鲁科版物理课件：选修3-1第1章第4节.ppt

《鲁科版物理课件：选修3-1第1章第4节.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《鲁科版物理课件：选修3-1第1章第4节.ppt（42页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第第4节电场中的导体节电场中的导体海口华兴学校任汉鑫课标课标定位定位学学习习目目标标：1.知道知道场场强强的叠加原理，并会根据叠的叠加原理，并会根据叠加原理加原理进进行行简单简单运算运算2知道静知道静电电感感应产应产生的原理，知道静生的原理，知道静电电平衡状平衡状态态及其特点及其特点3知道静知道静电电屏蔽及其屏蔽及其应应用用重点重点难难点：点：1.静静电电平衡状平衡状态态与静与静电电屏蔽屏蔽现现象的理象的理解解2静静电电平衡状平衡状态态的推理的推理过过程程 核心要点突破核心要点突破课堂互动讲练课堂互动讲练知能优化训练知能优化训练第第4节节电电场场中中的的导导体体课前自主学案课前自主学案课前自主

2、学案课前自主学案一、一、场场强强叠加原理叠加原理如果有几个点如果有几个点电电荷同荷同时时存在，根据存在，根据场场强强的定的定义义和和库仑库仑力的可叠加性，可知力的可叠加性，可知电场电场中任一点的中任一点的电场电场强强度等于度等于这这几个点几个点电电荷各自在荷各自在该该点点产产生的生的电场电场强强度度的的_，这这个个结论结论叫叫_二、静二、静电电平衡与静平衡与静电电屏蔽屏蔽矢量和矢量和场场强强叠加原理叠加原理1静静电电平衡：物理学中将平衡：物理学中将导导体中没有体中没有_的状的状态态叫做静叫做静电电平衡，平衡，处处于于该该状状态态的的导导体体内部内部电场电场强强度度处处为处处为_2处处于静于静电

3、电平衡状平衡状态态的的导导体，体，电电荷只分布在荷只分布在导导体的体的_ 3静静电电屏蔽：屏蔽：导导体如果是中空的，当它达到体如果是中空的，当它达到_时时，由于内部没有，由于内部没有_，相当于其，相当于其外壳外壳对对内部起到了一种内部起到了一种“保保护护”作用，使它的作用，使它的内部不受内部不受_的影响，的影响，这这种种现现象称象称为为静静电电屏蔽屏蔽电电荷移荷移动动零零外表面上外表面上静静电电平衡平衡电场电场外部外部电场电场4静静电电屏蔽不但可以使金属壳内部不受屏蔽不但可以使金属壳内部不受_的影响，的影响，还还可以通可以通过过_的方法的方法隔离内部隔离内部带电带电体体对对_的影响的影响5静静

4、电电屏蔽的屏蔽的应应用：静用：静电电屏蔽在屏蔽在实际实际生活中生活中有重要的有重要的应应用，有的用，有的电电学学仪仪器和器和电电子子设备设备外面外面套有金属罩，有的通信套有金属罩，有的通信电缆电缆的外面包一的外面包一层铅层铅皮皮,都是用来防止外界都是用来防止外界电场电场的干的干扰扰起屏蔽作用的起屏蔽作用的.外部外部电场电场金属壳接地金属壳接地外界外界思考感悟思考感悟飞飞机在云机在云层层与云与云层层之之间间起起飞飞、着、着陆时陆时都有可能都有可能遭遇雷遭遇雷击击但是当但是当飞飞机遭遇雷机遭遇雷击时击时，电电流可能流可能从雷从雷电电云达到云达到飞飞机机头头部，部，纵纵向流向流过过机身外壳，机身外壳

5、，最后从机尾凌空打到地上或从其中一机翼打最后从机尾凌空打到地上或从其中一机翼打过过另一机翼，横向流另一机翼，横向流过过机身但不管怎机身但不管怎样样，闪电闪电都只会沿着都只会沿着飞飞机外壳流机外壳流过过，而不会，而不会进进入机内入机内对对乘客造成乘客造成伤伤害，你知道害，你知道这这是是为为什么什么吗吗？提示：提示：飞飞机外壳是金属材料的，它会在雷机外壳是金属材料的，它会在雷击时击时形成屏蔽，保形成屏蔽，保护飞护飞机内的乘客机内的乘客核心要点突破核心要点突破一、一、场场强强叠加原理的理解叠加原理的理解1如果有几个点如果有几个点电电荷同荷同时时存在，存在，电场电场中某点的中某点的电场电场强强度度为为

