3 電場強度,學(xué)習(xí)目標(biāo),1.知道電場是電荷周圍客觀存在的一種特殊物質(zhì).2.理解電場強度的概念及公式,并會進(jìn)行有關(guān)的計算.3.理解點電荷的電場強度及場強疊加原理.4.理解電場線的概念、特點,了解常見的電場線的分布,知道什么是勻強電場.,課前預(yù)習(xí),課堂探究,隨堂演練,課前預(yù)習(xí) 掌握新知,知識梳理,一、電場、電場強度 1.電場 (1)概念:存在于電荷周圍的一種 物質(zhì),場與實物是物質(zhì)存在的兩種不同形式. (2)性質(zhì):對放入其中的電荷有 的作用,電荷間通過 發(fā)生相互作用. (3)靜電場: 的電荷產(chǎn)生的電場.,特殊,電場,力,靜止,2.電場強度 (1)兩種不同功能的電荷 試探電荷:用來檢驗電場 及其 分布情況的電荷,電荷量和尺寸必須 . 場源電荷: . (2)定義: 在電場中某個位置所受的力與其 成正比,即F=Eq,在電場的不同位置,比例常數(shù)E一般 ,它反映了電場在這點的性質(zhì),叫做電場強度.,是否存在,強弱,充分小,產(chǎn)生電場,試探電荷,帶電荷量,不一樣,(4)單位: 或 . (5)方向:電場強度是矢量,規(guī)定電場中某點的電場強度的方向跟 在該點所受的靜電力的方向相同.,N/C,V/m,正電荷,二、點電荷的電場、電場強度的疊加 1.真空中點電荷的電場強度 (2)方向:當(dāng)Q為正電荷時,E的方向沿半徑 ;當(dāng)Q為負(fù)電荷時,E的方向沿半徑 . 2.電場強度的疊加:如果場源是多個點電荷,則電場中某點的電場強度為各個點電荷單獨在該點產(chǎn)生的電場強度的 . 三、電場線、勻強電場 1.電場線:畫在電場中的一條條有方向的曲線,曲線上每點的切線方向表示該點的 方向.電場線不是實際存在的線,而是為了形象地描述電場而 的線.,靜電力常量,場源電荷,向外,向內(nèi),矢量和,電場強度,假想,2.電場線的特點 (1)起始于無限遠(yuǎn)或正電荷,終止于 或 . (2)任意兩條電場線不相交. (3)電場線的疏密表示電場的 ,在同一幅圖中,電場強度較大的地方電場線 ,電場強度較小的地方電場線 . 3.勻強電場 (1)定義:各點電場強度的大小 、方向 的電場. (2)勻強電場的電場線: 的平行直線.,負(fù)電荷,無限遠(yuǎn),強弱,較密,較疏,相等,相同,間距相等,科學(xué)思維,1.思考判斷,(1)電場看不見,摸不著,因此電場實際不存在.( ) (3)用正、負(fù)兩種試探電荷檢驗電場中某點電場強度方向時,由于受力方向相反,則得到同一點電場強度有兩個方向.( ) (4)電場強度的疊加滿足平行四邊形定則.( ) (5)電場線可以描述電場的強弱,也能描述電場的方向.( ),2.思維探究 (1)閱讀教材第10頁“電場”部分,知道了電場是一種物質(zhì),那么場這種物質(zhì)和實物的差別在哪里? 答案:實物所占據(jù)的空間不能再為另一實物所占據(jù),但幾個場可以同時占據(jù)同一個空間,電場雖然看不見、摸不著,但它是客觀存在的一種物質(zhì). (2)教材第11頁提到“在物理學(xué)中,常常用比值定義物理量”,電場強度就是用比值法定義的,你還學(xué)過哪些用比值法定義的物理量?,(3)教材第14頁“問題與練習(xí)”的第4題,有的同學(xué)說,電場線一定是帶電粒子在電場中運動的軌跡.這種說法對嗎?舉例說明. 答案:不對.