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成才之路 物理,路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索,人教版 選修3-1,靜電場,第一章,3 電 場 強(qiáng) 度,第一章,彈力和摩擦力都是在兩個(gè)物體互相接觸的情況下產(chǎn)生的。而兩個(gè)帶電體沒有接觸，就可以發(fā)生靜電力的作用。那么，電荷之間的相互作用是通過什么發(fā)生的？,,電場,1．概念 電荷周圍存在的一種特殊物質(zhì)。帶電體間的相互作用是通過周圍的__________發(fā)生的。 2．靜電場 是__________的電荷產(chǎn)生的電場。 3．基本性質(zhì) 對(duì)放入其中的電荷有______的作用。,電場,靜止,力,電場強(qiáng)度,1．試探電荷(檢驗(yàn)電荷) 用來檢測電場__________及其強(qiáng)弱分布情況的電荷，是研究電場的工具。 2．場源電荷 激發(fā)或產(chǎn)生我們正在研究的電場的電荷，是電場的來源。,是否存在,3．電場強(qiáng)度 (1)定義：放入電場中某一點(diǎn)的電荷受到的__________跟它的__________的比值叫做該點(diǎn)的電場強(qiáng)度。 (3)單位：__________，符號(hào)__________。 (4)方向：規(guī)定為__________在該點(diǎn)受的電場力的方向。 (5)物理意義：電場強(qiáng)度是反映____________________的物理量，其大小表示電場的強(qiáng)弱。,電場力,電荷量,牛/庫,N/C,正電荷,電場本身的力的性質(zhì),1．公式 E＝__________，Q為真空中點(diǎn)電荷的帶電量，r為該點(diǎn)到點(diǎn)電荷Q的距離。 2．方向 若Q為__________，場強(qiáng)方向沿Q和該點(diǎn)的連線指向該點(diǎn)；若Q為__________，場強(qiáng)方向沿Q和該點(diǎn)的連線指向Q。 3．適用條件 __________________。,點(diǎn)電荷的場強(qiáng),正電荷,負(fù)電荷,真空中點(diǎn)電荷,電場強(qiáng)度的疊加,1．場強(qiáng)的疊加 如果場源電荷不只是一個(gè)點(diǎn)電荷，則電場中某點(diǎn)的電場強(qiáng)度為各個(gè)點(diǎn)電荷單獨(dú)在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場強(qiáng)度的__________。這種關(guān)系叫做電場強(qiáng)度的疊加。 2．運(yùn)算法則 電場強(qiáng)度是矢量，場強(qiáng)的疊加本質(zhì)是矢量疊加，所以應(yīng)該用______________定則。,矢量和,平行四邊形,3．應(yīng)用范圍 電場的疊加原理對(duì)__________都適用，注意只有同時(shí)共同形成電場時(shí)才能疊加。,任何電場,1．電場線 為了形象描述電場而__________的一條條有__________的曲線。曲線上每點(diǎn)的__________的方向表示該點(diǎn)的電場強(qiáng)度的方向。,電場線 勻強(qiáng)電場,假想,方向,切線,2．電場線的特點(diǎn) (1)電場線從__________或__________出發(fā)，終止于__________或__________。 (2)電場線在電場中不相交。 (3)電場強(qiáng)度較大的地方，電場線__________；電場強(qiáng)度較小的地方，電場線__________。 (4)電場線上任一點(diǎn)順著電場線的__________方向，就表示該點(diǎn)電場強(qiáng)度的方向。 (5)電場線不是實(shí)際存在的曲線，是為了形象描述電場而假想的。,正電荷,無限遠(yuǎn),負(fù)電荷,無限遠(yuǎn),較密,較疏,切線,3．勻強(qiáng)電場 (1)定義：各點(diǎn)電場強(qiáng)度的大小_________、方向_________的電場。 (2)勻強(qiáng)電場的電場線：__________的平行直線。,相等,相同,間隔相等,一、對(duì)電場及電場強(qiáng)度的理解 1．對(duì)電場的理解 (1)場與分子、原子組成的實(shí)物一樣具有能量和速度，它是物質(zhì)存在的一種特殊形式。 (2)場與實(shí)物是物質(zhì)存在的兩種不同形式。 (3)電荷的周圍一定存在電場，靜止電荷的周圍存在著靜電場。 (4)電荷間的相互作用是通過電場發(fā)生的。,2．對(duì)電場強(qiáng)度的理解 (1)電場強(qiáng)度反映了電場的力的性質(zhì)。 (2)唯一性：電場中某點(diǎn)的電場強(qiáng)度E是唯一的，是由電場本身的特性(形成電場的電荷及空間位置)決定的，與是否放入試探電荷、放入電荷的電性、電荷量的多少均無關(guān)。電場中不同的地方，電場強(qiáng)度一般是不同的。 (3)矢量性：電場強(qiáng)度描述了電場的強(qiáng)弱，是矢量，其方向與在該點(diǎn)的正電荷所受電場力的方向相同，與在該點(diǎn)的負(fù)電荷所受電場力的方向相反。,[特別提醒](1)試探電荷是一種理想化模型，它是電荷量和尺寸都充分小的點(diǎn)電荷，點(diǎn)電荷不一定能做試探電荷。 (2)和已經(jīng)學(xué)過的其他矢量一樣，比較電場強(qiáng)度是否相同時(shí)，一定要考慮大小、方向兩個(gè)要素。,二、電場強(qiáng)度的兩個(gè)公式的比較,答案：A,三、對(duì)電場線的理解 1．電場線的應(yīng)用 (1)按照電場線畫法的規(guī)定，場強(qiáng)大處電場線密，場強(qiáng)小處電場線疏，根據(jù)電場線的疏密可以比較場強(qiáng)的大小。 (2)根據(jù)電場線的定義，電場線每點(diǎn)的切線方向就是該點(diǎn)電場強(qiáng)度的方向。,3．電場線與帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)軌跡的比較,[特別提醒]帶電粒子運(yùn)動(dòng)軌跡與電場線重合必備的條件： (1)電場線是直線； (2)帶電粒子只受電場力作用，或受其他力，但方向沿電場線所在的直線； (3)帶電粒子初速度為零或初速度方向沿電場線所在的直線。,答案：A 解析：根據(jù)力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系知，當(dāng)粒子運(yùn)動(dòng)至電場中某一點(diǎn)時(shí)，運(yùn)動(dòng)速度與受力如圖所示，又據(jù)曲線運(yùn)動(dòng)知識(shí)知粒子運(yùn)動(dòng)軌跡夾在合外力與速度之間，可判定粉塵顆粒的運(yùn)動(dòng)軌跡如A選項(xiàng)中圖所示。,,,關(guān)于電場，下列敘述正確的是( ),對(duì)電場強(qiáng)度的理解,解析：A：場強(qiáng)是矢量，不僅有大小，而且有方向，以點(diǎn)電荷Q為圓心，半徑為r的球面上，場強(qiáng)的大小E＝kQ/r2，但方向不同，故A錯(cuò)誤。 B：在正電荷和負(fù)電荷周圍確定場強(qiáng)的方法相同，用試探電荷q放到被考察點(diǎn)，q所受的電場力為F，那么E＝F/q。由此可見，何處場強(qiáng)大，何處場強(qiáng)小，與電荷的正負(fù)并沒有什么關(guān)系，故B也錯(cuò)誤。,C：電場強(qiáng)度E是電場的性質(zhì)，試探電荷是用來體現(xiàn)這一性質(zhì)的“工具”，就像用溫度計(jì)測量水的溫度一樣，溫度計(jì)插入水中，水的溫度就由溫度計(jì)顯示出來，取走溫度計(jì)，水的溫度仍然如此，不會(huì)消失。故C正確。 D：E＝F/q一式中，E的大小并不是由F、q來決定的。在電場中某一點(diǎn)放入一試探電荷q，那么q越大，F(xiàn)越大，而F/q這一比值卻不變。故D錯(cuò)誤。 答案：C 點(diǎn)評(píng)：通過本例的分析，可使學(xué)生全面地理解場強(qiáng)的定義。場強(qiáng)是由電場本身決定的，與試探電荷q無關(guān)。,(昌樂二中2014～2015學(xué)年高二上學(xué)期檢測)如圖所示是電場中某點(diǎn)的電場強(qiáng)度E與放在該點(diǎn)處的檢驗(yàn)電荷q及所受電場力F之間的函數(shù)關(guān)系圖象，其中正確的是( ) 答案：AD,,解析：電場強(qiáng)度E應(yīng)由場源電荷和該點(diǎn)的空間位置決定，與試探電荷q無關(guān)，故選項(xiàng)A正確；當(dāng)電場強(qiáng)度確定時(shí)，電場力F＝qE∝q，故選項(xiàng)D亦正確。,對(duì)電場線的理解及應(yīng)用,,解析：由速度—時(shí)間圖象可知，電荷的速度越來越大，且加速度也是越來越大，故電荷在運(yùn)動(dòng)過程中，應(yīng)受到逐漸增大的靜電力作用，所以電場線的方向應(yīng)由B指向A。由于加速度越來越大，所以電場力越來越大，即B點(diǎn)的電場強(qiáng)度應(yīng)大于A點(diǎn)的電場強(qiáng)度，即B點(diǎn)處電場線應(yīng)比A點(diǎn)處密集。所以正確答案為C。 答案：C 點(diǎn)評(píng)：如果對(duì)v－t圖象的斜率即加速度值理解不夠，就不能得出電荷加速度變大的結(jié)論，而得不到正確的結(jié)果。