物理：1.3 电场强度 课件(粤教版选修3-1).ppt

第三第三节节电场电场强强度度课标定位课标定位3知道点电荷电场和匀强电场，能推导点电荷知道点电荷电场和匀强电场，能推导点电荷电场表达式并能在计算中运用它电场表达式并能在计算中运用它4知道电场线以及如何用电场线描述电场的大知道电场线以及如何用电场线描述电场的大小和方向，会用电场线描述各种典型电场小和方向，会用电场线描述各种典型电场重点难点：重点难点：1.电场强度的理解电场强度的理解2电场线的理解及应用电场线的理解及应用一、一、电场电场1电电荷荷的的周周围围存存在在_带带电电体体间间的的相相互互作作用用是是通通过过周周围围的的_发发生生的的电电场场的的基基本本性性质质是是对对放入其中的放入其中的_有力的作用有力的作用2静静电电场场：相相对对观观察察者者静静止止的的电电荷荷周周围围存存在在的的电场电场，称，称为为静静电场电场电场电场电场电场电电荷荷比比值值N/C(4)方方向向：电电场场强强度度是是矢矢量量，规规定定某某点点电电场场强强度度的的方方向向跟跟_在在该该点点所所受受的的电电场场力力的的方方向向相相同同负负电电荷荷在在电电场场中中某某点点所所受受的的电电场场力力的方向跟的方向跟该该点点电场电场强强度的方向度的方向_2匀匀强强电场电场电电场场中中各各点点的的场场强强_和和_都都相相同同，这这种种电场电场叫做匀叫做匀强强电场电场正正电电荷荷相反相反大小大小方向方向矢量和矢量和思考感悟思考感悟1有有人人认认为为，在在点点电电荷荷Q形形成成的的电电场场中中，在在以以Q为为球球心心的的同同一一个个球球面面上上各各点点的的电电场场强强度度都相同，你是怎都相同，你是怎样认为样认为的？的？三、怎三、怎样样“看看见见”电场电场1电场线电场线在在电电场场中中画画出出一一系系列列曲曲线线，使使曲曲线线上上每每一一点点的的切切线线方方向向都都和和该该处处的的_一一致致，这样这样的曲的曲线线叫做叫做电场线电场线2电场线电场线的特点的特点(1)电电场场线线的的疏疏密密程程度度反反映映了了电电场场的的?_，电场电场越越_的地方，的地方，电场线电场线越密越密(2)电电场场线线从从正正电电荷荷或或无无限限远远出出发发，到到_终终止或延伸到无限止或延伸到无限远远(3)匀匀强强电电场场的的电电场场线线是是_的的平行直平行直线线场场强强方向方向强强弱弱强强负电负电荷荷间间隔距离相等隔距离相等思考感悟思考感悟2电场电场中的中的电场线电场线有可能相交有可能相交吗吗？提示：提示：不可能不可能电场电场中某点的中某点的电场电场强强度的大小度的大小和方向，根据其客和方向，根据其客观观性是唯一确定的，若性是唯一确定的，若电场电场线线能相交，由于交点的切能相交，由于交点的切线线不唯一，根据画不唯一，根据画电电场线场线的的规规定，交点定，交点处处的的电场电场强强度失去了上述的度失去了上述的唯一性，所以唯一性，所以电场电场中的中的电场线电场线在空在空间间是不能相是不能相交的交的核心要点突破核心要点突破一、一、电场电场、电场电场强强度、度、电场电场力的关系力的关系1电场电场与与电场电场强强度度(1)电电场场：电电场场是是存存在在于于电电荷荷周周围围的的一一种种特特殊殊物物质质，并并非非由由分分子子、原原子子组组成成，但但客客观观存存在在电电荷荷间间的的相相互互作作用用是是通通过过电电场场发发生生的的电电场场虽虽然然看看不不见见、摸摸不不着着，但但它它总总能能通通过过一一些些性性质质而而表表现现其其存存在在，如如在在电电场场中中放放入入电电荷，荷，电场电场就就对电对电荷有力的作用荷有力的作用2电场力与电场强度的区别与联系电场力与电场强度的区别与联系三、电场线与带电粒子的运动轨迹三、电场线与带电粒子的运动轨迹1对电场线的理解对电场线的理解(1)电场中任何两条电场线都不能相