例如:正電荷的電場線呈輻射狀,電子可以垂直正電荷的電場線繞正電荷做勻速圓周運動.,要點一 電場強度的理解 探究導(dǎo)學(xué),課堂探究 突破要點,天體之間沒有直接接觸,就有引力作用,這種作用是通過引力場傳遞的,電荷與電荷之間的相互作用是通過電場來實現(xiàn)的.試問: (1)你知道哪里有電場嗎? (2)電場的強弱怎樣描述?,答案:(1)帶電體的周圍存在電場. (2)電場的強弱用電場強度來描述.,要點歸納 1.固有性:電場中某點的電場強度E是固有的,是由電場本身決定的.電場中不同的地方,電場強度一般是不同的. 2.矢量性:電場強度描述了電場的強弱,是矢量,其方向與在該點的正電荷所受靜電力的方向相同,與在該點的負(fù)電荷所受靜電力的方向相反.,4.求解電場強度常用的三種方法 (1)等效法:均勻帶電金屬球等一些帶電體有時可等效為點電荷,因此可以應(yīng)用點電荷電場強度公式. (2)對稱法:均勻帶電金屬板等帶電體周圍的電場強度上下、左右可能出現(xiàn)對稱性,利用對稱性可確定某點電場強度的大小. (3)疊加法:電場強度是矢量,求解多個電荷產(chǎn)生的電場的電場強度,可以根據(jù)電荷的分布情況,采用合成方法求解.,例1如圖所示,在真空中有一條直線OMN,OM的距離為30 cm,在O點放一個點電荷 Q=+1.010-9 C,在M點放一個點電荷q=-1.010-10 C,靜電力常量k=9.0109 Nm2/C2.求: (1)q在M點受到的靜電力的大小和方向;,答案:(1)110-8N,方向由N指向M,(2)Q產(chǎn)生的電場在M點的電場強度大小、方向如何? (3)拿走點電荷q后M點的電場強度;,答案:(2)100 N/C,方向由M指向N (3)100 N/C,方向由M指向N,(3)由電荷所受靜電力與其電荷量的比值來定義.比值與靜電力及電荷量均無關(guān).拿走點電荷q后M點的電場強度E=100 N/C,方向由M指向N.,(4)Q產(chǎn)生的電場在M,N兩點的電場強度哪點大?,答案:(4)M點的電場強度大,學(xué)霸筆記,(1)電場強度由形成電場的電荷及空間位置等因素決定,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).,(教師備用) 例1-1:(2019河北承德校級月考)如圖所示,真空中有兩個靜止點電荷,Q=+210-4 C,q=-210-5 C,它們相距 r=2 m,求: (1)q受的靜電力;,答案:(1)9 N,方向在A與B的連線上,且指向A,(2)q所在的B點的電場強度EB;,答案:(2)4.5105 N/C,方向由A指向B,(3)將q換為q=410-5 C的正點電荷,求q受的靜電力及B點的電場強度;,答案:(3)18 N,方向由A指向B 4.5105 N/C,方向由A指向B,(4)4.5105 N/C,方向由A指向B,解析:(4)因E與q無關(guān),q=0也不會影響E的大小與方向,所以拿走q后電場強度不變,還是4.5105 N/C,方向由A指向B.,答案:(4)4.5105 N/C,方向由A指向B,針對訓(xùn)練1 (2019重慶校級月考)有關(guān)電場強度的理解,下述說法正確的是( ),D,要點二 電場強度的疊加 探究導(dǎo)學(xué),閱讀教材第12頁“電場強度的疊加”部分內(nèi)容,知道多個場源電荷產(chǎn)生的電場中某點的電場強度,等于各個點電荷單獨在該點產(chǎn)生的電場強度的矢量和.請思考后畫圖分析兩個等量異種電荷連線的中垂線上,從O點向外各點的電場強度的大小和方向如何變化?,要點歸納 2.