2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理必修3 第9章静电场及其应用9.3电场电场强度(5)课件

第3节　电场　电场强度\n知识点一　电　场[观图助学](1)如图甲所示,F1和F2为电荷q1和q2间的相互作用的库仑力,那么F1和F2各是怎样产生的？(2)弹力和摩擦力都是在两个物体互相接触的情况下产生的.而两个带电体没有接触,就可以发生静电力的作用.如图乙所示,带电橡胶棒与水流没有接触,就可以发生静电力的作用.那么,它们之间的相互作用是通过什么发生的？甲乙\n1.电场________的周围存在着由它产生的电场.电荷之间的相互作用是通过________产生的.2.电场的基本性质电场对放入其中的电荷有________的作用.3.静电场由________的电荷产生的电场,叫作静电场.电荷电场力静止\n[思考判断](1)电场看不见,摸不着,因此电场实际不存在.()(2)电场是一种特殊物质,并非由分子、原子组成,但客观存在.()(3)电荷间的相互作用是通过电场发生的.()×√√\n[观图助学]观察下图,连接小球的细绳与竖直方向的夹角不同,离电荷Q越远,夹角越小,这说明了什么问题？猜想：电场的强弱与哪些因素有关呢？知识点二　电场强度\n1.试探电荷与场源电荷(1)试探电荷：如上图所示,带电小球q是用来检验电场是否存在及其强弱分布情况的,称为____________,或____________.(2)场源电荷：被检验的电场是电荷Q所________的,电荷Q称为____________,或________.2.电场强度(1)定义：放入电场中某点的电荷所受的____________跟它的____________的比值,叫作该点的电场强度.试探电荷检验电荷激发场源电荷源电荷静电力F电荷量q\n(3)单位：牛/库(N/C),伏/米(V/m).1N/C＝1V/m.(4)方向：电场强度是矢量,电场中某点的电场强度的方向与________在该点所受的静电力的方向相同.(5)物理意义：电场强度是描述电场的________的性质的物理量,与试探电荷受到的静电力大小________.正电荷力无关\n√×××\n[观图助学]如图所示,两个带等量正电的点电荷P、Q周围都有电场,A点处于P的电场中,也处于Q的电场中,试猜想A点处的电场强度的大小方向如何？如果把检验电荷＋q放在A点,其受力情况如何？知识点三　点电荷的电场　电场强度的叠加\n1.点电荷的电场(2)方向：若Q为________电荷,电场强度方向沿Q和该点的连线________；若Q为________电荷,电场强度方向沿Q和该点的连线________.场源正背离Q负指向Q\n2.电场强度的叠加(1)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________.这种关系叫作电场强度的________.矢量和叠加均匀该点球体矢量矢量平行四边形定则\n×√×\n知识点四　电场线　匀强电场[观图助学]在装有蓖麻油的玻璃器皿里撒上一些细小的头发屑,再加上电场,头发屑会重新排列.图(a)是头发屑在一对等量异种电荷形成的电场中的排列情况；图(b)是头发屑在一对等量同种电荷形成的电场中的排列情况.观察这两幅图,你认为它们分别有什么特点？\n1.电场线(1)定义：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____________表示该点的电场强度方向.(2)特点①电场线从________或________出发,终止于________或________,是不闭合曲线.②电场线在电场中不________,因为电场中任意一点的电场强度方向具有唯一性.③在同一幅图中,电场线的________反映了电场强度的相对大小,电场线________的地方电场强度越大.