交，电场线电场中任何两条电场线都不能相交，电场线也不闭合因为电场中任一点的场强的大小和方也不闭合因为电场中任一点的场强的大小和方向都是唯一确定的如果两条电场线相交，就不向都是唯一确定的如果两条电场线相交，就不能唯一地确定出场强的方向同时在相交点处电能唯一地确定出场强的方向同时在相交点处电场线密不可分，因而也不可能反映出场强的大小场线密不可分，因而也不可能反映出场强的大小(2)电场线的疏密电场线的疏密电场线的疏密程度表示电场强度的大小，电场电场线的疏密程度表示电场强度的大小，电场线越密的地方，场强越大；电场线越稀疏的地线越密的地方，场强越大；电场线越稀疏的地方，场强越小方，场强越小(3)电场线是为描述电场而引入的一种假想曲线，电场线是为描述电场而引入的一种假想曲线，实际上电场中并不存在电场线实际上电场中并不存在电场线(4)不可能在电场中每个地方都画出电场线，两不可能在电场中每个地方都画出电场线，两条电场线间虽是空白，但那些位置仍存在电场条电场线间虽是空白，但那些位置仍存在电场2电场线与带电粒子在电场中的运动轨迹的电场线与带电粒子在电场中的运动轨迹的比较比较电场线电场线运运动轨动轨迹迹(1)电场电场中并不存在，中并不存在，是是为为研究研究电场电场方便而方便而人人为为引入的引入的(2)曲曲线线上各点的切上各点的切线线方向即方向即为该为该点的点的场场强强方向，同方向，同时时也是正也是正电电荷在荷在该该点的受力方向，点的受力方向，即正即正电电荷在荷在该该点的加点的加速度的方向速度的方向(1)粒子在粒子在电场电场中的运中的运动轨动轨迹是客迹是客观观存在的存在的(2)轨轨迹上每一点的切迹上每一点的切线线方向即方向即为为粒子在粒子在该该点的速度方向，但加点的速度方向，但加速度的方向与速度的速度的方向与速度的方向不一定相同方向不一定相同3.电场线与带电粒子运动轨迹重合的条件电场线与带电粒子运动轨迹重合的条件(1)电场线是直线电场线是直线(2)带电粒子只受电场力作用，或受其他力，但带电粒子只受电场力作用，或受其他力，但其他力的方向沿电场线所在直线其他力的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带电粒子初速度为零或初速度方向沿电场线所在的直线所在的直线以上三个条件必须同时满足以上三个条件必须同时满足特特别别提提醒醒：(1)带带电电粒粒子子在在电电场场中中的的运运动动轨轨迹迹由由带电带电粒子所受合外力与初速度共同决定粒子所受合外力与初速度共同决定(2)运运动动轨轨迹迹上上各各点点的的切切线线方方向向是是粒粒子子的的速速度度方方向向(3)电电场场线线上上各各点点的的切切线线方方向向是是场场强强方方向向，决决定定着粒子所受着粒子所受电场电场力的方向力的方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(双双选选)如如图图131是是某某静静电电场场的的一一部部分分电电场线场线分布情况，下列分布情况，下列说说法中正确的是法中正确的是()图图131A这这个个电场电场可能是可能是负负点点电电荷的荷的电场电场BA点的点的场场强强大于大于B点的点的场场强强CA、B两点的两点的场场强强方向不相同方向不相同D负负电电荷荷在在B点点处处受受到到的的电电场场力力的的方方向向沿沿B点点切切线线方向方向解解析析：选选BC.