電場強度是矢量,故當(dāng)某處同時存在幾個電場時,該處的電場強度為各個電場強度的矢量和.,例2(2018河南駐馬店期末)如圖所示,16個電荷量均為+q(q0)的小球(可視為點電荷),均勻分布在半徑為R的圓周上.若將圓周上P點的一個小球的電荷量換成-2q,則圓心O點處的電場強度為( ),D,審題指導(dǎo):,學(xué)霸筆記,(1)電場強度的疊加遵循矢量運算法則(平行四邊形定則),常用的方法有圖解法、解析法、正交分解法等. (2)對于同一直線上電場強度的合成,可先規(guī)定正方向,進(jìn)而把矢量運算轉(zhuǎn)化成代數(shù)運算. (3)根據(jù)對稱性原理,靈活利用假設(shè)法、分割法等,求解不能看做點電荷的帶電體的電場強度.,(教師備用) 例2-1:如圖,一半徑為R的圓盤上均勻分布著電荷量為Q的電荷,在垂直于圓盤且過圓心c的軸線上有a,b,d三個點,a和b,b和c,c和d間的距離均為R,在a點處有一電荷量為q(q0)的固定點電荷.已知b點處的電場強度為0,則d點處電場強度的大小為(k為靜電力常量)( ),B,針對訓(xùn)練2(2019浙江杭州期末)如圖所示,真空中有兩個點電荷Q1=+1.010-8 C和Q2=+4.010-8 C,分別固定在x坐標(biāo)軸上的x=0和x= 6 cm的位置,則下列說法正確的是( ) A.在x軸上有兩個電場強度為0的點 B.在x=1.2 cm處電場強度為0 C.在x軸上的x6 cm的區(qū)域電場強度沿著x的正方向,D,要點三 電場線的理解 探究導(dǎo)學(xué),如圖所示,在電場線的模擬實驗中,頭發(fā)屑浮在蓖麻油內(nèi),油中放入電極,電極周圍產(chǎn)生電場,頭發(fā)屑排列起來的形狀顯示出電場線的分布.這說明電場線是客觀存在的,對嗎?,答案:不對,頭發(fā)屑在電場中被極化,極化的頭發(fā)屑在電場中受靜電力,我們用無數(shù)頭發(fā)屑在靜電力的作用下排列起來的形狀來模擬電場線.,要點歸納 1.點電荷的電場線 (1)點電荷的電場線呈輻射狀,正電荷的電場線向外至無限遠(yuǎn),負(fù)電荷則相反. (2)以點電荷為球心的球面上,電場線疏密相同,但方向不同,說明電場強度大小相等,但方向不同. (3)同一條電場線上,電場強度方向相同,但大小不等.實際上,點電荷形成的電場中,任意兩點的電場強度都不同,2.等量異號點電荷與等量同號點電荷的電場線,3.電場線與帶電粒子運動軌跡的關(guān)系 (1)電場線不是帶電粒子的運動軌跡,電場線與運動軌跡不一定重合. (2)如果不同時具備以下條件,運動軌跡不可能與電場線重合. 電場線為直線. 帶電粒子的初速度為零,或初速度沿電場線所在直線. 帶電粒子只受靜電力,或其他力的合力沿電場線所在直線.,例3(2019四川廣安月考)(多選)某靜電場中的電場線如圖所示,帶電粒子在電場中僅受靜電力作用,其運動軌跡如圖中虛線所示,由M運動到N,以下說法正確的是( ) A.粒子必定帶負(fù)電荷 B.由于M點沒有電場線,粒子在M點不受靜電力的作用 C.粒子在M點的加速度小于它在N點的加速度 D.