6、各个各个电电荷荷单单独存在独存在时时在在该该点点产产生的生的场场强强的矢量和例如，的矢量和例如，图图141中的中的P点的点的电场电场强强度度E为电为电荷荷Q1、Q2在在该该点点的的电场电场强强度度E1、E2的矢量和的矢量和图图141图图142图图143特特别别提醒：提醒：电场电场强强度是矢量，度是矢量，场场强强的叠加本的叠加本质质是矢量叠加，所以是矢量叠加，所以应该应该用平行四用平行四边边形定形定则则这这也是也是电场电场与普通物与普通物质质的区的区别别即即时应时应用用(即即时时突破，小突破，小试试牛刀牛刀)1.在等量同种点在等量同种点电电荷的中垂荷的中垂线线上有上有A、B两点，两点，如如图图1

7、44所示，下列所示，下列结论结论正确的是正确的是()图图144AEAEB，方向相同，方向相同BEA不可能等于不可能等于EB，且方向相反，且方向相反CEA和和EB大小不可能相等，但方向相同大小不可能相等，但方向相同DEA和和EB有可能大小相等，方向相同有可能大小相等，方向相同解析：解析：选选D.等量同种等量同种电电荷荷产产生的生的场场强强既沿中垂既沿中垂线对线对称，也沿两称，也沿两电电荷的荷的连线对连线对称，且在中垂称，且在中垂线线上由无上由无穷远穷远到到连线连线的中点的中点场场强强先增大后减小，先增大后减小，故故EA，EB大小不确定，但方向一定相同，大小不确定，但方向一定相同，D正正确确二、静

8、二、静电电平衡的原因及特点平衡的原因及特点1静静电电平衡的原因平衡的原因由于静由于静电电感感应应，在，在导导体两体两侧侧出出现现等量异种等量异种电电荷荷,在在导导体内部形成与体内部形成与场场强强E0反向的反向的场场强强E，在，在导导体内任一点的体内任一点的场场强强可表示可表示为为E内内E0E.如如图图145甲所示甲所示因附加因附加电场电场E与外与外电场电场E0方向相反，叠加的方向相反，叠加的结结果削弱了果削弱了导导体内部的体内部的电场电场，随着，随着导导体两体两侧侧感感应应电电荷荷继续继续增加，附加增加，附加电场电场E增增强强，合，合场场强强E内内将逐将逐渐渐减小，如减小，如图图乙所示当乙所示

9、当E内内0时时，自，自由由电电子的定向运子的定向运动动也停止了，如也停止了，如图图丙所示即丙所示即达到静达到静电电平衡平衡时导时导体内部体内部场场强强E内内0.图图1452静静电电平衡平衡导导体的体的电电荷分布特点荷分布特点(1)内内外外表表面面分分布布不不同同，电电荷荷都都分分布布在在外外表表面面，导导体内部没有体内部没有电电荷荷(2)受受导导体的形状影响，不光滑体的形状影响，不光滑处电处电荷密度大荷密度大.(3)“远远近端近端”电电荷的荷的电电性相反，性相反，电电量相等量相等如如图图146所示，所示，处处于静于静电电平衡状平衡状态态的的导导体，离体，离场场源源电电荷荷较较近和近和较远较远的

10、两端将感的两端将感应应出等出等量的异种量的异种电电荷，即荷，即“远远同近异同近异”图图146如如图图147所示，当把两个或多个原来彼所示，当把两个或多个原来彼此此绝缘绝缘的的导导体接触或用体接触或用导线连导线连接接时时，就可把它，就可把它们们看做是一个大看做是一个大导导体，有些体，有些问题问题中所提到的中所提到的“用手触摸某用手触摸某导导体体”其其实实就是就是导导体通体通过过人体与大人体与大地构成一个大地构成一个大导导体体图图1473静静电电平衡的特点平衡的特点(1)导导体内部体内部场场强强处处为处处为零零(2)导导体表面任一点的体表面任一点的场场强强方向跟方向跟该该点的表面垂点的表面垂直直(

