2013年高二物理同步復(fù)習課件：《靜電場》3（人教版選修3-1）

1、3 電場強度1.知道電場是電荷周圍客觀存在的一種特殊物質(zhì)。2.理解電場強度的定義及物理意義，知道它的矢量性。3.會推導(dǎo)點電荷場強的計算式并能進行有關(guān)的計算。4.知道電場強度的疊加原理，能應(yīng)用該原理進行簡單計算。5.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。 重點：1.認識電場是客觀存在的一種特殊物質(zhì)。 2.理解電場強度的定義及物理意義。 3.理解電場線的概念、特點。難點：1.電場強度的理解和相關(guān)計算。 2.電場線的理解和應(yīng)用。 一、電場1.概念存在于電荷周圍的一種特殊的_，由電荷產(chǎn)生。_是物質(zhì)存在的兩種不同形式。2.根本性質(zhì)對放入其中的電荷有力的作用。電荷之間通過_相

2、互作用。3.靜電場_電荷產(chǎn)生的電場。物質(zhì)場和實物電場靜止【想一想】靜電力與萬有引力有哪些共同的特點？靜電力是超越空間與時間的超距作用嗎？提示：靜電力和萬有引力都能發(fā)生在并不相互接觸的兩個物體之間，都與距離的平方成反比。靜電力并不是超距作用，而是通過帶電體周圍的電場相互作用的。 二、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：_的電荷。是否存在強弱充分小激發(fā)電場2.電場強度(1)概念:放入電場中某點的點電荷所受_與它的_的比值。(2)物理意義:表示電場的_。(3)定義式及單位:E=_，單位_，符號_。(4)矢量性:電場強度的方向與該

3、點_所受靜電力的方向相同。電場力F電荷量q強弱和方向牛頓每庫侖N/C正電荷【判一判】(1)試探電荷不產(chǎn)生電場。( )(2)點電荷都可以做試探電荷。( )(3)電場強度的方向與試探電荷所受電場力的方向可能相同，可能相反。( )提示：(1)試探電荷周圍也存在電場，只是電場較弱，對場源電荷的分布不產(chǎn)生明顯影響，(1)錯誤。(2)電荷量較大的帶電體可以看成點電荷，但不可做試探電荷，()錯誤。(3)正電荷所受電場力的方向與該點電場強度的方向相同，負電荷所受電場力的方向與該點電場強度的方向相反，(3)正確。 三、點電荷的電場 電場強度的疊加1.真空中點電荷的場強(1)大?。篍_(Q為場源電荷)(2)方向：

4、Q為正電荷時，的方向沿Q與該點的連線_；Q為負電荷時，E的方向沿Q與該點的連線_。2.電場強度的疊加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_。向外向內(nèi)矢量和【判一判】(1)以點電荷為球心的球面上各點電場強度處處相同。( )(2) 適用于真空中的點電荷。( )(3)公式 與 中q與Q含義不同。( )提示：(1)以點電荷為球心的球面上各點電場強度大小相等，方向不同，(1)錯誤。(2) 是由庫侖定律推導(dǎo)得到的，所以適用范圍也是真空中的點電荷，(2)正確。(3)公式中q是試探電荷，Q是場源電荷，所以(3)正確。 四、電場線 勻強電場1.電場線為了形象地描述電場而_的一條條有_的曲線

5、。曲線上每點的_的方向表示該點的電場強度的方向。假想方向切線2.電場線的特點(1)電場線從_或_出發(fā)，終止于_或_。(2)電場線在電場中_。(3)電場強度較大的地方，電場線_；電場強度較小的地方，電場線_。(4)電場線上任意一點順著電場線的_方向，就表示該點電場強度的方向。(5)電場線不是實際存在的曲線，是為了形象地描述電場而_。正電荷無限遠負電荷無限遠不相交較密較疏切線假想的3.勻強電場(1)定義：各點的電場強度大小_、方向_的電場。(2)電場線：_的平行直線。相等相同間隔相等【想一想】電場線的疏密表示電場強度的大小，電場線越密的地方，電場強度越大；電場線越疏的地方，電場強度越小。那么在相鄰

