《电场力的性质》PPT课件.ppt

电场复习电场复习执教：劳谊杰本章知识网络本章知识网络 电场的力的性质电场的力的性质场强场强 E EF/q F/q 矢量矢量 电场线电场线匀强电场匀强电场 E EU/dU/d真空中点电荷的电场真空中点电荷的电场 E EkQ/rkQ/r2 2 电场力电场力F FEqEq（任何电场）（任何电场）F Fk k （真空中点电荷）（真空中点电荷）电荷电荷电荷守恒定律电荷守恒定律电场电场电场的能的性质电场的能的性质电势电势 W WAOAO/q/q 标量等势面标量等势面电势差电势差U UABABA A-B BW WABAB/q/q 电势能电势能电电场场力力的的功功W WABABqUqUABABEpEpA AEpEpB BABAB带电粒子在电场中带电粒子在电场中平衡平衡直线加速直线加速偏转偏转静电感应静电感应 静电平衡静电平衡 静电屏蔽静电屏蔽 电容器电容电容器电容C=Q/UC=Q/U1.电荷守恒定律电荷守恒定律电荷既不能创造，也不能消灭，它们只能电荷既不能创造，也不能消灭，它们只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一个部分转移到另一部分，在转移过体的一个部分转移到另一部分，在转移过程中，电荷的代数和不变程中，电荷的代数和不变2.库仑定律库仑定律 库仑定律：真空中两个点电荷之间相互作用的电力，跟它们的电荷库仑定律：真空中两个点电荷之间相互作用的电力，跟它们的电荷量的乘积成正比，跟它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在量的乘积成正比，跟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。即：它们的连线上。即：其中其中k k为静电力常量，为静电力常量，k k=9=9010 010 9 9 N N mm2 2/c/c2 2 成立条件成立条件真空中（空气中也近似成立），真空中（空气中也近似成立），点电荷。点电荷。综合应用加强力电综合，提高迁移能力和应用知识的能力综合应用加强力电综合，提高迁移能力和应用知识的能力 例例例例例例例例例例比较：万有引力定律比较：点电荷、元电荷、场电荷、试探电荷与物体的平衡联系与牛顿第二定律联系与动量、能量知识联系理想模型 例：有两个半径为r的带电金属球中心相距为l(l=4r),对于它们之间的静电作用力（设每次各球带电量绝对值相同）()A.带同种电荷时大于带异种电荷时 B.带异种电荷时大于带同种电荷时 C.带等量负电荷时大于带等量正电荷时 D.大小与带电性质无关，只取决于电量参考答案:B返回 例例：两个大小相同的、带电量也相同的小球A和B，分别固定在相距较远的两处，两球间相互作用力为F，用一个不带电的同样大小的小球C先和A接触再和B接触，然后移去C，则AB间作用力变为（）A.F/2 B.F/4 C.3F/8 D.F/8参考答案参考答案:CD:CD返回例：在真空中同一条直线上的例：在真空中同一条直线上的例：在真空中同一条直线上的例：在真空中同一条直线上的AA、BB两点固定有电荷量分别为两点固定有电荷量分别为两点固定有电荷量分别为两点固定有电荷量分别为+4+4QQ和和和和-QQ的点电荷。的点电荷。的点电荷。的点电荷。将另一个点电荷放在该直线上的哪个位置，可以使它在电场将另一个点电荷放在该直线上的哪个位置，可以使它在电场将另一个点电荷放在该直线上的哪个位置，可以使它在电场将另一个点电荷放在该直线上的哪个位置，可以使它在电场力作用下保持静止？力作用下保持静止？力作用下保持静止？力作用下保持静止？