《电场的力的性质》.ppt

第一节电场的力的性质第一节电场的力的性质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 1电荷电荷(1)(1)元电荷：电荷量为元电荷：电荷量为e e_ _ _的电荷叫做的电荷叫做元电荷质子和电子均带元电荷电荷量元电荷质子和电子均带元电荷电荷量(2)(2)点电荷：点电荷：_对研究问题的影响可忽略不对研究问题的影响可忽略不计的带电体称为点电荷计的带电体称为点电荷2 2电荷守恒定律电荷守恒定律(1)(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、感应起电1.61.610101919 C C形状和大小形状和大小(2)(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)(3)内容：电荷既不会创生，也不会消灭，它只能从内容：电荷既不会创生，也不会消灭，它只能从一个物体一个物体_到另一个物体，或者从物体的一部到另一个物体，或者从物体的一部分分_到另一部分；在转移过程中，电荷的总量到另一部分；在转移过程中，电荷的总量保持保持_特别提示：特别提示：当完全相同的带电金属球相接触时，同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分种电荷电量平均分配，异种电荷先中和后平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 1内容：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与内容：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它们的电荷量的乘积成_，与它们的，与它们的_成反比，作用力的方向在它们的连线上成反比，作用力的方向在它们的连线上2 2公式：公式：_ .式中的式中的k k9.09.010109 9 N Nmm2 2/C/C2 2，叫做静电力常量，叫做静电力常量3 3适用条件：适用条件：(1)_(1)_ ；(2)(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，它们不能视为点电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，但它们之间仍存在库仑力荷，库仑定律不再适用，但它们之间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、电场强度和电场线三、电场、电场强度和电场线1 1电场电场(1)(1)定义：存在于电荷周围，能传递电荷间相互作用的定义：存在于电荷周围，能传递电荷间相互作用的一种特殊物质一种特殊物质(2)(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 2电场强度电场强度(1)(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)(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_跟它跟它的的_的比值的比值电场电场力力F电电荷量荷量q(3)(3)公式：公式：E E .单位：单位：V/mV/m或或N/C.N/C.(4)(4)方向：方向：_在该点的受力方向，是在该点的受力方向，是矢量矢量(5)(5)决定因素：电场强度取决于电场本身，与决定因素：电场强度取决于电场本身，与q q无关无关3 3电场线及特点电场线及特点(1)(1)电场线：电场线是画在电场中的一条条有方向的曲电场线：电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线，曲线上每点的线，曲线上每点的_方向表示该点的电场强度方方向表示该点的电场强度方向向正电荷正电荷切线切线(2)(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_或或无限远处无限远处 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_匀强电场中电场线均匀分布；匀强电场中电场线均匀分布；电场线不是实际存在的，是为了描述电场引入的假电场线不是实际存在的，是为了描述电场引入的假象的曲线。象的曲线。