粒子在M點的動能小于在N點的動能,CD,解析:根據(jù)電荷運動軌跡彎曲的情況,可以確定點電荷受靜電力的方向沿電場線切線方向,故此點電荷帶正電,選項A錯誤;電場線是形象描述電場的工具,M點沒有電場線,在M點依然有電場,選項B錯誤;由于電場線越密,電場強度越大,點電荷受到的靜電力就越大,其加速度也越大,選項C正確;粒子從M點運動到N點,靜電力做正功,點電荷在N點的動能大,選項D正確.,學(xué)霸筆記,(1)電場線是為了形象地描述電場而引入的假想曲線,帶電粒子在電場中的運動軌跡是帶電粒子在電場中實際通過的徑跡,所以電場線不是帶電粒子的運動軌跡. (2)帶電粒子只在靜電力作用下做曲線運動時,由物體做曲線運動的條件可知靜電力一定指向曲線彎曲的內(nèi)側(cè),又因為靜電力一定與電場線相切,所以運動軌跡與電場線是相交的,不可能重合. (3)電場線上某點切線的方向表示該點場強的方向,不表示電荷受力的方向,更不表示速度的方向.正試探電荷受到的靜電力的方向沿該點切線方向,負(fù)試探電荷受到的靜電力的方向沿該點切線方向的反方向.,(教師備用) 例3-1:某靜電場的一部分電場線分布如圖所示,下列說法正確的是( ) A.這個電場可能是負(fù)點電荷的電場 B.試探電荷在A點受到的靜電力比在B點受到的靜電力大 C.試探電荷在A點的瞬時加速度比在B點的瞬時加速度小 D.負(fù)電荷在B點受到靜電力的方向沿B點電場強度的方向,B,解析:根據(jù)圖象可知這不是孤立的負(fù)點電荷形成的電場,故A錯誤;電場線密的地方電場強度大,電場線疏的地方電場強度小,由圖可知,A點的電場強度大于B點的電場強度,試探電荷在A處受到的靜電力大;產(chǎn)生的加速度也大,故B正確,C錯誤;電場線的切線方向為該點電場強度的方向,但負(fù)電荷在B點處受到的靜電力的方向與電場強度的方向相反,故D錯誤.,針對訓(xùn)練3(2019安徽滁州校級檢測)一正電荷從電場中A點由靜止釋放,只受靜電力作用,沿電場線運動到B點,它運動的速度時間圖象如圖所示,則A,B所在區(qū)域的電場線分布情況可能是( ),解析:由v-t圖象可知,電荷做加速度逐漸增大的加速運動,因此該電荷所受靜電力越來越大,電場強度越來越大,電場線密的地方電場強度大,且正電荷受力與電場方向相同,故A,B,C錯誤,D正確.,D,隨堂演練 檢測效果,1.(2019四川綿陽校級月考)(多選)下列關(guān)于電場和電場強度的說法正確的是( ) A.電荷間的相互作用是通過電場產(chǎn)生的,電場最基本的特征是對處在它里面的電荷有力的作用 B.電場是人為設(shè)想出來的,其實并不存在 C.某點的電場強度越大,同一電荷在該點所受到的靜電力越大 D.某點的電場強度方向為試探電荷在該點受到的靜電力的方向,AC,2.(2019江西宜春月考)(多選)如圖所示,帶箭頭的直線是某一電場中的一條電場線,在這條線上有A,B兩點,用EA,EB表示A,B兩處的電場強度,則( ) A.A,B兩處的電場強度方向相同 B.因為A,B在一條電場線上,且電場線是直線,所以EA=EB C.電場線從A指向B,所以EAEB D.不知A,B附近電場線的分布情況,EA,EB的大小不能確定,解析:電場線的切線方向即電場強度方向,所以選項A正確;電場線的疏密程度表示電場強度大小,只有一條電場線的情況下不能判斷電場強度大小,所以選項B,C錯誤,D正確.,AD,3.(2019河北邯鄲校級月考)下列各電場中,A,B兩點電場強度相同的是( ),C,解析:A圖中,A,B兩點電場強度大小相等,方向不同,選項A錯誤;B圖中,A,B兩點電場強度的方向相同,但大小不等,選項B錯誤;C圖中是勻強電場,則A,B兩點電場強度大小、方向相同,選項C正確;D圖中A,B兩點電場強度大小、方向均不相同,選項D錯誤.,4.(2019江蘇泰州月考)如圖,M,N和P是以MN為直徑的半圓弧上的三點,O點為半圓弧的圓心,MOP=60.電荷量相等、電性相反的兩個點電荷分別置于M,N兩點,這時O點電場強度的大小為E1;