選修31電場(chǎng)及其描述市公開課金獎(jiǎng)市賽課一等獎(jiǎng)?wù)n件

19世紀(jì)30年代，法拉第提出：在電荷周圍存在著由它產(chǎn)生電場(chǎng)，處于電場(chǎng)中其它電荷受到作用力就是這個(gè)電場(chǎng)給予。電荷電荷電場(chǎng)電場(chǎng)以及磁場(chǎng)已被證實(shí)是一個(gè)客觀存在，而且是相互聯(lián)絡(luò)，統(tǒng)稱為電磁場(chǎng)。改變電磁場(chǎng)以有限速度——光速，在空間傳輸。它和分子、原子組成實(shí)物一樣含有能量、質(zhì)量，因而場(chǎng)與實(shí)物是物質(zhì)存在兩種不一樣形式。本章只討論靜止電荷產(chǎn)生電場(chǎng)，稱為靜電場(chǎng)。第三節(jié)電場(chǎng)及其描述第1頁一.電場(chǎng)及其性質(zhì)1.電場(chǎng)是一個(gè)特殊形態(tài)物質(zhì)2.電場(chǎng)基本性質(zhì)：對(duì)放入其中電荷含有力作用（電荷和電荷間作用力是經(jīng)過電場(chǎng)來實(shí)現(xiàn)）3.電荷周圍存在電場(chǎng)電荷q1電荷q2電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)弱是與位置相關(guān)。第2頁4.試驗(yàn)中帶電小球是用來檢驗(yàn)電場(chǎng)是否存在及其強(qiáng)弱分布情況，稱為試探電荷，或檢驗(yàn)電荷；①試探電荷電量應(yīng)足夠??；(不至于影響原電場(chǎng)分布)②試探電荷線度應(yīng)足夠小；(能夠研究電場(chǎng)中各點(diǎn)情況)被檢驗(yàn)電場(chǎng)是電荷Q所激發(fā)，所以電荷Q稱為場(chǎng)源電荷，或源電荷。電荷量和尺寸充分小怎樣來描述電場(chǎng)強(qiáng)弱呢？能否用試探電荷所受靜電力來表示電場(chǎng)強(qiáng)弱？不一樣電荷量試探電荷，即使在電場(chǎng)同一點(diǎn)，受到靜電力也不相同。第3頁試驗(yàn)表明：不一樣試探電荷在電場(chǎng)中某個(gè)位置所受力不一樣，但在電場(chǎng)中同一點(diǎn)電荷所受到力F與試探電荷電荷量比值是一定值；而在電場(chǎng)不一樣位置，這個(gè)比值普通說來是不一樣。1、電場(chǎng)強(qiáng)度：放入電場(chǎng)中某點(diǎn)電荷所受力F與它電荷量q比值，叫做這點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度（場(chǎng)強(qiáng)）。2、公式：E=F/q3、單位：牛每庫（N/C）；伏每米（V/m）；1V/m=1N/C4、方向：電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量其方向跟正電荷在該點(diǎn)所受靜電力方向相同；跟負(fù)電荷在該點(diǎn)所受靜電力方向相反比值定義法二、場(chǎng)強(qiáng)第4頁5、點(diǎn)電荷是最簡(jiǎn)單場(chǎng)源電荷，它激發(fā)電場(chǎng)有什么特點(diǎn)呢？式中Q是場(chǎng)源電荷大小假如以Q為中心作一個(gè)球面，則球面上各點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等。6、物理意義：場(chǎng)強(qiáng)反應(yīng)電場(chǎng)力性質(zhì)，由電場(chǎng)本身決定，與有沒有放入試探電荷及電量多少無關(guān)

。第5頁6．兩個(gè)場(chǎng)強(qiáng)公式比較第6頁（3）電場(chǎng)強(qiáng)度與試探電荷有沒有、電荷性質(zhì)、電荷量大小無關(guān)，只由電場(chǎng)本身決定。第7頁C第8頁【例題1】場(chǎng)電荷Q=2×10-4C,是正點(diǎn)電荷,檢驗(yàn)電荷q=-2×10-5C，是負(fù)電荷，它們相距r=2m且都在真空中，如圖所表示。求：

