靜電場的學(xué)習(xí)指導(dǎo)

1、靜電場的學(xué)習(xí)指導(dǎo)學(xué)了電場，學(xué)生感覺滿腦子都是問題，特別是電場強度的大小和方向、 電場力的大小和方向、電勢能的大小及變化、電勢的高低等以及它們之間 的聯(lián)系，縱橫交錯，頭緒繁多，不易掌握.產(chǎn)生這些問題的原因，除這些知識本身比較抽象，具有一定的難度外, 教材講解的比較簡略、電荷有正負(fù)之分也使問題復(fù)雜化；另外與課本上練 習(xí)題太少也有一定關(guān)系.在實際教學(xué)過程中，只要我們充分發(fā)揮教材的內(nèi) 在潛力，在不增加教學(xué)內(nèi)容的前提下，搞清這兒個物理概念和它們之間的 相互關(guān)系，并配合完成一定數(shù)量的習(xí)題，是能找到解決問題的鑰匙的.概 括起來就是：“狠抓1個關(guān)鍵，記住3個結(jié)論，弄清3對正、負(fù)，掌握3 種方法.”1. 要狠抓

2、的1個關(guān)鍵是電場線.電場線是形象描述電場性質(zhì)的一簇 假想曲線，曲線上每一點的切線方向都跟該點的場強方向一致.除了弄清 各種特殊電場的電場線的分布情況外，還應(yīng)弄清靜電場中電場線的4個特 點：從正電荷出發(fā)，終止于負(fù)電荷；電場線上某點的切線方向表示該 點的場強方向；電場線的疏密程度表示場強的強弱；電場線不相交也 不閉合.特別需要強調(diào)的是：電場線不是電荷運動的軌跡，也不是客觀存 在于電場中的線在特殊條件下，帶電粒子的運動軌跡可以與電場線重合, 這些特殊條件是：電場線是直線：帶電粒子的初速度為零或初速度的 方向與電場線的方向在同一直線上；帶電粒子只受電場力作用.以上3 個條件必須同時滿足.2. 要記住的

3、3個結(jié)論是：電場強度是矢量，電場中某點場強的方 向就是正電荷在該點所受電場力的方向，負(fù)電荷在該點所受電場力的方向 與場強的方向相反.電勢是標(biāo)量，沿著電場強度的方向（即沿著電場線 的方向）電勢逐漸降低.電場力移動電荷做正功，電荷的電勢能減少； 電場力移動電荷做負(fù)功（即外力反抗電場力做功），電荷的電勢能增加.3. 要弄清的3對正、負(fù)是：場強矢量的正、負(fù)只說明它的方向與 所設(shè)正方向相同或相反,并不表明正值大于零、零大于負(fù)值的數(shù)量關(guān)系 電荷在電場中某點的電勢能為正或為負(fù)，表示電荷在該點的電勢能較所設(shè) 零電勢能處的電勢能大或小.電場中某點電勢的正.負(fù)，表示該點的電 勢較所設(shè)零電勢處（即零電勢能處）的電勢

4、高或低山于電勢能和電勢都 是標(biāo)量，當(dāng)其零位置選定以后，即有正值大于零、零大于負(fù)值的數(shù)量關(guān) 系.但我們經(jīng)常要訃算的是電勢能的改變量和兩點間的電勢差，它們均與 零位置的選擇無關(guān).4. 必須掌握的3種方法是： 比較電場中兩點場強大小的方法.曲于場強是矢量，比較場強的大小應(yīng)比較其絕對值的大小，絕對值大 的場強就大，絕對值小的場強就小.方法1:在同一電場分布圖上，觀察電場線的疏密程度，電場線分布 相對密集處，場強較大；電場線分布相對稀疏處，場強較小.E_k Q 方法2：形成電場的電荷為點電荷時，山點電荷場強公式r2可知，電場中距這個點電荷該交近的點的場強比業(yè)這個點電荷Q較 遠(yuǎn)的點的場強大.方法3：勻強電

5、場場強處處相等.F方法4；晉遍情況下，用場強定義式£ = £|；液兩Q處場強的大小.首先把正檢驗電荷+q分別引入電場中待比較場強大小的兩點C、D,所受電 Ec二空和Ed二魚 的大小.場力分別為F,、心然后比較 qq 比較電荷在電場中某兩點電勢能大小的方法.方法1:做功判斷法.根據(jù)電場力移送電荷所做的功W秋產(chǎn)一 £, 結(jié)合前面講的結(jié)論進行分析可知：在電場力作用下，電荷總是從電勢能 較大的地方移向電勢能較小的地方.這個判斷與電荷本身的正、負(fù)無關(guān).方法2：電場線法.正電荷順著電場線的方向移動時電勢能逐漸減小, 逆著電場線的方向移動時電勢能逐漸增大.負(fù)電荷則恰好與此相反.

