 图1 3 7 备用习题 备用习题 备用习题 图1 3 12 备用习题 备用习题 5 n n 1 个电荷量均为q q 0 的小球均匀分布在半径为r的圆周上 如图1 3 13所示 移去位于圆周上p点的一个小球 则圆心o点处的电场强度大小为 电场方向 已知静电力常量为k 图1 3 13 自我检测 1 电场强度 多选 图1 3 7是电场中某点的电场强度e及放在该点处的试探电荷所受电场力f与所带电荷量q之间的函数关系图像 其中正确的是 答案 ad 解析 电场中某点的电场强度与试探电荷无关 a正确 b错误 由f qe可知 f q图线为过原点的倾斜直线 d正确 c错误 图1 3 7 自我检测 2 电场强度 下列关于电场强度的说法中正确的是 a 公式e 只适用于真空中点电荷产生的电场b 由公式e 可知 电场中某点的电场强度e与试探电荷在电场中该点所受的静电力成正比c 在公式f k中 k是点电荷q2产生的电场在点电荷q1处的电场强度大小 而k是点电荷q1产生的电场在点电荷q2处的电场强度大小d 由公式e 可知 在离点电荷非常近的地方 r 0 电场强度e可达无穷大 自我检测 自我检测 3 电场线 2017 浏阳一中期中 如图