11、3)净电净电荷只分布在荷只分布在导导体的外表面上体的外表面上特特别别提醒：提醒：一定要理解内部一定要理解内部场场强强为为零的原因是零的原因是场场的叠加的的叠加的结结果，分清三种果，分清三种场场强强即即时应时应用用(即即时时突破，小突破，小试试牛刀牛刀)2一金属球，原来不一金属球，原来不带电带电，现现沿球的直径的沿球的直径的延延长线长线放置一均匀放置一均匀带电带电的的细细杆杆MN，如，如图图148所示，金属球上感所示，金属球上感应电应电荷荷产产生的生的电场电场在球在球内直径上内直径上a、b、c三点的三点的场场强强大小分大小分别为别为Ea、Eb、Ec，三者相比，三者相比()图图148AEa最大最大

12、BEb最大最大CEc最大最大 DEaEbEc解析：解析：选选C.感感应电应电荷在荷在导导体内部体内部产产生的生的场场强强与与场场源源电电荷在球内荷在球内产产生的生的场场强强的矢量和的矢量和为为零离零离场场源源电电荷越近的点荷越近的点场场强强越大，所以感越大，所以感应电应电荷在荷在该该点的点的场场强强也越大，也越大，选项选项C正确正确三、静三、静电电屏蔽的两种情况屏蔽的两种情况1导导体内部不受外部体内部不受外部电场电场的影响的影响(1)现现象：使象：使带带正正电电的金属球靠近的金属球靠近验电验电器，器，验验电电器的箔片器的箔片张张开，开，这这表示表示验电验电器受到附近器受到附近带电带电体的影响，

13、如体的影响，如图图149甲所示；用一个金属甲所示；用一个金属网罩把网罩把验电验电器罩住，再器罩住，再让带电让带电金属球靠近，金属球靠近，验验电电器的箔片不器的箔片不张张开，开，这这表示金属网罩内的表示金属网罩内的验电验电器不受附近器不受附近带电带电体的影响，如体的影响，如图图乙所示乙所示.图图149(2)本本质质：是静：是静电电感感应应导导体外表面的感体外表面的感应电应电荷在荷在导导体内部体内部产产生的生的电场电场与外与外电场电场相互叠加，相互叠加，使使导导体内部体内部场场强强处处为处处为零零2接地的封接地的封闭导闭导体壳内部体壳内部电场对电场对壳外空壳外空间间没没有影响有影响(1)现现象：金

14、属网罩不象：金属网罩不带电带电，罩内小球，罩内小球带带正正电电，将将验电验电器靠近金属壳，器靠近金属壳，验电验电器箔片器箔片张张开，开，这这表表示网罩内示网罩内带电带电体体产产生的生的电场电场能使外界受到影响能使外界受到影响(如如图图1410甲甲)；把金属网罩接地，；把金属网罩接地，则验电则验电器箔片不器箔片不张张开，开，这这表示金属网罩接地，内部表示金属网罩接地，内部电电场场不影响外界不影响外界(如如图图乙乙)图图1410(2)本本质质：是静：是静电电感感应应网罩内小球所网罩内小球所带电带电荷与荷与网罩内表面感网罩内表面感应电应电荷在网罩外荷在网罩外产产生的生的电场电场相互相互叠加使网罩外叠

15、加使网罩外场场强强处处为处处为零零特特别别提醒：提醒：(1)接地的空腔接地的空腔导导体，腔外体，腔外电场对电场对腔腔内空内空间间不不产产生影响，腔内生影响，腔内电场对电场对腔外空腔外空间间也不也不产产生影响，即内外互不影响生影响，即内外互不影响(2)空腔空腔导导体不接地，腔外体不接地，腔外电场对电场对腔内空腔内空间间不不产产生影响，腔内生影响，腔内电场对电场对腔外空腔外空间产间产生影响生影响即即时应时应用用(即即时时突破，小突破，小试试牛刀牛刀)3(2011年衡水高二年衡水高二检测检测)在如在如图图1411所示所示的的实验实验中，中，验电验电器的金属箔会器的金属箔会张张开的是开的是()图图14

16、11解析：解析：选选B.A中不会中不会张张开，金属网可以屏蔽外开，金属网可以屏蔽外电场电场B中会中会张张开，因开，因为为金属网未接地，网内金属网未接地，网内的的带电带电体可以体可以对对外界外界产产生影响生影响C中不会中不会张张开开,因因为为金属网已接地，网内的金属网已接地，网内的带电带电体体对对网外无影网外无影响，网外的响，网外的带电带电体体对对网内也无影响网内也无影响 (2011年年大大庆庆高高二二检检测测)如如图图1412所所示示，真真空空中中，带带电电荷荷量量分分别别为为Q和和Q的的点点电电荷荷A、B相距相距r，则则：课堂互动讲练课堂互动讲练类型一类型一场强叠加原理的计算场强叠加原理的计