(1)q受電場(chǎng)力。

(2)q所在B點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)EB。

(3)只將q換為=4×10-5C正點(diǎn)電荷，再求受力及B點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)。

(4)將受力電荷拿去后再求B點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)。QqABr第9頁【例題2】關(guān)于電場(chǎng)，以下敘述正確是：A.以點(diǎn)電荷為圓心，r為半徑球面上，各點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)都相同B.正電荷周圍電場(chǎng)一定比負(fù)電荷周圍電場(chǎng)強(qiáng)度大C.在電場(chǎng)中某點(diǎn)放入檢驗(yàn)電荷q，該點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)為E＝F/q，取走q后，該點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)不變D.電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)所受電場(chǎng)力很大，則該點(diǎn)電場(chǎng)一定很大【答案】C第10頁三.電場(chǎng)疊加原理1.假如在空間同時(shí)存在多個(gè)點(diǎn)電荷，這時(shí)在空間某一點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)等于各個(gè)電荷單獨(dú)存在時(shí)在該點(diǎn)產(chǎn)生場(chǎng)強(qiáng)矢量和。（畫矢量合成圖）【例題3】如圖所表示，正點(diǎn)電荷Q1、負(fù)點(diǎn)電荷Q2在P點(diǎn)產(chǎn)生合場(chǎng)強(qiáng)怎樣確定？第11頁

2、電場(chǎng)力（2）方向：

（1）大?。篎＝qE負(fù)電荷電場(chǎng)力方向與場(chǎng)強(qiáng)方向相反正電荷電場(chǎng)力方向與場(chǎng)強(qiáng)方向相同第12頁四.電場(chǎng)形象化描述——電場(chǎng)線