,(內(nèi)蒙古赤峰市烏丹一中2014～2015學(xué)年高二上學(xué)期檢測)如圖是點(diǎn)電荷電場中的一條電場線，下面說法正確的是( ) A．A點(diǎn)場強(qiáng)一定大于B點(diǎn)場強(qiáng) B．在B點(diǎn)靜止釋放一個(gè)電子，將一定向A點(diǎn)運(yùn)動(dòng) C．這點(diǎn)電荷一定帶正電 D．某一正電荷運(yùn)動(dòng)中通過A點(diǎn)時(shí)，其運(yùn)動(dòng)方向一定沿AB方向 答案：B,,解析：電場線密的地方電場強(qiáng)度大，電場線疏的地方電場強(qiáng)度小，由于只有一條電場線，不能判斷電場線的疏密情況，所以不能判斷場強(qiáng)的大小，所以A錯(cuò)誤；由圖可以知道電場的方向向右，所以當(dāng)由靜止釋放一個(gè)電子時(shí)，電子的受力的方向向左，所以電子將一定向A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，所以B正確；只有一條電場線不能判斷是不是正電荷產(chǎn)生的，所以C錯(cuò)誤；正電荷運(yùn)動(dòng)中通過A點(diǎn)，此時(shí)受到的電場力的方向一定是沿AB方向的，但是電荷的運(yùn)動(dòng)的方向不一定沿著AB方向，運(yùn)動(dòng)電荷可能做曲線運(yùn)動(dòng)，所以D錯(cuò)誤。,如圖所示，真空中，帶電荷量分別為＋Q和－Q的點(diǎn)電荷A、B相距r，則： (1)兩點(diǎn)電荷連線的中點(diǎn)O的場強(qiáng)為多大？ (2)在兩點(diǎn)電荷連線的中垂線上，距A、B兩點(diǎn)都為r的O′點(diǎn)的場強(qiáng)如何？,電場強(qiáng)度的疊加,,點(diǎn)評(píng)：電場強(qiáng)度是矢量，如果空間中同時(shí)存在幾個(gè)場源，則空間中某點(diǎn)的電場強(qiáng)度就是這幾個(gè)場源單獨(dú)存在時(shí)產(chǎn)生的電場強(qiáng)度的矢量和，場強(qiáng)的合成也像力、速度等矢量一樣，用平行四邊形定則，而當(dāng)幾個(gè)矢量均在同一直線上時(shí)，可簡化為代數(shù)加減法。,答案：B,豎直放置的兩塊足夠長的平行金屬板間有勻強(qiáng)電場。其電場強(qiáng)度為E，在該勻強(qiáng)電場中，用絲線懸掛質(zhì)量為m的帶電小球，絲線跟豎直方向成θ角時(shí)小球恰好平衡，如圖所示，請(qǐng)問： (1)小球帶電荷量是多少？ (2)若剪斷絲線，小球碰到金屬板需多長時(shí)間？,電場與力學(xué)知識(shí)的綜合應(yīng)用,,點(diǎn)評(píng)：解答本題的方法和解力學(xué)題的方法完全一樣，只不過多了個(gè)電場力。,電荷量為q＝110－4C的帶正電小物塊置于絕緣水平面上，所在空間存在沿水平方向且方向始終不變的電場，電場強(qiáng)度E的大小與時(shí)間t的關(guān)系和物塊速度v與時(shí)間t的關(guān)系如圖所示。若重力加速度g取10m/s2，求：,,(1)物塊的質(zhì)量m； (2)物塊與水平面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ。 答案：(1)1kg (2)0.2,易錯(cuò)點(diǎn)：對(duì)場強(qiáng)的疊加認(rèn)識(shí)不透導(dǎo)致錯(cuò)誤 案例：如圖甲中，MN為很大的薄金屬板(可理解為無限大)，金屬板原來不帶電。在金屬板的右側(cè)，距金屬板距離為d的位置上放入一個(gè)帶正電荷、電荷量為q的點(diǎn)電荷，由于靜電感應(yīng)產(chǎn)生了如圖甲所示的電場分布。P是點(diǎn)電荷右側(cè)與點(diǎn)電荷之間的距離也為d的一個(gè)點(diǎn)，幾位同學(xué)想求出P點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小，但發(fā)現(xiàn)很難。幾位同學(xué)經(jīng)過仔細(xì)研究，從圖乙所示的電場得到了一些啟示，經(jīng)過查閱資料他們知道：圖甲所示的電場分布與圖乙中虛線右側(cè)的電場分布是一樣的。,圖乙中兩異號(hào)點(diǎn)電荷電荷量的大小均為q，它們之間的距離為2d，虛線是兩點(diǎn)電荷連線的中垂線。由此他們分別求出了P點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小，一共有以下四個(gè)不同的答案(答案中k為靜電力常量)，其中正確的是( ),,易錯(cuò)分析：對(duì)易錯(cuò)選項(xiàng)及錯(cuò)誤原因具體分析如下：,正確答案：A,