6、的兩條電場線之間沒有畫電場線的地方是否就沒有電場？ 提示：不是。電場線是為了形象地描述電場的強弱和方向而引入的，如果在紙上每一個地方全部畫上電場線，也就無法對電場進行描述。所以在相鄰的兩條電場線之間沒有畫電場線的地方也有電場。電場和電場強度【探究導(dǎo)引】把一個電荷放在另一個電荷的周圍，會受到電場力的作用，放在不同的位置時，所受的電場力一般不同。思考以下問題：(1)電場是人們假想出來的，還是實際存在的？(2)為什么說電場是一種物質(zhì)？(3)為什么說電場中某點的電場強度的值與試探電荷無關(guān)？【要點整合】 1.關(guān)于電場的三點說明(1)電場是一種特殊的物質(zhì)，并非由分子、原子組成，雖然看不見摸不著，但它與實物

7、一樣客觀存在著，它能通過一些性質(zhì)表現(xiàn)其存在，它與實物一樣也具有物質(zhì)的一般的重要屬性。(2)電荷的周圍一定存在電場，靜止電荷的周圍存在著靜電場。(3)電荷間的相互作用是通過電場發(fā)生的，不是超距作用，也是通過電場來傳遞的。2.關(guān)于電場強度的三點說明(1)電場強度反映了電場的力的性質(zhì)。(2)唯一性：電場中某點的電場強度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，電場強度一般是不同的。(3)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電場力的方向相同，與在該點的負電荷所受電場力的方向

8、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電荷，點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，比較電場強度是否相同時，一定要考慮大小、方向兩個要素。【典例1】(2021廈門高二檢測)電場中有一點P，以下說法正確的選項是( )A.假設(shè)放在P點的電荷的電量減半，那么P點場強減半B.假設(shè)P點沒有檢驗電荷，那么P點的場強為零點的場強越大，那么同一電荷在P點所受的電場力越大點的場強方向為檢驗電荷在該點的受力方向【思路點撥】解答此題時應(yīng)掌握以下兩點：【標準解答】選C。電場強度是由電場本身決定的,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)，選項A、

9、B錯誤。電荷量一定時，由F=Eq可知，場強越大，所受的電場力越大,C正確。假設(shè)檢驗電荷是正電荷，它的受力方向就是該點的場強方向，但檢驗電荷是負電荷時，它的受力方向的反方向是該點場強的方向，D項錯誤。【變式訓(xùn)練】以下說法中不正確的選項是( )A.只要有電荷存在，電荷周圍就一定存在著電場B.電場是一種物質(zhì)，與其他物質(zhì)一樣，是不依賴我們的感覺而客觀存在的東西C.電荷間的相互作用是通過電場產(chǎn)生的，電場最根本的性質(zhì)是對處在它里面的電荷有力的作用D.電場和電場線一樣，是人為設(shè)想出來的，其實并不存在【解析】選D。但凡有電荷的地方，周圍就存在著電場，電荷的相互作用不可能超越距離，是通過電場傳遞的，電場對處在其

10、中的電荷有力的作用，A、C正確;電場是一種客觀存在，是物質(zhì)存在的一種形式，不是人為假想出來的，而電場線是為了描述電場人為假想出來的，其實并不存在，B正確，D錯誤。 兩個公式 ，【探究導(dǎo)引】如圖為地球周圍的自然界電場示意圖，觀察圖片，思考以下問題：(1)假設(shè)某同學(xué)要測量地球周圍自然電場的大小，應(yīng)圍繞 設(shè)計測量方案還是圍繞 設(shè)計測量方案？(2)公式 在任何情況下都適用嗎？(3)公式 對任何帶電體都適用嗎？【要點整合】兩個場強公式的比較【特別提醒】(1)任何帶電體都可以看成由假設(shè)干點電荷組成的，用點電荷電場強度疊加的方法可計算各種帶電體產(chǎn)生的電場的場強。(2)電場強度的定義式給出了一種測量或計算電場

11、中某點場強的方法；電場強度的決定式給出了從理論上分析點電荷場強的方法。【典例2】(2021重慶高考)如下圖，電量為+q和-q的點電荷分別位于正方體的頂點，正方體范圍內(nèi)電場強度為零的點有 ( )A.體中心、各面中心和各邊中點B.體中心和各邊中點C.各面中心和各邊中點D.體中心和各面中心【思路點撥】解答此題時要掌握以下三點：【標準解答】選D。正方體每個面上有對稱分布的四個電荷。根據(jù)對稱性可以作出判斷：體中心和各面中心各點場強一定為零。而各邊中點場強疊加時不為零，故A、C均錯，D正確?！咀兪接?xùn)練】(2021海南高考)N(N1)個電荷量均為q(q0)的小球，均勻分布在半徑為R的圓周上，如下圖。假設(shè)移去