1.概念:電場(chǎng)線是用來形象地描述電場(chǎng)強(qiáng)弱與方向特征一簇曲線.(電場(chǎng)線是假想，實(shí)際電場(chǎng)中并不存在.)2.電場(chǎng)線特征①靜電場(chǎng)電場(chǎng)線起于正電荷止于負(fù)電荷，孤立正電荷（或負(fù)電荷）電場(chǎng)線止于（或起于）無窮遠(yuǎn)處點(diǎn).(單向,非閉合)④電場(chǎng)線不會(huì)相交，也不會(huì)相切.③電場(chǎng)線疏密反應(yīng)電場(chǎng)強(qiáng)弱,電場(chǎng)線密地方場(chǎng)強(qiáng)大，電場(chǎng)線疏地方場(chǎng)強(qiáng)小.②電場(chǎng)線上每一點(diǎn)切線方向，都和該點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向一致.第13頁類型圖形特點(diǎn)①點(diǎn)電荷電場(chǎng)線(1)離點(diǎn)電荷越近，電場(chǎng)線越密集，場(chǎng)強(qiáng)越強(qiáng)。方向由點(diǎn)電荷(正)指向無窮遠(yuǎn)，或由無窮遠(yuǎn)指向點(diǎn)電荷(負(fù))(2)若以點(diǎn)電荷為球心作一個(gè)球面，電場(chǎng)線處處與球面垂直，在此球面上場(chǎng)強(qiáng)大小處處相等，方向各不相同3.幾個(gè)常見電場(chǎng)中電場(chǎng)線分布及特點(diǎn)第14頁類型圖形特點(diǎn)②等量異種點(diǎn)電荷形成電場(chǎng)線(1)兩點(diǎn)電荷連線上各點(diǎn)處，電場(chǎng)線方向從正電荷指向負(fù)電荷，中點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)最小，越靠近點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)越強(qiáng)(2)兩點(diǎn)電荷連線中垂面(中垂線)上，電場(chǎng)線方向均相同，即場(chǎng)強(qiáng)方向均相同，且總與中垂面(線)垂直(3)沿中垂面(線)從O點(diǎn)到無窮遠(yuǎn)，場(chǎng)強(qiáng)逐步減弱第15頁類型圖形特點(diǎn)③等量同種點(diǎn)電荷形成電場(chǎng)線(1)兩點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)O處場(chǎng)強(qiáng)為零，此處無電場(chǎng)線，中點(diǎn)O處附近電場(chǎng)線非常稀疏，但場(chǎng)強(qiáng)并不為零(2)兩點(diǎn)電荷連線中垂面(中垂線)上，場(chǎng)強(qiáng)方向總沿面(線)遠(yuǎn)離O(等量正電荷)或指向O(等量負(fù)電荷)(3)在中垂面(線)上從O到無窮遠(yuǎn)處，場(chǎng)強(qiáng)先變強(qiáng)后變?nèi)醯?6頁④勻強(qiáng)電場(chǎng)特點(diǎn)：a、勻強(qiáng)電場(chǎng)是大小和方向都相同電場(chǎng)，故勻強(qiáng)電場(chǎng)電場(chǎng)線是平行等距直線.b、電場(chǎng)線疏密反應(yīng)場(chǎng)強(qiáng)大小，電場(chǎng)方向與電場(chǎng)線平行.第17頁例1、如圖為一條電場(chǎng)線，以下說法正確是：（）A、EA一定大于EBB、因電場(chǎng)線是直線，所以是勻強(qiáng)電場(chǎng)，故EA=EBC、A點(diǎn)電場(chǎng)方向一定由A指向BD、AB兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向不能確定ABC4電場(chǎng)應(yīng)用專題（1）一條電場(chǎng)線與場(chǎng)強(qiáng)關(guān)系4電場(chǎng)應(yīng)用專題（2）多條電場(chǎng)線與場(chǎng)強(qiáng)關(guān)系例2、如圖，是靜電場(chǎng)一部分電場(chǎng)線分布，以下說法正確是：（）A、這個(gè)電場(chǎng)只能是負(fù)電荷電場(chǎng)B、點(diǎn)電荷q在A、B兩處受到電場(chǎng)力FB>FAC、點(diǎn)電荷q在A、B兩處加速度大小，aA>aB（不計(jì)重力）D、負(fù)電荷在B點(diǎn)處受到電場(chǎng)力方向沿B點(diǎn)切線方向ABB第18頁例3.

如圖所表示，直線是一簇未標(biāo)明方向由點(diǎn)電荷產(chǎn)生電場(chǎng)線，曲線是某一帶電粒子經(jīng)過電場(chǎng)區(qū)域時(shí)運(yùn)動(dòng)軌跡，a、b是軌跡上兩點(diǎn)。若帶電粒子運(yùn)動(dòng)中只受電場(chǎng)力作用，依據(jù)此圖以下說法正確是

(

)A．可判斷帶電粒子所帶電荷符號(hào)B．不可判斷帶電粒子在a、b兩點(diǎn)受力方向C．可判斷帶電粒子在a、b兩點(diǎn)加速度何處大D．不可判斷帶電粒子在a、b兩點(diǎn)加速度方向C第19頁例5、正檢驗(yàn)電荷q在電場(chǎng)中P點(diǎn)處開始向Q點(diǎn)作減速運(yùn)動(dòng)，且運(yùn)動(dòng)加速度值越來越小（重力不計(jì)），則能夠確定它所處電場(chǎng)可能是：（）ABCDPQPQPQPQC例1．如圖各電場(chǎng)中，A、B兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度相同是(