若要求这三个点电荷都只在电场力作用下保持静止，若要求这三个点电荷都只在电场力作用下保持静止，若要求这三个点电荷都只在电场力作用下保持静止，若要求这三个点电荷都只在电场力作用下保持静止，那么引入的这个点电荷应是正电荷还是负电荷？电荷量是多大？那么引入的这个点电荷应是正电荷还是负电荷？电荷量是多大？那么引入的这个点电荷应是正电荷还是负电荷？电荷量是多大？那么引入的这个点电荷应是正电荷还是负电荷？电荷量是多大？解：解：先判定第三个点电荷所在的区间：只能在先判定第三个点电荷所在的区间：只能在B B点的右侧；再由库仑定律可知，点的右侧；再由库仑定律可知，F F、k k、q q相同相同时时 r rA A r rB=2B=2 1 1，即，即C C在在ABAB延长线上，且延长线上，且AB=BCAB=BC。C C处的点电荷肯定在电场力作用下平衡了；只处的点电荷肯定在电场力作用下平衡了；只要要A A、B B两个点电荷中的一个处于平衡，另一个两个点电荷中的一个处于平衡，另一个必然也平衡。由由库仑定律可知，必然也平衡。由由库仑定律可知，F F、k k、QQA A相相同，同，QQr r2 2，QQC C QQB B=4=4 1 1，而且必须是正电荷。，而且必须是正电荷。所以所以C C点处引入的点电荷点处引入的点电荷QQC C=+4=+4QQ返回返回例：在光滑绝缘水平面上有三个质量都是例：在光滑绝缘水平面上有三个质量都是例：在光滑绝缘水平面上有三个质量都是例：在光滑绝缘水平面上有三个质量都是mm的相同小球，彼此间的距离的相同小球，彼此间的距离的相同小球，彼此间的距离的相同小球，彼此间的距离都是都是都是都是l l，AA、BB电荷量都是电荷量都是电荷量都是电荷量都是+q q。给。给。给。给CC一个外力一个外力一个外力一个外力F F，使三个小球保持相对静止，使三个小球保持相对静止，使三个小球保持相对静止，使三个小球保持相对静止共同加速运动。求：共同加速运动。求：共同加速运动。求：共同加速运动。求：CC球的带电性和电荷量；外力球的带电性和电荷量；外力球的带电性和电荷量；外力球的带电性和电荷量；外力F F的大小。的大小。的大小。的大小。解：先分析A、B两球的加速度：它们相互间的库仑力为斥力，因此C对它们只能是引力，且两个库仑力的合力应沿垂直于AB连线的方向。这样就把B受的库仑力和合力的平行四边形确定了。于是可得QC=-2q，F=。返回ABCFABFBFCBF例：光滑绝缘水平面上有两只完全相同的金属球例：光滑绝缘水平面上有两只完全相同的金属球例：光滑绝缘水平面上有两只完全相同的金属球例：光滑绝缘水平面上有两只完全相同的金属球AA、BB，带电量分别为，带电量分别为，带电量分别为，带电量分别为-2 2QQ与与与与-QQ。现在使它们以相同的初动能。现在使它们以相同的初动能。现在使它们以相同的初动能。现在使它们以相同的初动能E E0 0（对应的动量大小为（对应的动量大小为（对应的动量大小为（对应的动量大小为p p0 0）开始相）开始相）开始相）开始相向运动且刚好能发生接触。接触后两小球又各自反向运动。当它们刚好回向运动且刚好能发生接触。接触后两小球又各自反向运动。当它们刚好回向运动且刚好能发生接触。接触后两小球又各自反向运动。当它们刚好回向运动且刚好能发生接触。接触后两小球又各自反向运动。当它们刚好回到各自的出发点时的动能分别为到各自的出发点时的动能分别为到各自的出发点时的动能分别为到各自的出发点时的动能分别为E E1 1和和和和E E2 2，动量大小分别为，动量大小分别为，动量大小分别为，动量大小分别为p p1 1和和和和p p2 2。有下。有下。有下。