正电荷正电荷负电荷负电荷大大(3)(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6 61 11)1)图图611特特别别提示：提示：(1)电场线电场线不是不是实际实际存在的存在的线线，而，而是是为为了形象地描述了形象地描述电场电场而假想的而假想的线线(2)电场电场中某点中某点场场强强的大小和方向与的大小和方向与该该点放不点放不放放电电荷以及所放荷以及所放电电荷的大小和荷的大小和电电性无关，由性无关，由电场电场本身决定本身决定课堂互动讲练课堂互动讲练一、一、应应用用库仑库仑定律需注意的定律需注意的问题问题1适用条件适用条件库仑库仑定律只适用于真空中的点定律只适用于真空中的点电电荷，当荷，当带电带电体体间间的距离的距离远远大于它大于它们们本身尺度本身尺度时时，可把，可把带电带电体看成体看成点点电电荷荷虽虽然从数学角度由然从数学角度由r0能得出能得出F的的结结论论，但从物理角度分析，但从物理角度分析，这这一一结论结论是是错误错误的，因的，因为为r0时时，两，两电电荷已不能再看成点荷已不能再看成点电电荷了荷了2三点三点电电荷平衡荷平衡问题问题如如图图612所示，在一条直所示，在一条直线线上的三点上的三点A、B、C，自由放置点，自由放置点电电荷荷QA、QB、QC，每个，每个电电荷在荷在库仑库仑力作用下均力作用下均处处于平衡状于平衡状态态的条件是：的条件是：(1)正、正、负电负电荷必荷必须须相互相互间间隔隔(两同两同夹夹异异)(2)QAQB，QCQB(两大两大夹夹小小)(3)若若QCQA则则QB靠近靠近QA(近小近小远远大大)图图612即即时应时应用用 (即即时时突破，小突破，小试试牛刀牛刀)1.(2011年宁波模年宁波模拟拟)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球球带带qA6.41016 C的正的正电电荷，荷，B球球带带qB3.21016 C的的负电负电荷，均可荷，均可视为视为点点电电荷求：荷求：(1)当它当它们们相距相距为为0.5 m时时，A、B间间的的库仑库仑力力为为多多大？大？(2)若将两球接触后再分若将两球接触后再分别别放回原放回原处处，A、B间间的的库库仑仑力又力又为为多大？多大？二、三个二、三个场场强强公式的比公式的比较较特特别别提提醒醒：使使用用以以上上三三个个公公式式时时一一定定要要注注意意它它们们的适用条件的适用条件即即时应时应用用 (即即时时突破，小突破，小试试牛刀牛刀)2.下列关于下列关于电场电场强强度的两个表达式度的两个表达式EF/q和和EkQ/r2的叙述，正确的是的叙述，正确的是()AEF/q是是电场电场强强度的定度的定义义式，式，F是放入是放入电场电场中中的的电电荷所受的力，荷所受的力，q是是产产生生电场电场的的电电荷的荷的电电荷量荷量BEF/q是是电场电场强强度的定度的定义义式，式，F是放入是放入电场电场中中电电荷受的力，荷受的力，q是放入是放入电场电场中中电电荷的荷的电电荷量，它适荷量，它适用于任何用于任何电场电场CEkQ/r2是点是点电电荷荷场场强强的的计计算式，算式，Q是是产产生生电电场场的的电电荷的荷的电电荷量，它不适用于匀荷量，它不适用于匀强强电场电场三、三、电场电场叠加叠加1叠加原理：多个点叠加原理：多个点电电荷在荷在电场电场中某点的中某点的电场电场强强度度为为各个点各个点电电荷荷单单独在独在该该点点产产生的生的电场电场强强度的矢度的矢量和，量和，这这种关系叫种关系叫电场电场强强度的叠加，度的叠加，电场电场强强度的度的叠加遵守平行四叠加遵守平行四边边形定形定则则2等量同种等量同种电电荷和等量异种荷和等量异种电电荷的荷的电场电场(1)等量同种等量同种电电荷的荷的电场电场如如图图613甲所示甲所示两点两点电电荷荷连线连线中点中点O处处的的场场强强为为零，此零，此处处无无电场电场线线两点两点电电荷荷连线连线中点中点O附近附近电场线电场线非常稀疏，但非常稀疏，但场场强强不不为为零零从两点从两点电电荷荷连线连线中点中点O沿中垂面沿中垂面(线线)到无限到无限远远，电场线电场线先先变变密后密后变变疏，即疏，即场场强强先先变变大后大后变变小小两点两点电电荷荷连线连线中垂中垂线线上各点的上各点的场场强强方向和方向和该该直直线线平行平行关于关于O点点对对称的两点称的两点A与与A，B与与B的的场场强强等大、等大、反向反向图图613(2)等量异种等量异种电电荷的荷的电场电场如如图图乙所示乙所示两点两点电电荷荷连线连线上各点的上各点的场场强强方向从正方向从正电电荷指荷指向向负电负电荷，沿荷，沿电场线电场线方向方向场场强强先先变变小再小再变变大大两点两点电电荷荷连线连线的中垂面的中垂面(线线)上，上，电场线电场线的方的方向均相同，即向均相同，即场场强强方向相同，且与中垂面方向相同，且与中垂面(线线)垂直垂直关于关于O点点对对称的两点称的两点A与与A、B与与B的的场场强强等等大同向大同向即即时应时应用用 (即即时时突破，小突破，小试试牛刀牛刀)3.(2010年高考海南卷年高考海南卷)如如图图614，M、N和和P是是以以MN为为直径的半直径的半圆圆弧上的三点，弧上的三点，O点点为为半半圆圆弧的弧的圆圆心，心，MOP60.电电荷量相等、符号相反的两荷量相等、符号相反的两个点个点电电荷分荷分别别置于置于M、N两点，两点，这时这时O点点电场电场强强度度的大小的大小为为E1；若将；若将N点点处处的点的点电电荷移至荷移至P点，点，则则O点的点的场场强强大小大小变为变为E2，E1与与E2之比之比为为()图图614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年年西西安安质质检检)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，则则它它们们之之间间的相互作用力将的相互作用力将变为变为()【答案答案】C (2009 (2009浙江卷浙江卷)如如图图所示，在光滑所示，在光滑绝缘绝缘水平面上放置水平面上放置3 3个个电电荷量均荷量均为为q q(q q0)0)的相同小球，小球之的相同小球，小球之间间用用劲劲度系数均度系数均为为k k0 0的的轻质弹轻质弹簧簧绝缘连绝缘连接当接当3 3个小球都个小球都处处在静止状在静止状态时态时，每，每根根弹弹簧簧长长度度为为l l.