④电场线不是实际存在的线,而是为了形象地描述电场而________的线.切线方向正电荷无限远无限远负电荷相交疏密越密假想\n2.匀强电场(1)定义：电场强度的大小________、________相同的电场.(2)电场线特点：匀强电场的电场线是间隔相等的________.相等方向平行线\n3.几种特殊的电场线分布,如图所示电场线图样简要描述正点电荷光芒四射,发散状负点电荷众矢之的,会聚状等量同号点电荷势不两立,相斥状\n等量异号点电荷手牵手,心连心,相吸状匀强电场平行的、等间距的、同向的直线\n[思考判断](1)电场和电场线都看不见、摸不着,所以它们在实际中都不存在.()(2)电场线可以描述电场的强弱也能描述电场的方向.()(3)电场线不是实际存在的线,而是为了形象地描述电场而假想的线.()(4)沿电场线方向电场强度越来越小.()×√√×\n[观察探究]把同一试探电荷放在电场中的不同位置,由图可知,该试探电荷在不同点所受的静电力的大小和方向不相同,这说明各点的电场的强弱和方向不相同.核心要点对电场强度的理解\n(1)用什么物理量表征电场的强弱？如何定义这个物理量？(2)同一位置,放不同试探电荷,试探电荷受力越大,则该位置场强越强吗？答案(1)电场强度,可以通过试探电荷受力来定义.(2)E与F无关,E与试探电荷q无关.\n[探究归纳]1.电场强度的性质矢量性电场强度E是表示静电力的性质的一个物理量.规定正电荷受力方向为该点场强的方向唯一性电场中某一点的电场强度E是唯一的,它的大小和方向与放入该点的电荷q无关,它决定于形成电场的电荷(场源电荷)及空间位置叠加性如果有几个静止电荷在空间同时产生电场,那么空间某点的场强是各场源电荷单独存在时在该点所产生的场强的矢量和\n比值定义式\n\n温馨提示\n[试题案例][例1]一检验电荷q＝＋4×10－9C,在电场中某点P受到的静电力大小为F＝6×10－7N,方向水平向右.求：(1)P点的电场强度；(2)没有检验电荷时P点的电场强度；(3)若将检验电荷换为q′＝－1.2×10－6C,再放于P点,此检验电荷所受的静电力F′.\n由于检验电荷电性为正,则P点电场强度的方向与其所受静电力的方向相同,为水平向右.得P点的电场强度大小为(2)电场强度是描述电场的物理量,跟有无检验电荷无关,所以没有检验电荷时,P点的电场强度大小仍为1.5×102N/C,方向为水平向右.\n故F′＝q′E＝1.2×10－6×1.5×102N＝1.8×10－4N负电荷所受静电力的方向与该点场强的方向相反,所以F′方向为水平向左.答案(1)1.5×102N/C,方向水平向右(2)1.5×102N/C,方向水平向右(3)1.8×10－4N,方向水平向左\n[针对训练1]如图所示,在一带负电的导体A附近有一点B,如在B处放置一个q1＝－2.0×10－8C的电荷,测出其受到的静电力F1大小为4.0×10－6N,方向如图,则(1)B处场强多大？方向如何？(2)如果换成一个q2＝＋4.0×10－7C的电荷放在B点,其受力多大？此时B处场强多大？(3)如果将B处电荷拿走,B处的场强是多大？\n(2)q2在B点所受静电力F2＝q2EB＝4.0×10－7×200N＝8.0×10－5N,方向与场强方向相同,也就是与F1方向相反.此时B处场强仍为200N/C,方向与F1方向相反.(3)某点场强大小与有无试探电荷无关,故将B处电荷拿走,B点场强大小仍为200N/C.答案(1)200N/C方向与F1方向相反(2)8.0×10－5N200N/C(3)200N/C\n[要点归纳]1.电场强度是矢量,如果场源是多个点电荷,则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.2.电场强度的叠加本质是矢量叠加,合成时遵循矢量运算法则(平行四边形定则或三角形定则),常用的方法有图解法、解析法、正交分解法等.3.