负负点点电电荷荷的的电电场场线线是是自自四四周周无无穷穷远远处处从从不不同同方方向向指指向向负负点点电电荷荷的的直直线线故故A错错电电场场线线越越密密的的地地方方场场强强越越大大，由由图图知知EAEB，故故B正正确确电电场场强强度度的的方方向向沿沿切切线线方方向向，故故C正正确确B点点的的切切线线方方向向即即B点点场场强强方方向向，而而负负电电荷所受荷所受电场电场力方向与其相反，故力方向与其相反，故D错错四、等量异种与等量同种点电荷连线和中垂线四、等量异种与等量同种点电荷连线和中垂线上场强的变上场强的变化规律化规律1等量异种点电荷连线上的各点中中点场强等量异种点电荷连线上的各点中中点场强最小，而中垂线上与连线交点的场强最大；等最小，而中垂线上与连线交点的场强最大；等量同种点电荷连线上中点场强最小，等于零量同种点电荷连线上中点场强最小，等于零因无限远处场强为零，则沿中垂线从连线中点因无限远处场强为零，则沿中垂线从连线中点到无限远处，电场强度先增大后减小，中间某到无限远处，电场强度先增大后减小，中间某位置必有最大值位置必有最大值2等量异种点电荷连线和中垂线上关于中点等量异种点电荷连线和中垂线上关于中点对称处的场强相同；等量同种电荷连线和中垂对称处的场强相同；等量同种电荷连线和中垂线上关于中点对称处的场强大小相等、方向相线上关于中点对称处的场强大小相等、方向相反反特特别别提提醒醒：对对于于等等量量同同种种电电荷荷在在连连线线的的中中垂垂面面上上的的场场强强的的分分布布，切切记记中中点点场场强强为为零零，无无穷穷远远处处场场强强也也为为零零由由中中点点到到无无穷穷远远处处的的场场强强必必有有先先增增大大后后减减小小的的规规律律，假假如如题题目目中中涉涉及及的的点点的的位位置置的的场场强强并并不不清清楚楚在在哪哪一一变变化化区区域域，要要设设想想各种可能各种可能即即时应时应用用(即即时时突破，小突破，小试试牛刀牛刀)4(单单选选)如如图图132所所示示，一一电电子子沿沿等等量量异异种种电电荷荷的的中中垂垂线线由由AOB匀匀速速飞飞过过，电电子子重重力力不不计计，则则电电子子除除受受电电场场力力外外，所所受受的的另另一一个个力的大小和方向力的大小和方向变变化情况是化情况是()图图132A先变大后变小，方向水平向左先变大后变小，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，方向水平向右先变小后变大，方向水平向右解解析析：选选B.等等量量异异种种电电荷荷电电场场线线分分布布如如图图甲甲所所示示，由由图图中中电电场场线线的的分分布布可可以以看看出出，从从A点点到到O点点，电电场场线线由由疏疏到到密密；从从O点点到到B点点，电电场场线线由由密密到到疏疏，所所以以沿沿点点A、O、B，电电场场强强度度应应由由小小变变大大，再再由由大大变变小小，方方向向为为水水平平向向右右，如如图图乙乙所所示示由由于于电电子子做做匀匀速速直直线线运运动动，所所受受合合外外力力必必为为零零，故故另另一一个个力力应应与与电电子子所所受受电电场场力力大大小小相相等等、方方向向相相反反，电电子子受受到到电电场场力力方方向向水水平平向向左左，且且沿沿点点A、O、B运运动动的的过过程程中中，电电场场力力由由小小变变大大，再再由由大大变变小小，故故另另一一个个力力的的方方向向应应水水平平向向右右，其其大大小小应应先先变变大大后后变变小小，所所以以选选项项B正确正确课堂互动讲练课堂互动讲练例例例例1 1 场场源源电电荷荷Q2104 C，是是正正点点电电荷荷检检验验电电荷荷q2105 C，是是负负电电荷荷，它它们们相相距距r2 m而而静静止止，且且都都在在真真空空中中，如如图图133所示求：所示求：(1)q受的受的电场电场力力(2)q所在的所在的B点的点的场场强强EB.