12、位于圓周P點的一個小球，那么圓心O點的電場強度大小為_，方向_。(靜電力常量為k)【解析】位于P點的帶電小球在圓心O處的電場強度大小為 ，方向沿PO指向O；N個小球在O點處電場強度疊加后，合場強為零；移去P點的小球后，那么剩余N-1個小球在圓心O處的電場強度與P點的小球在圓心O處的電場強度等大反向，即 ，方向沿OP指向P。答案： 沿OP指向P【變式備選】一個檢驗電荷q在電場中某點受到的電場力為F，這點的電場強度為E，在圖中能正確反映q、E、F三者關(guān)系的是 ( )【解析】選D。電場中某點的電場強度由電場本身的性質(zhì)決定，與放入該點的檢驗電荷及其所受電場力無關(guān)，A、B錯誤；檢驗電荷在該點受到的電場力

13、FEq，F(xiàn)正比于q，C錯誤，D正確。 對電場線的理解【探究導(dǎo)引】圖中是電子經(jīng)過某電場前后的運動軌跡，觀察圖片，思考以下問題：(1)電場線真實存在嗎？(2)電子的運動軌跡與電場線重合嗎？(3)電場線怎么描述電場的強弱和方向？ 【要點整合】1.電場線的應(yīng)用(1)按照電場線畫法的規(guī)定，場強大處電場線密，場強小處電場線疏，根據(jù)電場線的疏密可以比較場強的大小。(2)根據(jù)電場線的定義，電場線每點的切線方向就是該點電場強度的方向。2.帶電粒子只在電場力作用下的運動軌跡帶電粒子只在電場力作用下的運動軌跡可能與電場線重合，也可能不重合?？煞忠韵聨追N情況討論：(1)假設(shè)電場線為直線帶電粒子初速度為零或初速度方向沿

14、電場線所在的直線時，假設(shè)粒子只受電場力，粒子所受電場力的方向沿電場線方向。電場力方向與初速度方向共線且電場力方向不變粒子沿電場力方向做變速直線運動運動軌跡沿電場力方向，即運動軌跡與電場線重合。帶電粒子初速度方向與電場線不共線時，粒子所受電場力方向仍沿電場線方向。電場力方向與初速度方向不共線粒子做曲線運動速度方向始終與電場力方向不共線運動軌跡的切線與電場線的切線不同向運動軌跡與電場線相交，即運動軌跡不沿電場線方向。(2)假設(shè)電場線為曲線電場力方向隨粒子運動不斷變化粒子不可能做直線運動(即做曲線運動)速度方向與電場力方向不共線運動軌跡的切線與電場線的切線不同向運動軌跡與電場線相交，即運動軌跡不沿電

15、場線方向?！咎貏e提醒】(1)電場是看不見、摸不著的，但電場是客觀存在的；電場線是形象的、可見的，但實際是不存在的，是假想線。(2)電場線為直線的電場不一定是勻強電場，如點電荷周圍的電場線是直線，但不是勻強電場。【典例3】(2021新課標全國卷)一帶負電荷的質(zhì)點，在電場力作用下沿曲線abc從a運動到c，質(zhì)點的速率是遞減的。關(guān)于b點電場強度E的方向，以下圖示中可能正確的選項是(虛線是曲線在b點的切線)( )【思路點撥】解答此題時可按以下思路分析：根據(jù)質(zhì)點運動的曲線判斷受力的方向，再根據(jù)負電荷的受力方向，確定電場的可能方向?！緲藴式獯稹窟xD。由于質(zhì)點沿曲線abc從a運動到c，且速率遞減，可知速度的改

16、變量不可能沿切線方向，只可能沿左下方向，即加速度的方向沿此方向，也即質(zhì)點所受電場力的方向沿此方向，由于質(zhì)點帶負電，故知電場方向可能沿右上方向，故A、B、C錯，D正確?！究偨Y(jié)提升】電場力與電場線、電場力與運動軌跡的關(guān)系(1)電場力與電場線的關(guān)系：正電荷所受電場力的方向與電場方向(電場線在該點的切線方向)相同，負電荷所受電場力的方向與電場方向(電場線在該點的切線方向)相反。(2)電場力與運動軌跡的關(guān)系：電場力指向運動軌跡的凹側(cè)，并且電場力與運動方向的夾角為銳角時，粒子速率越來越大；電場力與運動方向的夾角為鈍角時，粒子速率越來越小?！咀兪接?xùn)練】靜電除塵器是目前普遍采用的一種高效除塵器。某除塵器模型的

