高中物理 1.3 电场及其描述课件 鲁科版选修31.ppt

第3节电场及其描述 第1章静电场 学习目标 第1章静电场 一 电场及电场力1 电荷的周围存在 带电体间的相互作用是通过周围的 发生的 2 电场的基本性质是对处在其中的 有力的作用 二 电场强度1 实验探究 1 试探电荷 用来检验电场是否存在及其 分布情况的电荷 是对所要研究的电场的影响可忽略的电荷 它的特点是电荷量 线度 电场 电场 电荷 强弱 足够小 足够小 2 实验 用挂在细线下端的带电小球作为试探电荷 把这个试探电荷先后放在带电体a产生的电场中的不同位置 如图所示 可以观察到离带电体a越远 细线偏离的角度 越小 电荷量 不同 不同 位置 电荷量 2 电场强度 1 定义 放入电场中某点的电荷所受 与它的 的比值 简称场强 用e表示 2 公式 e 3 方向 与 在该点所受电场力的方向相同 4 单位 牛每库 符号为n c 5 物理意义 反映电场的 电场力f 电荷量q f q 正电荷 强弱 2 匀强电场 物理学中把 都处处相同的电场叫做匀强电场 点电荷 电荷量 距离的平方 大小和方向 四 电场线1 电场线 用来形象直观地描述电场的曲线 曲线上任一点的 表示该点的电场强度的方向 2 电场线的特点 1 电场线是为了形象地描述电场而假想的 实际并不存在 2 任意两条电场线 3 电场线的疏密表示电场强度的 4 电场线总是起自 或 止于 或 不会在没有电荷的地方起始或终止 切线方向 线 不相交 大小 正电荷 无穷远处 负电荷 无穷远处 电场强度的理解 2 电场强度与电场力的比较 电荷在电场中所受力 反映电场的力的属 由电场和电荷共同决定 仅由电场自身决定 f qe 正电荷受力与e同向负电荷受力与e反向 规定e的方向为正电荷在该点的受力方向 n n c f qe 普遍适用 泉州高二检测 n处为电荷量为8 10 7c的正电荷 在其电场中一点m上 放一个电荷量为1 2 10 9c正电荷 它受到的电场力为6 10 6n 方向向东 两电荷均可看做点电荷 求 1 m点的电场强度大小和方向 2 如果在m点放置另一个电荷量为3 6 10 6c的负点电荷 求它受到的电场力的大小和方向 此时m点的电场强度大小和方向如何变化 思路探究 电场中某点电场强度由谁决定 如何计算 答案 1 5 0 103n c方向向东 2 见解析 1 上题中 1 如果在m点不放电荷 则m点的电场强度多大 2 若不考虑对方电荷的影响 m处电荷量为1 2 10 9c正电荷产生的电场在n处的场强多大 答案 1 5 0 103n c 2 7 5n c 电场强度大小的定义式 由比值法引入 与f和q无关 反映某点电场的性质 适用于一切电场 真空中点电荷的场强的决定式 由库仑定律和场强的定义式导出 真空中 点电荷 电场强度由电场本身决定 与试探电荷无关 不能理解为与f成正比 与q成反比 c 借题发挥 2 下列说法中正确的是 a 电场强度反映了电场的力的性质 因此场中某点的场强与检验电荷在该点所受的电场力成正比b 电场中某点的场强等于f q 但与检验电荷的受力大小及带电量无关c 电场中某点的场强方向即检验电荷在该点的受力方向d 公式e f q和e kq r2对于任何静电场都是适用的 b 1 电场线的疏密和场强的关系的常见情况按照电场线的画法的规定 场强大的地方电场线密 场强小的地方电场线疏 在图甲中ea eb 但若只给一条直电场线 如图乙所示 则无法由疏密程度来确定a b两点的场强的大小 对此情况可有多种推理判断 对电场线的理解 若是正点电荷电场中的一根电场线 则ea eb 若是负点电荷电场中的一根电场线 则ea eb 若是匀强电场中的一根电场线 则ea eb 2 电场线与带电粒子在电场中的运动轨迹的比较 1 在电场中并不存在 是为研究电场方便而人为引入的 2 曲线上各点的切线方向即为该点的场强方向 同时也是正电荷在该点的受力方向 即正电荷在该点产生加速度的方向 1 粒子在电场中的运动轨迹是客观存在的 2 轨迹上每一点的切线方向即为粒子在该点的速度方向 但加速度的方向与速度的方向不一定相同 粒子做曲线运动时 速度方向与加速度方向不在一条直线上 所以粒子只在电场力作用下做曲线运动时 电场线与轨迹不重合 在满足以下条件时 电场线与带电粒子的运动轨迹重合 1 电场线是直线 2 带电粒子只受电场力作用 或受其他力 但方向沿电场线所在直线 3 带电粒子初速度为零或初速度方向沿电场线所在的直线 如图是某静电场的一部分电场线的分布情况 下列说法中正确的是 a 这个电场可能是负点电荷的电场b 点电荷q在a点处受到的电场力比在b点处所受到的电场力大c 点电荷q在a点处的瞬时加速度比在b点处的瞬时加速度小 不计重力 d 负电荷在b点处受到的电场力的方向沿b点切线方向 b 解析 电场线的疏密反映了电场强度的大小 而加速度的大小关键是看电场力的大小 判断a b两处电场线是a密b疏 所以ea eb 由f qe 得fa fb 则b正确 由f ma知a f 而f e 则aa ab 故c错误 负点电荷产生的电场线是直线 a错误 而负电荷在b点受到的电场力方向应该与b点处电场强度的方向相反 d错误 故选b 3 1 上图中电场线是匀强电场的电场线吗 2 若在b点自由释放一带电粒子 仅在电场力作用下一定沿电场线运动到c点吗 解析 1 匀强电场的电场线是等间距的平行线 故上图中不是匀强电场的电场线 2 电场线不是带电粒子的运动轨迹 故从b点自由释放的粒子轨迹不沿电场线 答案 1 不是 2 不一定 由电场线和带电粒子的轨迹判断粒子运动的方法1 分析带电粒子在电场中运动轨迹问题时 应注意 1 做曲线运动的粒子所受合外力方向指向曲线凹侧 2 速度方向沿轨迹的切线方向 2 具体分析方法是 1 根据带电粒子的运动轨迹弯曲方向 判断出受力方向和初速度的方向 2 把电场线方向 受力方向与电性相联系 3 把电场线的疏密和受力大小 加速度大小相联系 4 把电场力做功与能量的变化相联系 范例 实线为三条未知方向的电场线 从电场中的m点以相同的速度飞出a b两个带电粒子 a b的运动轨迹如图中的虚线所示 a b只受电场力作用 则 a a一定带正电 b一定带负电b 电场力对a做正功 对b做负功c a的速度将减小 b的速度将增大d a的加速度将减小 b的加速度将增大 思路点拨 解此题的关键有两点 1 正确理解曲线运动的条件 2 正确应用功能关系 d 解析 由a b的弯曲方向来看两个粒子所带的电性相反 但因为电场线的方向未知 故不能判断两个粒子谁正谁负 a错误 电场力对a b两个粒子均做正功 两粒子的动能均增大 则速度也增大 b c均错误 a向电场线疏处运动 电场强度减小 电场力减小 加速度减小 而b向电场线密处运动 故加速度增大 d正确 故选d 名师