新教科版第8章第1讲电场力的性质课件（42张）

第1讲电场力的性质第八章内容索引0102强基础固本增分研考点精准突破课程标准1.通过实验了解静电现象。能用原子结构模型和电荷守恒的知识分析静电现象。2.知道点电荷模型。知道两个点电荷间相互作用的规律。体会探究库仑定律过程中的科学思维和方法。3.知道电场是一种物质。了解电场强度,体会用物理量之比定义新物理量的方法。会用电场线描述电场。4.了解生产生活中关于静电的利用与防护。5.知道静电场中的电荷具有电势能。了解电势能、电势和电势差的含义。知道匀强电场中电势差与电场强度的关系。能分析带电粒子在电场中的运动情况,能解释相关的物理现象。6.观察常见电容器,了解电容器的电容,观察电容器的充、放电现象。能举例说明电容器的应用核心素养

试题情境生活实践类在日常生产生活、科技方面的主要试题情境有示波管的原理与应用、电容器种类、电容器的应用以及静电的防止与应用等具体问题学习探索类涉及的主要问题是描述电场性质的有关物理量的理解与应用,带电粒子在电场中的平衡、加速、偏转问题等强基础固本增分一、静电现象

电荷守恒定律1.电荷(1)两种电荷:自然界中只存在两种电荷——正电荷和负电荷。同种电荷相互

排斥

,异种电荷相互

吸引

。

不是带电体

密立根最早用油滴实验测出(2)元电荷:电荷的多少叫电荷量,把最小的电荷量叫作元电荷,用e表示。通常取e=

1.60×10-19

C。

2.起电方式:摩擦起电、接触起电、

感应

起电。

3.电荷守恒定律内容:电荷既不会创生,也不会消灭,它只能从一个物体转移到另一个物体,或者从物体的一部分转移到另一部分;在转移过程中,电荷的总量保持不变。易错辨析·判一判(1)摩擦起电、接触起电、感应起电的带电实质是创造电荷,或电荷消失。(

×

)(2)油罐车尾部拖有落地金属链条,金属链条不能防止静电现象带来的危险。(

×

)(3)物体通常呈现电中性,是因为所带的正电荷数目和负电荷数目相等。(

√

)(4)自然界只有两种电荷,点电荷和元电荷。(

×

)二、点电荷及库仑定律是理想化模型,类似于质点1.点电荷:当带电体之间的距离比它们自身的大小大得多,以致带电体的

形状

、

大小

及电荷分布状况对它们之间的作用力的影响可以忽略时,可以将带电体视为点电荷。

2.库仑定律(1)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

成正比,与它们的距离的

二次方

成反比,作用力的方向在它们的连线上。

(2)表达式:F=,式中k=9.0×109N·m2/C2,叫作静电力常量。

库仑用扭秤测出

(3)适用条件:①真空中;②

点电荷

。

均匀带电的绝缘球可以视为点电荷易错辨析·判一判(5)两个带电体无论多大,只要它们之间的距离远大于它们的大小,这两个带电体就可以看作点电荷。(

√

)(6)两个带电的金属小球,不一定能将它们作为电荷集中在球心的点电荷处理。(

√

)三、电场、电场强度及电场线1.电场

法拉第最早提出基本性质:对放入其中的电荷有

力

的作用。

2.电场强度(1)意义:描述电场强弱的物理量,描述静电力的性质的物理量。比值定义法(3)方向定义:规定

正电荷

在电场中某点所受静电力的方向为该点的电场强度方向。

(4)点电荷的电场强度决定式:E=,适用于计算真空中的点电荷产生的电场。(5)电场强度的叠加: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