对于比较大的带电体的电场,可把带电体分为若干小块,每一小块看成一个点电荷,用点电荷电场强度叠加的方法计算整个带电体的电场.核心要点点电荷的场强公式及电场强度的叠加\n[试题案例][例2]如图所示,真空中带电荷量分别为＋Q和－Q的点电荷A、B相距r.求：(1)两点电荷连线的中点O的场强的大小和方向；(2)在两电荷连线的中垂线上,距A、B两点都为r的O′点的场强大小和方向.\n\n\n方法凝炼(1)电场强度的叠加符合矢量合成法则,多个点电荷形成的电场求合电场强度时,可根据题目的特点依照合适的步骤进行,以简化解题过程.(2)当两矢量满足大小相等、方向相反、作用在同一直线上时,两矢量合成叠加,合矢量为零,这样的矢量称为“对称矢量”,在电场的叠加中,注意图形的对称性,发现对称矢量可简化计算.\n[针对训练2]如图所示,M、N和P是以MN为直径的半圆弧上的三点,O点为半圆弧的圆心,∠MOP＝60°.电荷量相等、符号相反的两个点电荷分别置于M、N两点,这时O点电场强度的大小为E1；若将N点处的点电荷移到P点,则O点的场强大小变为E2,则E1与E2之比为()\n答案B\n[观察探究]如图所示,A、B是点电荷a、b连线上的两点,实线是它们间的电场线.(1)电荷a、b各带有什么性质的电荷？(2)A、B两点的电场强弱相同吗？方向相同吗？答案(1)a带正电,b带负电.(2)A、B两点电场强弱不同,方向相同.核心要点对电场线的理解\n[探究归纳]1.点电荷的电场线(1)点电荷的电场线呈辐射状,正电荷的电场线向外至无限远,负电荷则相反.(2)以点电荷为球心的球面上,电场线疏密相同,但方向不同,说明电场强度大小相等,但方向不同.(3)同一条电场线上,电场强度方向相同,但大小不等.实际上,点电荷形成的电场中,任意两点的电场强度都不同.\n2.两个等量点电荷的电场特征比较项目等量异种点电荷等量同种点电荷电场线分布图连线上中点O处的场强最小但不为零,指向负电荷一侧为零连线上的场强大小(从左到右)先变小,再变大先变小,再变大沿中垂线由O点向外的场强大小O点最大,向外逐渐减小O点最小,向外先变大后变小\n温馨提示按照电场线的画法的规定,场强大的地方电场线密,场强小的地方电场线疏,但若只给一条直电场线,如图所示,则无法由疏密程度来确定A、B两点的场强大小,对此情况可有多种推理判断：①若是正点电荷电场中的一条电场线,则EA>EB.②若是负点电荷电场中的一条电场线,则EA<EB.③若是匀强电场中的一条电场线,则EA＝EB.\n[试题案例][例3]某电场的电场线分布如图所示,下列说法正确的是()A.c点的电场强度大于b点的电场强度B.若将一试探电荷＋q由a点静止释放,它将沿电场线运动到b点C.b点的电场强度大于d点的电场强度D.a点和b点的电场强度的方向相同\n解析电场线的疏密表征了电场强度的大小,由题图可知Ea<Eb,Ed>Ec,Eb>Ed,Ea>Ec,故选项C正确,A错误；由于电场线是曲线,由a点静止释放的正电荷不可能沿电场线运动,故选项B错误；电场线的切线方向为该点电场强度的方向,a点和b点的切线不在同一条直线上,故选项D错误.答案C\n[针对训练3](多选)某静电场中的电场线如图所示,带电粒子在电场中仅受静电力作用,由M运动到N,其运动轨迹如图中虚线所示,以下说法正确的是()A.粒子必定带正电荷B.粒子在M点的加速度大于它在N点的加速度C.粒子在M点的加速度小于它在N点的加速度D.粒子在M点的动能小于它在N点的动能\n解析根据粒子运动轨迹弯曲的情况,可以确定粒子所受静电力的方向沿着电场线方向,故此粒子必定带正电荷,选项A正确；由于电场线越密场强越大,带电粒子所受静电力就越大,根据牛顿第二定律可知其加速度也越大,故此粒子在N点的加速度较大,选项B错误,C正确；粒子从M点到N点,静电力的方向与运动方向之间的夹角是锐角,静电力做正功,根据动能定理得此粒子在N点的动能较大,选项D正确.答案ACD