6、 比較電場中某兩點電勢高低的方法.£方法1：依據(jù)電勢的定義式廠一來判斷具體步q驟是：首先確定電場中待比較電勢高低的兩點M、X.再引入正檢驗電荷+q,使之宙M移動 到N若電場力做正功，則電勢能若電場力做負(fù)功，則電勢能 然后計算出兩點電勢的值最后曲知頊和備的大小這種方法很麻煩，實際操作中運用得較少.方法2：電場線法.若是在同一條電場線上，電勢順著電場線的方向 逐點降低.方法3：等勢面法.在靜電場中，同一等勢面上各點電勢相等；在不 同等勢面之間，沿著電場線的方向各等勢面的電勢越來越低.方跑通過計算電勢差哄晉，結(jié)合u宀來判斷.若U.b>0,則匕匕；若U0,則匕二匕；若U.VO,則卩V化

7、.在本章復(fù)習(xí)時，可以配合以下例題.【例1】空間靜電場的一束電場線如圖1所示，場中有A、B、C三 點，試判斷：（1）哪一點電場強度最小，哪一點電場強度最大？（2）比 較三點電勢的高低.（3）負(fù)電荷一 q在哪一點的勢能最大？解析（1）從圖1可以看出，A點處電場線最稀疏，B點處電場線最密 集，所以A點的電場強度最小，B點的電場強度最大.（2）畫出通過A、B、C三點的等勢面（如圖2中虛線所示，注意等 勢面總是與電場線垂直）.電場線由A等勢面指向C等勢面，再指向B 等勢面，所以三點電勢的高低是匕>匕>匕.（3）由于負(fù)電荷順著電場線的方向移動時電勢能增大，所以 c<5,負(fù)電荷在B點的電勢

8、能最大.【例2】圖3所示為負(fù)點電荷所形成的電場中的一條電場線，M、N 為該電場線上的兩點.設(shè)電子在M點和X點所受的電場力分別為人和F、, 所具有的電勢能分別為£ 和5,則下列關(guān)系中正確的是A Fx<Fx, £ 襲< £ *B. Fx>Fx, £ $C. FwVFk, £ w> £ xD Fx>Fx, 5> 5解析由于場源電荷Q為負(fù)電荷，依據(jù)“電場線從正電荷出發(fā)，終止 于負(fù)電荷”可知，場源電荷Q必然在圖示電場線延長線的左邊某處，它與 M點之間的距離小于與N點之間的距離.根據(jù)點電荷場強公式E=k

9、5;及F二 qE可知，Em>En,1-K>FX；另夕卜，電子是負(fù)電荷，從M點移到N點時電場力做正功，故->5.應(yīng)選擇D.【例3】已知電場中A、B、C三點，現(xiàn)使正電荷q二5.0X10H從A 移到B,電場力做功8. 0X10'5J.再使q由B移到C,電場力做功一9. 0 XIO'J.試比較：（1）該電荷q在A、B、C三點電勢能的大?。唬?）電 場中A、B、C三點電勢的高低.解析（1）正電荷q由A移到B,電場力做正功，故5>5；由B 移到C,電場力做負(fù)功，故正電荷q從A移到B再移到C,電 場力做的總功W二8. 0X10T+ （-9.0Xl（r）J二一1.0X1

10、0*0,故c由以上可知A、B、C三點電勢能的大小關(guān)系是££ s用公式晉，分別算匕w 辺S.0X1Q-5UAB = V = 160Vq 5.0 X10"7Wb -0.9X10"5Ubc = = V = 180VBC q 5.0 X10-7這說明，A點的電勢比B點高160V,C點的電勢比B點高180V,故A、B、C三點電勢的高低順序是匕匕匕也可以用電勢公式儀=厶，從第1）問的結(jié)論亠q5一直接&入 > 3a» Eks > E“ 3a V 3g 9 Eu > Ek3 3a A 3g 9 Eks > E“ &入 V

11、 d” Eka > Ezs【例4】如圖4所示為某一電場的電場線和等勢面.一帶電粒子從A 點射入電場后，在電場力作用下沿曲線運動到B點.若粒子在A、B兩點 的加速度分別為比和在A、B兩點的動能分別為險和Ei則A. 粒子帶正電,B. 粒子帶正電,C. 粒子帶負(fù)電,D. 粒子帶負(fù)電，解析 從粒子運動軌跡的彎曲方向可知，它受到與場強方向相反的電 場力作用，所以粒子帶負(fù)電.從圖上看出，A點處的電場線比B點處稀疏，所以場強EXES.粒子 在A點處受的電場力較小，加速度亦較小，故aAa5沿著電場線的方向電勢越來越低，匕匕匕匕，則匕匕.負(fù)電 荷從電勢高的地方移動到電勢低的地方，電場力做負(fù)功，電勢能增大，故 動能減小，EaE°.綜上所述，正確答案為D.【例5】如圖5所示，1、2、3