已知静已知静电电力常量力常量为为k k，若不考，若不考虑弹虑弹簧的静簧的静电电感感应应，则则每根每根弹弹簧的原簧的原长为长为()答案：答案：C (2011年淮安模年淮安模拟拟)如如图图，M、N为为两个固定的两个固定的等量同种正等量同种正电电荷，在其荷，在其连线连线的中垂的中垂线线上的上的P点放一点放一个静止的个静止的负电负电荷荷(重力不重力不计计)，下列，下列说说法中正确的是法中正确的是()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 2A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，可能加速度先，可能加速度先变变大，再大，再变变小，速度小，速度越来越大越来越大C越越过过O点后，加速度一直点后，加速度一直变变大，速度一直大，速度一直变变小小D越越过过O点后，加速度一直点后，加速度一直变变小，速度一直小，速度一直变变小小【解析解析】电场线电场线分布如分布如图图616.图图616【答案答案】AB【方法技巧方法技巧】根据根据电场线电场线分布特分布特点解决点解决这这一一类题类题的关的关键键是能正确画是能正确画出出电场线电场线的分布的分布图图变变式式训练训练2(2010年广年广东东东东莞莞调调研研)如如图为图为两个点两个点电电荷在真空中所荷在真空中所产产生生电场电场的的电场线电场线图图中中C点点为为两点两点电电荷荷连线连线的中点，的中点，MN为为两点两点电电荷荷连线连线的中的中垂垂线线，D为为中垂中垂线线上的一点，上的一点，电场线电场线的分布关于的分布关于MN左右左右对对称称则则下列下列说说法中正确的是法中正确的是()A这这两点两点电电荷一定是等量异种荷一定是等量异种电电荷荷B这这两点两点电电荷一定是等量同种荷一定是等量同种电电荷荷CD、C两点的两点的电场电场强强度一定相等度一定相等DC点的点的电场电场强强度比度比D点的点的电场电场强强度度小小解析：解析：选选A.由由电场线电场线分布的特征可知，分布的特征可知，产产生生电场电场的的电电荷一定是等量异种荷一定是等量异种电电荷，荷，A正确；正确；D、C两两点点电场线电场线的疏密程度不同，的疏密程度不同，D、C两点的两点的电场电场强强度不同，度不同，C不正确；不正确；C点点电场线较电场线较密，密，电场电场强强度度大，大，D不正确不正确3.(2009上海物理卷上海物理卷)两两带电带电量分量分别为别为q和和q的点的点电电荷放在荷放在x轴轴上，相距上，相距为为L，能正确反映两，能正确反映两电电荷荷连线连线上上场场强强大小大小E与与x关关系的是系的是()解解析析：由由等等量量异异种种点点电电荷荷的的电电场场强强度度的的关关系系可可知知，在在两两电电荷荷连连线线中中点点处处电电场场强强度度最最小小，但但不不是是零零，从从两两点点电电荷荷向向中中点点电电场强度逐渐减小，因此场强度逐渐减小，因此A正确正确答案：答案：A (满满分分样样板板12分分)(2011年北京年北京东东城区城区检测检测)如如图图618所示，一所示，一带电带电荷量荷量为为q、质质量量为为m的小物的小物块处块处于一于一倾倾角角为为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装置被置于一水平向右的匀强强电场电场中，小物中，小物块块恰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)水平向右水平向右电场电场的的电场电场强强度的大小；度的大小；(2)若将若将电场电场强强度减小度减小为为原来的原来的1/2，小物，小物块块的加的加速度是多大；速度是多大；(3)电场电场强强度度变变化后小物化后小物块块下滑距离下滑距离L时时的的动动能能图图618图图619【答案答案】见见解解题样题样板板【规规律律总结总结】电场电场力力虽虽然从本然从本质质上有上有别别于力于力学中的重力、学中的重力、弹弹力、摩擦力，但力、摩擦力，但产产生的效果服生的效果服从于牛从于牛顿顿力学中的所有力学中的所有规规律，因此，有关律，因此，有关电场电场力作用下力作用下带电带电体的运体的运动问题动问题，应应根据力学解根据力学解题题思路去分析思路去分析.变变式式训练训练3如如图图6110所示，所示，绝缘绝缘水平面上静水平面上静止着两个止着两个质质量均量均为为m、电电荷量均荷量均为为Q的物体的物体A和和B(A、B均可均可视为质视为质点点)，它，它们间们间的距离的距离为为r，与水平，与水平面面间间的的动动摩擦因数均摩擦因数均为为，求：，求：(1)A受的摩擦力受的摩擦力为为多大？多大？(2)如果将如果将A的的电电荷量增至荷量增至4Q，两物体开始运，两物体开始运动动，当它当它们们的加速度第一次的加速度第一次为为零零时时，A、B各运各运动动了多了多远远距离？距离？图图6110