矢量和

。

3.电场线

不是电荷的运动轨迹(1)为了形象地描述电场中各点电场强度的

强弱

及

方向

,在电场中画出一些有方向的曲线,曲线上每点的

切线

方向都跟该点的电场强度方向一致,曲线的

疏密

表示电场的强弱。

(2)电场线的特点(3)典型电场的电场线

教材情境·想一想阅读人教版教材必修第三册P16“科学方法”——用物理量之比定义新物理量,完成下面题目。在你学过的物理量中还有哪些是比值定义的呢?答案

加速度、电流、磁感应强度等。研考点精准突破考点一库仑定律及库仑力作用下的平衡问题(师生共研)1.对库仑定律的理解(1)F=

,r指两点电荷间的距离。对可视为点电荷的两个均匀带电球,r为两球的球心间距。(2)当两个电荷间的距离r→0时,电荷不能视为点电荷,它们之间的静电力不能认为趋于无限大。2.三个自由点电荷的平衡问题(1)条件:两个点电荷在第三个点电荷处的合电场强度为零,或每个点电荷受到的两个库仑力必须大小相等,方向相反。(2)规律3.求解涉及库仑力的平衡问题的解题思路涉及库仑力的平衡问题与纯力学平衡问题分析方法一样,受力分析是基础,应用平衡条件或牛顿第二定律是关键,都可以通过解析法、图示法或两种方法相结合解决问题,但要注意库仑力的大小随着电荷间距变化的特点。典例1.(多选)(2021湖北卷)如图所示,一匀强电场电场强度E大小未知、方向水平向右。两根长度均为L的绝缘轻绳分别将小球M和N悬挂在电场中,悬点均为O。两小球质量均为m、带等量异种电荷,电荷量大小均为q(q>0)。平衡时两轻绳与竖直方向的夹角均为θ=45°。若仅将两小球的电荷量同时变为原来的2倍,两小球仍在原位置平衡。已知静电力常量为k,重力加速度大小为g,下列说法正确的是(

)带正电荷

带正电荷思维点拨

本题考查库仑定律、受力分析以及共点力的平衡。隔离法,分别选M和N为研究对象,根据受力平衡确定电性;根据受力平衡分两种情况列方程求解。答案

BC解析

对小球M受力分析如图甲所示,对小球N受力分析如图乙所示,由受力分析图可知小球M带负电,小球N带正电,故B正确,A错误;由几何关系可知,对点演练1.(2023湖南长沙模拟)如图所示,光滑绝缘水平面上有质量分别为m和2m的带异种电荷的小球A、B。有方向水平向右,大小为F的力作用在小球B上,当小球A、B间的距离为L时,两小球可保持相对静止。若改用方向水平向左,大小为

F的力作用在小球A上,两小球仍能保持相对静止,则此时小球A、B间的距离为(

)答案

C解析

设小球A、B的电荷量分别为q1、q2,则由题意得,当大小为F的力作用在小球B上,小球A、B间的距离为L时,两小球可保持相对静止,即两小球2.(2022广东模拟)绝缘水平面内某处隐藏一带电体(视为点电荷),如图所示,将电荷量为q的正试探电荷放在O点时,试探电荷所受静电力的大小为F、方向向右(沿x轴正方向),将试探电荷向右移动至与O点距离为d的A点时,试探电荷所受静电力的大小为4F、方向向右。静电力常量为k,不考虑其他电场的影响。带电体的电荷量为(

)答案

B解析

由于正试探电荷在O、A两点所受静电力方向均向右,且试探电荷在A点所受静电力大于它在O点所受静电力,因此带电体带负电,且在A点的右侧。设带电体的电荷量为Q,带电体到A点的距离为s,根据库仑定律有考点二电场强度的矢量性以及大小的计算(师生共研)1.电场强度的三个计算公式