17、算例例例例1 1图图1412(1)两点两点电电荷荷连线连线的中点的中点O的的场场强强多大？多大？(2)在两点在两点电电荷荷连线连线的中垂的中垂线线上，距上，距A、B两点两点都都为为r的的O点的点的场场强强如何？如何？【思路点【思路点拨拨】分分别别求出每一个求出每一个电电荷在荷在该该点的点的场场强强，依据叠加原理，依据叠加原理进进行矢量合成运算，确定行矢量合成运算，确定合合场场强强的大小和方向的大小和方向图图1413【方法【方法总结总结】(1)因因为场为场强强是矢量，所以求合是矢量，所以求合场场强强时应该时应该既求出大小，也求出方向既求出大小，也求出方向(2)在等量异种在等量异种电电荷荷连线连线

18、的垂直平分的垂直平分线线上，中点上，中点的的电场电场强强度最大，两度最大，两边边成成对对称分布，离中点越称分布，离中点越远远，电场电场强强度越小，度越小，场场强强的方向都相同，平行的方向都相同，平行于两于两电电荷的荷的连线连线由正由正电电荷一荷一侧侧指向指向负电负电荷的一荷的一侧侧类型二类型二静电平衡导体特点的应用静电平衡导体特点的应用例例例例2 2图图1414【答案】【答案】D【方法【方法总结总结】(1)利用静利用静电电平衡状平衡状态导态导体的特体的特点点处处理相关理相关问题问题可达到事半功倍的效果可达到事半功倍的效果(2)导导体内部体内部场场强强处处为处处为零，即感零，即感应电应电荷的荷的

19、场场强强与原与原电场场电场场强强的矢量和的矢量和为为零零 如如图图1415所示，所示，将将悬悬挂在挂在细线细线上的上的带带正正电电荷荷的小球的小球A放在不放在不带电带电的金属的金属空心球空心球C内内(不与内壁接触不与内壁接触)，另有一个另有一个悬悬挂在挂在细线细线上的上的带负电带负电的小球的小球B，向，向C球靠近，球靠近，则则()类型三类型三静电屏蔽问题分析静电屏蔽问题分析例例例例3 3图图1415AA向左偏离向左偏离竖竖直方向，直方向，B向右偏离向右偏离竖竖直方向直方向BA的位置不的位置不变变，B向右偏离向右偏离竖竖直方向直方向CA向左偏离向左偏离竖竖直方向，直方向，B的位置不的位置不变变D

20、A、B的位置都不的位置都不变变【思路点【思路点拨拨】小球小球A在金属球壳内，由于静在金属球壳内，由于静电电屏蔽的作用，不会受到外屏蔽的作用，不会受到外电场电场的影响，金属的影响，金属球壳球壳C因静因静电电感感应应，外表面是，外表面是带电带电的，的，对对B有有力的作用力的作用【自主解答】【自主解答】金属球壳金属球壳C能屏蔽外部的能屏蔽外部的电场电场,外部的外部的电场电场不能深入内部，因此小球不能深入内部，因此小球A不会受不会受到到电场电场力的作用，不会力的作用，不会发发生偏生偏转转；金属球壳；金属球壳C处处在在电电荷荷A的的电场电场中，内壁是近端，感中，内壁是近端，感应应异号异号电电荷荷负电负电

21、，外壁是，外壁是远远端，感端，感应应同号同号电电荷正荷正电电，正的感正的感应电应电荷在外部空荷在外部空间间同同样样会激会激发电场发电场，对对小球小球B有吸引的作用，有吸引的作用，B向右偏，向右偏，选项选项B正确正确【答案】【答案】B图图1416A BC D解析：解析：选选A.中金属空腔能屏蔽外部中金属空腔能屏蔽外部电场电场，故，故中中S不会被吸引；不会被吸引；中由于外壳没有接地中由于外壳没有接地,故故外部存在外部存在电场电场，S能被吸引；能被吸引；中的外部存中的外部存在在电场电场，S能被吸引能被吸引中因外壳接地，屏蔽中因外壳接地，屏蔽内部内部电场电场S不能被吸引不能被吸引综综上所述，上所述，A正确正确.