有下列说法：列说法：列说法：列说法：E E1 1=E E2 2 E E0 0，p p1 1=p p2 2 p p0 0E E1 1=E E2 2=E E0 0，p p1 1=p p2 2=p p0 0 接触点一定在两球初位置连线的中点右侧某点接触点一定在两球初位置连线的中点右侧某点接触点一定在两球初位置连线的中点右侧某点接触点一定在两球初位置连线的中点右侧某点 两球必将同时返回各自的出发点。其中正确的是两球必将同时返回各自的出发点。其中正确的是两球必将同时返回各自的出发点。其中正确的是两球必将同时返回各自的出发点。其中正确的是AA B B C C D D 解：由牛顿定律的观点看，两球的加速度大小始终相同，相同时间内的位解：由牛顿定律的观点看，两球的加速度大小始终相同，相同时间内的位移大小一定相同，必然在连线中点相遇，又同时返回出发点。由动量观点移大小一定相同，必然在连线中点相遇，又同时返回出发点。由动量观点看，系统动量守恒，两球的速度始终等值反向，也可得出结论：两球必将看，系统动量守恒，两球的速度始终等值反向，也可得出结论：两球必将同时返回各自的出发点。且两球末动量大小和末动能一定相等。从能量观同时返回各自的出发点。且两球末动量大小和末动能一定相等。从能量观点看，两球接触后的电荷量都变为点看，两球接触后的电荷量都变为 Q Q，在相同距离上的库仑斥力增大，返，在相同距离上的库仑斥力增大，返回过程中电场力做的正功大于接近过程中克服电场力做的功，由机械能定回过程中电场力做的正功大于接近过程中克服电场力做的功，由机械能定理，系统机械能必然增大，即末动能增大。选理，系统机械能必然增大，即末动能增大。选C C。返回返回AB-Q-2Q.电场强度电场强度 定义：放入电场中某点的电荷所受的电场力定义：放入电场中某点的电荷所受的电场力F F跟它的电荷量跟它的电荷量q q的比值，叫做该点的比值，叫做该点的电场强度，简称场强。的电场强度，简称场强。/q/q 电场强度的大小：电场强度的大小：电场强度的方向：电场强度的方向：综合应用：综合应用：加强力电综合，提高迁移能力和应用知识的能力。加强力电综合，提高迁移能力和应用知识的能力。比值法描述电场的力的性质的物理量：E=F/q ：E=kQ/r2 3:E=U/d 比较：根据电场线的疏密判断电场线：根据等势面判断：（等差）等势面密的地方电场强度大，等势面疏的地方电场强度小。等势面1 2：根据规定，正电荷所受电场力的方向即是该点的场强方向：电场线上每一点的切线方向即是该点的场强方向：电势降低最快的方向就是场强的方向。例例例例电场的叠加与圆周运动、向心力联系与能量知识联系比较：比较：公式公式适用范围适用范围公式说明公式说明任何电场任何电场定定义义式式：其其中中q q是是试试验验电电荷荷，F F是是它它在在电电场场中中受到的电场力。受到的电场力。真真空空中中点点电电荷荷的的电场电场Q Q是是场场源源电电荷荷，E E表表示示跟跟点点电电荷荷相相距距r r处处某某点点的的场强场强匀强电场匀强电场其其中中d d为为在在场场强强方方向向（沿沿电电场场线线方方向向）上上的的距离距离E=F/qE=kQ/r2E=U/d 返回返回例：边长为例：边长为例：边长为例：边长为a a的正三角形的正三角形的正三角形的正三角形ABCABC的三点顶点分别固定三个点电荷的三点顶点分别固定三个点电荷的三点顶点分别固定三个点电荷的三点顶点分别固定三个点电荷+q q、+q q、-q q，求该三角形中心，求该三角形中心，求该三角形中心，求该三角形中心OO点处的场强大小和方向。点处的场强大小和方向。点处的场强大小和方向。点处的场强大小和方向。每个点电荷在O点处的场强大小都是由图可得O点处的合场强为方向由O指向C。