17、收塵板是很長的條形金屬板，圖中直線ab為該收塵板的橫截面。工作時收塵板帶正電，其左側(cè)的電場線分布如下圖；粉塵帶負電，在電場力作用下向收塵板運動，最后落在收塵板上。假設(shè)用粗黑曲線表示原來靜止于P點的帶電粉塵顆粒的運動軌跡，以下4幅圖中可能正確的選項是(忽略重力和空氣阻力)( ) 【解析】選A。粉塵受力方向應(yīng)該是電場線的切線方向的反方向，從靜止開始在非勻強電場中運動時，帶電粉塵顆粒一定做曲線運動，且運動曲線總是向電場力一側(cè)彎曲，故A正確；不可能偏向同一電場線內(nèi)側(cè)或沿電場線運動或振動，故不可能出現(xiàn)B、C、D圖的情況?！緶剀疤崾尽侩妶鼍€是每年高考的必考內(nèi)容，以選擇題的形式考查為主，通常是利用電場線判斷

18、電場的強弱與方向，有時也與運動學(xué)知識綜合考查。【典例】如下圖，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兩處的場強，那么( )、B兩處的場強方向相同B.因為A、B在一條電場線上，且電場線是直線，所以EAEBC.電場線從A指向B，所以EAEBD.不知A、B附近電場線的分布情況，EA、EB的大小不能確定考查內(nèi)容 電場線與電場強度【思路點撥】此題中只畫出了一條電場線，無法確定電場線的疏密程度，應(yīng)全面考慮各種可能的情況。【標準解答】選A、D。電場線的切線方向為場強方向，所以A正確；電場線的疏密程度表示場強大小，只有一條電場線的情況下不能判斷場強大小，所以B、C

19、錯誤，D正確。帶電粒子在電場中運動問題的分析方法帶電粒子在電場中做曲線運動時，假設(shè)粒子的運動軌跡，可先根據(jù)曲線運動軌跡形狀與合力方向的關(guān)系，確定靜電力的方向，然后可進一步：(1)判斷電場方向或粒子帶電性質(zhì)：假設(shè)粒子帶正電，粒子所受靜電力方向與電場方向相同；假設(shè)粒子帶負電，粒子所受靜電力方向與電場方向相反。(2)判斷靜電力做功情況：靜電力方向與運動方向成銳角時，靜電力做正功；靜電力方向與運動方向成鈍角時，靜電力做負功。(3)判斷粒子動能變化情況：假設(shè)靜電力做正功，那么粒子動能增加；假設(shè)靜電力做負功，那么粒子動能減小?！景咐故尽繉嵕€為三條未知方向的電場線，從電場中的M點以相同的速度飛出a、b兩個

20、帶電粒子,a、b的運動軌跡如圖中的虛線所示(a、b只受電場力作用)，那么( )一定帶正電，b一定帶負電B.電場力對a做正功，對b做負功的速度將減小，b的速度將增大的加速度將減小，b的加速度將增大【標準解答】選D。由于電場線方向未知，故無法確定a、b的電性，A錯；根據(jù)a、b的運動軌跡，a受向左的電場力，b受向右的電場力，所以電場力對a、b均做正功，兩帶電粒子動能均增大，那么速度均增大，B、C均錯；a向電場線稀疏處運動，電場強度減小，電場力減小，故加速度減小，b向電場線密集處運動，故加速度增大，D正確。【名師點評】由粒子的運動軌跡判斷粒子所受靜電力的方向是解決此類問題的突破口。一旦靜電力的方向確定，就可以判斷靜電力做功的情況，結(jié)合電場方向，就可以判斷粒子的電性。1.關(guān)于電場，以下說法正確的選項是( )A.電場是假想的，并不是客觀存在的物質(zhì)B.描述電場的電場線是客觀存在的C.電場對放入其中的電荷有力的作用D.電場對放入其中的電荷不一定有力的作用【解析】選C。電場是客觀存在的，電場線是假想的，選項A、B錯誤。電場的根本性質(zhì)是對放入其中的電荷有力的作用，選項C正確、D