2.电场强度的一般计算方法电场强度是静电学中极其重要的概念,也是高考中常考的一个基本概念。关于电场强度的计算,主要方法有:(1)定义式法定义式法就是首先根据力学规律、物体平衡条件、牛顿运动定律、动能定理或动量定理先求出带电物体在电场中所受到的静电力F,然后再由电场强度的定义式E=求出电场强度E。3.分析电场叠加问题的一般步骤(1)确定分析计算的空间位置;(2)分析该处有几个分电场,先计算出各个分电场在该点的电场强度的大小和方向;(3)依次利用平行四边形定则求出矢量和。典例2.(2021湖南卷)如图所示,在(a,0)位置放置电荷量为q的正点电荷,在(0,a)位置放置电荷量为q的负点电荷,在距P(a,a)为

a的某点处放置正点电荷Q,使得P点的电场强度为零。则Q的位置及电荷量分别为(

)思维点拨

先确定两等量异种点电荷在P点的电场强度大小和方向,然后再根据三点电荷的合电场强度为0,确定Q的位置及电荷量。答案

B对点演练3.(2022山东卷)半径为R的绝缘细圆环固定在图示位置,圆心位于O点,环上均匀分布着电荷量为Q的正电荷。点A、B、C将圆环三等分,取走A、B处两段弧长均为Δl的小圆弧上的电荷。将一点电荷q置于OC延长线上距O点为2R的D点,O点的电场强度刚好为零。圆环上剩余电荷分布不变,q为(

)答案

C解析

若再取走C处弧长为Δl的小圆弧上的电荷,根据对称性,细圆环上剩余电荷产生的电场在O点的电场强度为零,即取走A、B处电荷后,细圆环上电荷产生的电场在O点的电场强度等于C处小圆弧上电荷产生的电场在O点的电场强度。因为O点电场强度为零,说明C处小圆弧上的电荷产生的电4.一半径为R的圆环上,均匀地带有电荷量为Q的电荷,在垂直于圆环平面的对称轴上有一点P,它与环心O的距离OP=L。设静电力常量为k,关于P点的电场强度E,下列四个表达式正确的是(

)答案

D考点三电场线的理解及应用(自主探究)1.两种等量点电荷的电场强度及电场线的比较

比较等量异种点电荷等量同种点电荷电场线分布图

电荷连线上的电场强度沿连线先变小后变大O点最小,但不为零O点为零中垂线上的电场强度O点最大,向外逐渐减小O点最小,向外先变大后变小关于O点对称位置的电场强度A与A'、B与B'、C与C'等大同向等大反向2.“电场线+运动轨迹”组合模型(1)“运动与力两线法”——画出“速度线”(运动轨迹在初始位置的切线)与“力线”(在初始位置电场线的切线),从二者的夹角情况来分析曲线运动的情况。(2)“三不知时要假设”——电荷的正负、电场强度的方向(或等势面电势的高低)、电荷运动的方向,是题意中相互制约的三个方面。若已知其中的任意一个,可顺次向下分析判定各待求量;若三个都不知(三不知),则要用“假设法”分别讨论各种情况。3.电场线的应用(涉及电势部分将在下一节进一步研究)对点演练5.(2023湖南常德模拟)如图所示,实线表示某电场的电场线(方向未标出),虚线是一带负电的粒子只在静电力作用下的运动轨迹,M和N是轨迹上的两点。设M点和N点的电势分别为φM、φN,粒子在M点和N点时加速度大小分别为aM、aN,速度大小分别为vM、vN,电势能分别为EpM、EpN,下列判断正确的是(

)A.vM<vN,φM<φNB.vM>vN,aM>aNC.φM<φN,EpM<EpND.aM<aN,EpM<EpN答案

A解析

带电粒子所受静电力指向轨迹弯曲的内侧,根据带电粒子受力情况可知,若粒子从M到N运动,静电力做正功,动能增大,电势能减小,故带负电粒子通过M点时的动能比通过N点时的动能小,即有vM<vN,在M点具有的电势能比在N点具有的电势能大,则有EpM>EpN;若粒子从N到M运动结论不变;带电粒子所受静电力指向轨迹弯曲的内侧,电场线与等势面垂直,且由于带电粒子