)C4電場(chǎng)應(yīng)用專題（3）場(chǎng)強(qiáng)矢量性第20頁abABa例6、如圖a所表示，AB是一個(gè)點(diǎn)電荷產(chǎn)生電場(chǎng)電場(chǎng)線，圖b則是在電場(chǎng)線上a、b兩處檢驗(yàn)電荷電荷量大小與所受電場(chǎng)力大小之間函數(shù)圖線，則：（）A、點(diǎn)電荷是正電荷，位置在B側(cè)B、點(diǎn)電荷是正電荷，位置在A側(cè)C、點(diǎn)電荷是負(fù)電荷，位置在A側(cè)D、點(diǎn)電荷是負(fù)電荷，位置在B側(cè)qFbB圖a圖b第21頁例4.兩個(gè)帶等量正電荷點(diǎn)電荷，O為兩電荷連線中點(diǎn)，a點(diǎn)在中垂線上，若在a點(diǎn)由靜止釋放一個(gè)電子，如圖，關(guān)于電子運(yùn)動(dòng)，以下說法正確是

(

)

A．電子在從a向O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)過程中，加速度越來越大，速度越來越大B．電子在從a向O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)過程中，加速度越來越小，速度越來越大C．電子運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)時(shí)，加速度為零，速度最大D．電子經(jīng)過O點(diǎn)后，速度越來越小，加速度越來越大，一直到速度為零C4電場(chǎng)應(yīng)用專題（4）等量點(diǎn)電荷中垂線上運(yùn)動(dòng)第22頁有同學(xué)說,電場(chǎng)線就是帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡.這一說法對(duì)嗎?為何?5.結(jié)論:電場(chǎng)線與帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡之間沒有必定聯(lián)絡(luò).答:不對(duì).因?yàn)殡妶?chǎng)線是為了形象描述電場(chǎng)而引入一組曲線.只有下述條件同時(shí)滿足時(shí)二者才重合——①電場(chǎng)線是直線;②帶電粒子初速為零或速度與電場(chǎng)線共線;③帶電粒子僅受電場(chǎng)力作用,帶電粒子才沿電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng).1）粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡與電場(chǎng)線重合條件(1)電場(chǎng)線是直線(2)帶電粒子只受靜電力作用，或受其它力，但方向沿電場(chǎng)線所在直線(3)帶電粒子初速度為零或初速度方向沿電場(chǎng)線所在直線第23頁

2）若只給出一條直電場(chǎng)線時(shí)，如圖A、B兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小無法用疏密程度來確定，但可由推理進(jìn)行判斷：

①若是正點(diǎn)電荷電場(chǎng)中一條電場(chǎng)線，則EA>EB；②若是負(fù)點(diǎn)電荷電場(chǎng)中一條電場(chǎng)線，則EA<EB；③若是勻強(qiáng)電場(chǎng)中一條電場(chǎng)線，則EA＝EB。一點(diǎn)雙線法電荷所受合外力(只受1個(gè)力時(shí)即電場(chǎng)力)總指向軌跡凹側(cè)，且與電場(chǎng)線共線，便可畫力方向即軌跡總是介于F合與v之間，且向F合方向偏轉(zhuǎn)第24頁【例題7】在水平向右勻強(qiáng)電場(chǎng)中，有一輕質(zhì)棒AB，A端固定在一個(gè)能夠自由轉(zhuǎn)動(dòng)軸上，B端固定一個(gè)大小能夠忽略質(zhì)量為m帶電量為q小球，當(dāng)棒靜止后與豎直方向夾角為θ，如圖所表示。則該q為

電荷，勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)為

?！敬鸢浮空?；第25頁【答案】【例題8】如圖，質(zhì)量為m、帶電量為+q帶電小球，用長為L絕緣細(xì)線懸掛在水平方向勻強(qiáng)中，將懸線拉至水平釋放小球沿著弧線擺過600到B點(diǎn)速度為0。求：電場(chǎng)強(qiáng)度和B點(diǎn)拉力AB第26頁【答案】【例題9】如圖，質(zhì)量為m，帶電量+q小球被長為l絕緣細(xì)繩拴住，在AB間擺動(dòng)，當(dāng)小球擺動(dòng)到C點(diǎn)時(shí)突然加上一個(gè)豎直向上勻強(qiáng)