(3)只只将将q换换为为q4105 C的的正正点点电电荷荷，再再求求q受力及受力及B点的点的场场强强(4)将将检验电检验电荷拿去后再求荷拿去后再求B点点场场强强类型一类型一电场强度的定义电场强度的定义图图133【答案】【答案】见见精精讲讲精析精析 (单单选选)如如图图134所所示示，直直线线是是一一簇簇未未标标明明方方向向的的由由点点电电荷荷产产生生的的电电场场线线，曲曲线线是是某某一一带带电电粒粒子子通通过过电电场场区区域域时时的的运运动动轨轨迹迹，a、b是是轨轨迹迹上上两两点点若若带带电电粒粒子子运运动动中中只只受受电电场场力力作作用用，根根据据此此图图可可以以做做出出的的判判断断不不正正确确的的是是()例例例例2 2类型二类型二电场线的理解与应用电场线的理解与应用图图134A带电粒子所带电荷的符号带电粒子所带电荷的符号B带电粒子在带电粒子在a、b两点的受力方向两点的受力方向C带电粒子在带电粒子在a、b两点的加速度何处大两点的加速度何处大D带电粒子在带电粒子在a、b两点的加速度方向两点的加速度方向图图135【答案】【答案】A【方方法法总总结结】电电场场线线的的疏疏密密表表示示场场强强大大小小电电荷荷的的受受力力方方向向为为其其运运动动曲曲线线弯弯曲曲方方向向电电荷荷的的受受力力方方向向为为其其运运动动的的加加速速度度方方向向电电荷荷受受力力大小与大小与场场强强大小有关，大小有关，场场强强越大，受力越大越大，受力越大变变式式训练训练1(双双选选)(2011年年苏苏州州高高二二检检测测)一一带带电电粒粒子子从从电电场场中中的的A点点运运动动到到B点点，轨轨迹迹如如图图136中中虚虚线线所示不所示不计计粒子所受重力，粒子所受重力，则则()图图136A粒子粒子带带正正电电B粒子加速度逐粒子加速度逐渐渐增大增大CA点的速度大于点的速度大于B点的速度点的速度D粒子的初速度不粒子的初速度不为为零零解解析析：选选CD.由由轨轨迹迹弯弯曲曲的的方方向向可可知知粒粒子子带带负负电电由由电电场场线线的的疏疏密密程程度度可可知知A点点的的场场强强大大，故故粒粒子子的的加加速速度度逐逐渐渐减减小小因因粒粒子子从从A点点运运动动到到B点点时时，电电场场力力对对其其做做负负功功，故故A点点的的速速度度大大于于B点点的的速速度度若若粒粒子子的的初初速速度度为为零零，其其运运动轨动轨迹将是直迹将是直线线如图如图137所示，真空中带电荷量分别所示，真空中带电荷量分别为为Q和和Q的点电荷的点电荷A、B相距为相距为r，则：，则：(1)两点电荷连线的中点两点电荷连线的中点O的场强多大？的场强多大？(2)在两点电荷连线的中垂线上，距在两点电荷连线的中垂线上，距A、B两点两点都为都为r的的O的场强如何？的场强如何？例例例例3 3类型三类型三关于场强的叠加关于场强的叠加图图137【思思路路点点拨拨】先先计计算算两两点点电电荷荷各各自自在在O点点和和O点点产产生生的的场场强强，然然后后根根据据场场强强叠叠加加原原理理求求合合场场强强电电场场强强度度的的叠叠加加与与力力的的合合成成类类似似，同同样样遵遵循循平平行行四四边边形形定定则则，力力的的合合成成的的一一些些方方法法(如如矢矢量量三三角角形形法法)对对电电场场强强度度的的叠叠加加也也同同样样适适用用图图138【答案】【答案】见见自主解答自主解答变变式式训练训练2(单选单选)如如图图139所示，所示，a、b是是两个点两个点电电荷，它荷，它们们的的电电荷量分荷量分别为别为Q1、Q2，MN是是ab连线连线的中垂的中垂线线，P是中垂是中垂线线上的一点，上的一点，下列哪种情况能使下列哪种情况能使P点的点的场场强强方向指向方向指向MN的右的右侧侧()图图139AQ1、Q2都是正都是正电电荷，且荷，且Q1Q2BQ1是正是正电电荷，荷，Q2是是负电负电荷，且荷，且|Q1|Q2|CQ1是是负电负电荷，荷，Q2是正是正电电荷，且荷，且|Q1|Q2|DQ1、Q2都是都是负电负电荷，且荷，且|Q1|Q2|解解析析：选选B.设设Q1、Q2在在P点点产产生生的的场场强强分分别别为为E1、E2，P点点合合场场强强为为E，因因场场强强是是矢矢量量，由由平平行行四四边边形形定定则则得得矢矢量量图图如如下下图图所所示示，由由图图不不难难看出看出选项选项B正确正确