ABCOEBEAEC返回例例7 7：一电子沿等量异种电荷的中垂线由：一电子沿等量异种电荷的中垂线由AAOOBB匀速飞过，电子重力不计，则电匀速飞过，电子重力不计，则电子所受另一个力的大小和方向变化情况是子所受另一个力的大小和方向变化情况是AA先变大后变小，方向水平向左先变大后变小，方向水平向左BB先变大后变小，方向水平向右先变大后变小，方向水平向右CC先变小后变大，方向水平向左先变小后变大，方向水平向左DD先变小后变大，方向水平向右先变小后变大，方向水平向右 参考答案参考答案：B返回例例8 8：在图所示的竖直向下的匀强电场中，用绝缘的细线拴住的带电小球在竖直平：在图所示的竖直向下的匀强电场中，用绝缘的细线拴住的带电小球在竖直平面内绕悬点面内绕悬点OO做圆周运动，下列说法正确的是做圆周运动，下列说法正确的是带电小球有可能做匀速率圆周运动带电小球有可能做匀速率圆周运动 带电小球有可能做变速率圆周运动带电小球有可能做变速率圆周运动 带电小球通过最高点时，细线拉力一定最小带电小球通过最高点时，细线拉力一定最小带电小球通过最低点时，细线拉力有可能最小带电小球通过最低点时，细线拉力有可能最小AA B BCCDD参考答案：参考答案：D返回例例9 9：如图所示，一半径为：如图所示，一半径为RR的绝缘圆形轨道竖直放置，圆轨道最低点与一条水平的绝缘圆形轨道竖直放置，圆轨道最低点与一条水平轨道相连，轨道都是光滑的轨道所在空间存在水平向右的匀强电场，场强为轨道相连，轨道都是光滑的轨道所在空间存在水平向右的匀强电场，场强为E E从水平轨道上的从水平轨道上的AA点由静止释放一质量为点由静止释放一质量为mm的带正电的小球，为使小球刚好在圆轨的带正电的小球，为使小球刚好在圆轨道内做圆周运动，求释放点道内做圆周运动，求释放点AA距圆轨道最低点距圆轨道最低点BB的距离的距离s s已知小球受到的电场力已知小球受到的电场力大小等于小球重力的大小等于小球重力的3/43/4倍倍 参考答案：参考答案：23R/6返回 高考物理高考物理考试说明考试说明内内内内 容容容容 要要要要 求求求求 说说说说 明明明明 54.54.两种电荷、电荷守恒两种电荷、电荷守恒两种电荷、电荷守恒两种电荷、电荷守恒5555真空中的库仑定律真空中的库仑定律真空中的库仑定律真空中的库仑定律.电荷量电荷量电荷量电荷量56.56.电场电场电场电场.电场强度电场强度电场强度电场强度.电场线电场线电场线电场线.点电荷点电荷点电荷点电荷的场强的场强的场强的场强.匀强电场匀强电场匀强电场匀强电场.电场强度的叠加电场强度的叠加电场强度的叠加电场强度的叠加57.57.电势能电势能电势能电势能.电势差电势差电势差电势差.电势电势电势电势.等势面等势面等势面等势面58.58.匀强电场中电势差跟电场强度的匀强电场中电势差跟电场强度的匀强电场中电势差跟电场强度的匀强电场中电势差跟电场强度的关系关系关系关系 59.59.静电屏蔽静电屏蔽静电屏蔽静电屏蔽60.60.带电粒子在匀强电场中的运动带电粒子在匀强电场中的运动带电粒子在匀强电场中的运动带电粒子在匀强电场中的运动61.61.示波管示波管示波管示波管.示波器及其应用示波器及其应用示波器及其应用示波器及其应用62.62.电容器的电容电容器的电容电容器的电容电容器的电容.平行板电容器的平行板电容器的平行板电容器的平行板电容器的电容电容电容电容63.63.常用的电容器常用的电容器常用的电容器常用的电容器带电粒子在匀强电场中带电粒子在匀强电场中带电粒子在匀强电场中带电粒子在匀强电场中运动的计算，只限于带运动的计算，只限于带运动的计算，只限于带运动的计算，只限于带电粒子进入电场时速度电粒子进入电场时速度电粒子进入电场时速度电粒子进入电场时速度平行和垂直于场强的情平行和垂直于场强的情平行和垂直于场强的情平行和垂直于场强的情况况况况